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KR20200044485A - Method for manufacturing high-purity nano zinc oxide powder and surface-coated high-purity nano zinc oxide powder - Google Patents

Method for manufacturing high-purity nano zinc oxide powder and surface-coated high-purity nano zinc oxide powder Download PDF

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Publication number
KR20200044485A
KR20200044485A KR1020180125306A KR20180125306A KR20200044485A KR 20200044485 A KR20200044485 A KR 20200044485A KR 1020180125306 A KR1020180125306 A KR 1020180125306A KR 20180125306 A KR20180125306 A KR 20180125306A KR 20200044485 A KR20200044485 A KR 20200044485A
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KR
South Korea
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zinc oxide
oxide powder
high purity
purity nano
nano zinc
Prior art date
Application number
KR1020180125306A
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KR102134260B1 (en
Inventor
윤성진
이승훈
송유훈
김찬규
Original Assignee
한일화학공업주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing high-purity nano zinc oxide powder and surface-coated high-purity nano zinc oxide powder. According to one embodiment of the present invention, by controlling a plurality of process conditions, not just temperature, it is possible to precisely and uniformly adjust a particle size, particle shape and purity of the zinc oxide powder. According to another embodiment of the present invention, by forming a uniform coating layer on the zinc oxide powder, it is possible to provide excellent dispersibility and viscosity stability. Due to the effects, it is possible to provide zinc oxide suitable for the purpose of each of the electric, optical, and cosmetic fields.

Description

고순도 나노 산화아연 분말 및 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING HIGH-PURITY NANO ZINC OXIDE POWDER AND SURFACE-COATED HIGH-PURITY NANO ZINC OXIDE POWDER}Manufacturing method of high purity nano zinc oxide powder and surface coated high purity nano zinc oxide powder {METHOD FOR MANUFACTURING HIGH-PURITY NANO ZINC OXIDE POWDER AND SURFACE-COATED HIGH-PURITY NANO ZINC OXIDE POWDER}

고순도 나노 산화아연 분말 및 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 혼합용액 제조 단계의 조건, 불순물 제거 단계의 조건, 탄산나트륨 수용액 반응 단계의 조건, 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2) 분리 단계의 조건 및 하소 단계의 조건 등 복수의 공정 조건을 제어하여, 산화아연 분말 입자의 크기 및 형상을 정밀하고 균일하게 조절할 수 있는, 고순도 나노 산화아연 분말 및 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법에 관한 것이다.It relates to a method for producing a high purity nano zinc oxide powder and a surface-coated high purity nano zinc oxide powder, and more specifically, the conditions of the mixed solution preparation step, the conditions of removing impurities, the conditions of the sodium carbonate aqueous solution reaction step, the basic zinc carbonate (ZnCO) 3 · Zn (OH) 2 ) High purity nano zinc oxide powder and surface that can precisely and uniformly control the size and shape of the zinc oxide powder particles by controlling a plurality of process conditions such as the conditions of the separation step and the conditions of the calcination step. It relates to a method for producing a coated high purity nano zinc oxide powder.

일반적으로 산화아연은 85~95%의 가시광선을 투과하는 광학적 특성을 지니고 있다. 이러한 광학적 특성에 기인하여 전기적, 광학적으로 많은 주목을 받고 있는 재료이며, 광촉매, 디스플레이 형광층 등 여러 분야에 응용되고 있으며 특히 최근에는 연료 감응형 태양전지로의 이용 가능성을 알아보는 연구가 활발히 진행 중에 있다. 산화아연은 위와 같이 가시광선을 투과하는 반면에 인체에 해롭다고 알려진 자외선에 대해서는 우수한 차단 효과를 보이며, 이러한 차단 효과에 기인하여 화장품 용도로 사용되는 자외선 차단제에 응용되고 있다. 자외선은 UV-A(320-400nm), UV-B(290-320nm), UV-C(200-290nm)의 세 영역으로 세분화되며, 이 중에서 산화아연은 피부의 진피층까지 침투하여 피부 노화를 촉진시키는 UV-A에 대하여 우수한 차단 효과를 보인다. In general, zinc oxide has an optical property that transmits 85 to 95% of visible light. Due to these optical properties, it is a material that has attracted much attention both electrically and optically, and has been applied to various fields such as a photocatalyst and a display fluorescent layer, and in particular, studies are being actively conducted to find out the possibility of use as a fuel-sensitized solar cell. have. While zinc oxide transmits visible light as described above, it exhibits an excellent blocking effect against ultraviolet rays, which are known to be harmful to the human body, and has been applied to sunscreens used in cosmetics due to such blocking effect. Ultraviolet rays are subdivided into three areas: UV-A (320-400nm), UV-B (290-320nm), and UV-C (200-290nm), of which zinc oxide penetrates the dermal layer of the skin and promotes skin aging It shows excellent blocking effect against UV-A.

그러나 이러한 산화아연의 장점에도 불구하고 산화아연 분말 입자의 불규칙한 형상으로 인하여 사용감이 좋지 않고, 백탁으로 인해 자연스러운 메이크업을 연출하기 힘들다는 문제가 있다. 대한민국 공개특허 제10-2003-0038046호에서는 하소 온도를 제어하여 산화아연 분말 입자의 크기를 제어하고 있으나, 입자 크기 제어를 단일 온도 제어 공정에만 의존함으로써 균일성이 떨어지며, 산화아연 분말 입자의 형상 또한 불규칙하다는 문제점이 여전히 있다.However, despite the advantages of zinc oxide, there is a problem that it is difficult to produce natural makeup due to the irregular feeling of the zinc oxide powder particles, and due to the cloudiness. In Korean Patent Publication No. 10-2003-0038046, the size of the zinc oxide powder particles is controlled by controlling the calcination temperature, but the particle size control depends only on a single temperature control process, resulting in poor uniformity and the shape of the zinc oxide powder particles. There is still the problem of irregularity.

그에 따라 산화아연 분말 입자가 적절한 입자 크기를 가지면서 동시에 균일한 형상을 갖도록 하기 위한 입자 형상 제어 기술 및 이 기술이 적용된 개선된 제조 공정의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a particle shape control technology and an improved manufacturing process to which the zinc oxide powder particles have an appropriate particle size and have a uniform shape at the same time.

대한민국 공개특허공보 제10-2003-0038046호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2003-0038046

Transactions of the Institute of Mining and Metallurgy(Monhemius, A. l, 1977, Vol. 86, pp. 202-206)Transactions of the Institute of Mining and Metallurgy (Monhemius, A. l, 1977, Vol. 86, pp. 202-206)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 산화아연 분말 입자의 크기 및 형상을 정밀하고 균일하게 조절할 수 있는, 고순도 나노 산화아연 분말 및 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the object of the present invention is to precisely and uniformly control the size and shape of the zinc oxide powder particles, high purity nano zinc oxide powder and surface coated high purity nano zinc oxide. It is to provide a method for producing a powder.

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 아연부산물을 산성용액에 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 혼합용액으로부터 불순물을 제거하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에 의하여 불순물이 제거된 혼합용액에 탄산나트륨 수용액을 첨가하여 반응시키는 단계, (d) 상기 (c) 단계의 반응으로 생성된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 여과하여 분리하는 단계, 및 (e) 상기 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 회전식 소각로에 투입하여 하소하는 단계를 포함하는 고순도 나노 산화아연 분말 및 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention (a) dissolving zinc by-products in an acidic solution to prepare a mixed solution, (b) removing impurities from the mixed solution prepared in the step (a) step, (c) reacting with an aqueous solution of sodium carbonate was added to a mixed solution of (b) by the step impurities are removed, (d) 3 · Zn of basic zinc carbonate (ZnCO generated by the reaction of the step (c) ( OH) 2 ) by filtering and separating, and (e) adding and calcining the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) into a rotary incinerator. Provided is a method of manufacturing a coated high purity nano zinc oxide powder.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 온도 제어만이 아닌, 복수의 공정 조건을 제어함으로써, 산화아연 분말의 입자 크기, 입자 형상 및 순도를 정밀하고 균일하게 조절할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 산화아연 분말에 균일한 코팅층을 형성함으로써, 우수한 분산성 및 점도 안정성을 제공할 수 있다. 위와 같은 효과로 인하여 전기, 광학, 화장학 분야 별로 목적에 적합한 산화아연을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by controlling a plurality of process conditions, not only temperature control, it is possible to precisely and uniformly control the particle size, particle shape and purity of the zinc oxide powder, and to another embodiment of the present invention According to this, by forming a uniform coating layer on the zinc oxide powder, it is possible to provide excellent dispersibility and viscosity stability. Due to the above effects, it is possible to provide zinc oxide suitable for the purpose of each of the electric, optical, and cosmetic fields.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화아연 분말의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합용액으로부터 불순물을 제거하는 단계를 나타내는 순서도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 코팅된 산화아연 분말의 제조방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄산아연의 주사전자현미경 분석 결과를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화아연 분말의 주사전자현미경 분석 결과 및 투과전자현미경 분석 결과를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 코팅된 산화아연 분말의 X-선 회절 분석 결과를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 표면 코팅된 산화아연 분말의 주사전자현미경 분석 결과 및 투과전자현미경 분석 결과를 나타낸 도면.
1 is a flow chart showing a method of manufacturing a zinc oxide powder according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing the steps of removing impurities from the mixed solution according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flow chart showing a method of manufacturing a surface-coated zinc oxide powder according to another embodiment of the present invention.
4 is a view showing the results of a scanning electron microscope analysis of zinc carbonate according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a scanning electron microscope analysis result and a transmission electron microscope analysis result of the zinc oxide powder according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the results of X-ray diffraction analysis of the surface coated zinc oxide powder according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing a scanning electron microscope analysis result and a transmission electron microscope analysis result of the surface coated zinc oxide powder according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 대해서 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples and drawings.

본 발명은 (a) 아연부산물을 산성용액에 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 혼합용액으로부터 불순물을 제거하는 단계, (c) 상기 (b) 단계에 의하여 불순물이 제거된 혼합용액에 탄산나트륨 수용액을 첨가하여 반응시키는 단계, (d) 상기 (c) 단계의 반응으로 생성된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 여과하여 분리하는 단계, 및 (e) 상기 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 회전식 소각로에 투입하여 하소하는 단계를 포함하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법을 제공한다.The present invention comprises (a) dissolving zinc by-product in an acidic solution to prepare a mixed solution, (b) removing impurities from the mixed solution prepared in step (a), (c) step (b) Reacting by adding an aqueous sodium carbonate solution to the mixed solution from which impurities have been removed, (d) filtering and separating the basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) produced by the reaction of step (c), And (e) adding and calcining the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) into a rotary incinerator to provide a method for producing high purity nano zinc oxide powder.

본 발명의 제조방법 중 (a) 단계에서 사용되는 원료인 아연부산물은 산성용액에 녹을 수 있는 성분을 포함하고 있다면 어떤 형태의 아연부산물이든지 사용 가능하고, 건식 공법(French 공법) 제조 과정에서 유래한 아연부산물일 수 있다. 건식 공법(French 공법) 제조 과정에서 유래한 아연부산물은 일반적으로, 65 ~ 68 중량%의 아연(Zn)을 함유하고 있으며, 불순물로는 2.0 ~ 3.0 중량%의 알루미늄(Al), 3.0 ~ 4.0 중량%의 철(Fe), 2.0 ~ 3.0중량%의 납(Pb), 0.5 ~ 1.0 중량%의 구리(Cu)의 금속 불순물, 20 ~ 21 중량%의 산불용분(산성용액에 용해되지 않는 불순물)을 함유하고 있다. 본 발명의 실시예에서는 건식 공법(French 공법) 제조 과정에서 유래한 아연부산물을 사용하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 상기 아연부산물은 아연 이외에 알루미늄, 철, 납, 구리 등의 금속 불순물 및 산성용액에 용해되지 않는 불순물(산불용분) 등을 함유하고 있으며, 본 발명은 아연부산물로부터 상기 불순물을 효율적으로 제거하여 고순도 나노 산화아연 분말을 제조하는 것을 목적으로 한다.The zinc by-product, which is a raw material used in step (a) of the manufacturing method of the present invention, can contain any form of zinc by-product as long as it contains a component that can be dissolved in an acidic solution, and is derived from the dry process (French process) manufacturing process. It can be a by-product of zinc. Zinc by-products derived from the dry process (French process) manufacturing process generally contain 65 to 68% by weight of zinc (Zn), and impurities are 2.0 to 3.0% by weight of aluminum (Al), 3.0 to 4.0% by weight % Iron (Fe), 2.0 to 3.0% by weight of lead (Pb), 0.5 to 1.0% by weight of copper (Cu) metal impurities, 20 to 21% by weight of acid insolubles (impurities not soluble in acidic solution) It contains. In the embodiment of the present invention, the zinc by-product derived from the dry process (French process) manufacturing process is described, but is not limited thereto. In addition to zinc, the zinc by-product contains metal impurities such as aluminum, iron, lead, and copper, and impurities (insoluble in acids) that are not dissolved in an acidic solution, and the present invention efficiently removes the impurities from zinc by-products, resulting in high purity nano It is an object to produce zinc oxide powder.

본 발명의 제조방법 중 (a) 단계에서 사용되는 또 다른 원료인 산성용액은 아연염 용액을 수득할 수 있는 것이면 사용 가능하며, 수소이온농도지수(pH)가 3 이하인 산성용액을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 염산, 황산, 질산, 인산, 과염소산, 브롬산 등의 무기산 또는 초산, 메탄설폰산, 에탄설폰산, p-톨루엔설폰산, 푸마린산, 말레산, 말론산, 프탈산, 숙신산, 젖산, 구연산, 시트르산, 글루콘산, 타타르산, 살리실산, 말산, 옥살산, 벤조산, 엠본산, 아스파르트산, 글루탐산과 같은 유기산을 사용할 수 있다. 제조 비용 및 부반응 면에서 무기산이 바람직하고, 저온 조건에 의한 하소 및 탄산나트륨 수용액과의 반응 면에서 황산 또는 염산이 더 바람직하다.Another raw material used in step (a) of the production method of the present invention can be used as long as a zinc salt solution can be obtained, and it is preferable to use an acidic solution having a hydrogen ion concentration index (pH) of 3 or less. Do. For example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, perchloric acid, and bromic acid, acetic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, fumaric acid, maleic acid, malonic acid, phthalic acid, succinic acid, Organic acids such as lactic acid, citric acid, citric acid, gluconic acid, tartaric acid, salicylic acid, malic acid, oxalic acid, benzoic acid, embonic acid, aspartic acid, glutamic acid can be used. In terms of production cost and side reaction, inorganic acid is preferred, and sulfuric acid or hydrochloric acid is more preferred in terms of calcination under low temperature conditions and reaction with an aqueous sodium carbonate solution.

본 발명의 제조방법 중 (b) 단계는 (b1) 상기 (a) 단계에서 제조된 혼합용액에 포함된 슬래그를 제거하는 1차 여과 단계, (b2) 상기 (b1) 단계에 의하여 슬래그가 제거된 혼합용액에 산화제 및 중화제를 첨가하여 생성된 금속 이온 수산화물을 제거하는 2차 여과 단계, 및 (b3) 상기 (b2) 단계에 의하여 금속 이온 수산화물이 제거된 혼합용액에 환원제를 첨가하여 미량의 잔류 금속 입자를 제거하는 3차 여과 단계를 포함할 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, step (b) is (b1) a primary filtration step of removing the slag contained in the mixed solution prepared in step (a), (b2) the slag is removed by the step (b1) A second filtration step of removing the metal ion hydroxide produced by adding an oxidizing agent and a neutralizing agent to the mixed solution, and (b3) a trace amount of residual metal by adding a reducing agent to the mixed solution from which the metal ion hydroxide was removed by the step (b2) And a third filtration step to remove particles.

상기 (b1) 단계에서 제거되는 슬래그는 산성용액에 용해되지 않는 불순물 및 산성용액과 반응하여 생성되는 침전물을 의미한다. 산성용액에 용해되지 않는 불순물로는 알루미나 계통의 결정 입자인 코런덤(Corundum, Al2O3), 뮬라이트(Mullite, 3Al2O3·2SiO2), 세라믹 계통의 결정 입자인 애노타이트(Anorthite, CaAl2Si2O8) 등의 난용성 중광물 등을 들 수 있으며, 산성용액과 반응하여 생성되는 침전물로는 바륨염 또는 수은염 등을 들 수 있다.The slag removed in step (b1) refers to impurities that are not dissolved in the acidic solution and a precipitate formed by reacting with the acidic solution. The impurities that are not soluble in the acidic solution include corundum (Al 2 O 3 ), crystalline particles of the alumina system, mullite (Mullite, 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ), and anthite (crystalline particles of the ceramic system). And poorly soluble heavy minerals such as CaAl 2 Si 2 O 8 ), and examples of precipitates generated by reaction with an acidic solution include barium salts or mercury salts.

상기 (b2) 단계에서 첨가되는 산화제는 상기 (b1) 단계에 의하여 슬래그가 제거된 혼합용액에 포함되어 있는 철 2가 이온을 산화시켜 철 3가 이온을 형성하기 위하여 첨가되는 것이다. 슬래그가 제거된 혼합용액에는 철 2가 이온뿐만 아니라 철 3가 이온도 포함되어 있는데, 철 이온을 각각의 수산화물인 수산화철(Ⅱ)(Fe(OH)2)과 수산화철(Ⅲ)(Fe(OH)3, 버날라이트)로 환원하여 회수하는 것은 쉽지 않다. 예를 들어, 비특허문헌 1에 따르면, 25℃에서 철 2가 이온은 pH 6.0 이상에서 수산화물인 수산화철(Ⅱ)로 침전되는데, 이 때 상기 6.0의 pH 영역은 아연 이온의 수산화물이 Zn(OH)2로 침전되는 pH 영역과 중복되는 문제가 있다. 따라서, 철 3가 이온 상태로 산화시킨 후 철 3가 이온을 pH 2 내지 3 영역에서 수산화물인 수산화철(Ⅲ)로 침전시킴으로써, 아연의 손실을 줄일 수 있다. 따라서, 수산화물 형태의 침전물을 형성하기에 앞서, 우선 산화제를 사용하여 철 2가 이온을 철 3가 이온으로 산화시킬 경우, 철 3가 이온의 수산화물로서 생성된 수산화철(Ⅲ)만을 제거하면 되므로, 공정 면에서 경제적이며 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 순도를 높일 수 있다.The oxidizing agent added in step (b2) is added to form iron trivalent ions by oxidizing iron divalent ions contained in the mixed solution from which slag is removed by step (b1). The mixed solution from which the slag was removed contains not only iron divalent ions but also iron trivalent ions, and iron ions are each hydroxide of iron (II) hydroxide (Fe (OH) 2 ) and iron hydroxide (III) (Fe (OH). 3 , Bernalite), it is not easy to recover. For example, according to Non-Patent Document 1, at 25 ° C., iron divalent ions precipitate with iron hydroxide (II) as a hydroxide at pH 6.0 or higher, wherein the pH region of the 6.0 is Zn (OH) hydroxide of zinc ions. There is a problem of overlapping with the pH region that precipitates as 2 . Therefore, by oxidizing the iron trivalent ion state, the iron trivalent ion is precipitated with iron (III) hydroxide as a hydroxide at a pH range of 2 to 3, thereby reducing zinc loss. Therefore, prior to forming a hydroxide-type precipitate, first, when an iron divalent ion is oxidized to an iron trivalent ion using an oxidizing agent, only iron hydroxide (III) generated as a hydroxide of the iron trivalent ion needs to be removed, so the process In terms of economical efficiency, it is possible to increase the purity of the resulting zinc oxide powder.

상기 산화제는 과산화수소, 우레아 과산화수소, 과망간산, 과망간산염, 황산염, 과황산염, 과염소산, 과염소산염, 차아염소산, 차아염소산염, 과요오드산, 과요오드산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 과산화수소 또는 차염소산을 사용하는 것이 바람직하다.The oxidizing agent is at least one selected from the group consisting of hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, permanganic acid, permanganate, sulfate, persulfate, perchloric acid, perchlorate, hypochlorous acid, hypochlorite, periodic acid, periodate, and mixtures thereof. It can be used, and it is preferable to use hydrogen peroxide or hypochlorous acid.

상기 산화제는 상기 (b1) 단계에 의하여 슬래그가 제거된 혼합용액 100 중량부 대비 0.5 ~ 1 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 산화제의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우 금속이온의 산화반응이 지연 및 저하될 우려가 있고, 상기 산화제의 함량이 1 중량부를 초과할 경우 제조 비용 상승으로 인한 경제적 손실의 우려가 있다.The oxidizing agent may be added in 0.5 to 1 part by weight compared to 100 parts by weight of the mixed solution from which slag is removed by the step (b1). When the content of the oxidizing agent is less than 0.5 parts by weight, the oxidation reaction of the metal ion may be delayed and lowered, and when the content of the oxidizing agent exceeds 1 part by weight, there is a risk of economic loss due to an increase in manufacturing cost.

상기 산화제를 첨가하여 형성된 철 3가 이온은 수소이온농도지수(pH)가 3 내지 4인 혼합용액 상에서 중화제와 하기 화학식의 반응을 하여 금속 이온 수산화물 형태의 침전물을 생성한다. 수소이온농도지수는 3 초과 4 미만인 것이 바람직하다.The iron trivalent ion formed by adding the oxidizing agent reacts with a neutralizing agent on the mixed solution having a hydrogen ion concentration index (pH) of 3 to 4 to generate a precipitate in the form of a metal ion hydroxide. It is preferable that the hydrogen ion concentration index is more than 3 and less than 4.

Figure pat00001
Figure pat00001

따라서, 본 발명에서 사용되는 용어 ‘산화제 및 중화제를 첨가하여 생성된 금속 이온 수산화물’은 (1) 슬래그가 제거된 혼합용액에 산화제를 첨가하여 철 3가 이온을 형성하는 단계, 및 (2) 상기 철 3가 이온 및 중화제의 반응으로부터 금속 이온 수산화물을 생성하는 단계의 결과물을 지칭한다.Therefore, the term 'metal ion hydroxide produced by adding an oxidizing agent and a neutralizing agent' used in the present invention includes (1) a step of forming an iron trivalent ion by adding an oxidizing agent to a mixed solution from which slag is removed, and (2) Refers to the result of the step of producing a metal ion hydroxide from the reaction of an iron trivalent ion and a neutralizing agent.

상기 중화제는 수산화나트륨, 암모니아수, 석회석, 칼슘실리케이트, 탄산칼슘 등의 염기성 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 수산화나트륨 또는 암모니아수를 사용하는 것이 바람직하다.The neutralizing agent may be one or more selected from the group consisting of a basic substance such as sodium hydroxide, ammonia water, limestone, calcium silicate, calcium carbonate, and sodium hydroxide or ammonia water is preferably used.

상기 금속 이온 수산화물 형태의 침전물은 여과를 통해 분리 및/또는 제거될 수 있다.The precipitate in the form of metal ion hydroxide can be separated and / or removed through filtration.

상기 (b2) 단계에서 첨가되는 환원제는 상기 (b2) 단계에 의하여 금속 이온 수산화물이 제거된 혼합용액에 포함되어 있는 잔존 금속 이온을 환원시켜 금속 입자를 형성하기 위하여 첨가되는 것이다. 잔존 금속 이온은 알루미늄 이온, 철 이온, 구리 이온 등을 들 수 있다.The reducing agent added in the step (b2) is added to form metal particles by reducing the remaining metal ions contained in the mixed solution from which the metal ion hydroxide was removed by the step (b2). The remaining metal ions include aluminum ions, iron ions, and copper ions.

상기 환원제는 아연 분말, 과망간산칼륨, 하이드라이진, 하이드로퀴논, 수소화붕소나트륨, 헥사메틸렌테트라민, 알킬아민, 알킬렌디아민, 알킬렌트리아민, 알킬렌테트라민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 아연 분말 또는 과망간산칼륨을 사용하는 것이 바람직하다. The reducing agent is selected from the group consisting of zinc powder, potassium permanganate, hydrazine, hydroquinone, sodium borohydride, hexamethylenetetramine, alkylamine, alkylenediamine, alkylenetriamine, alkylenetetramine, and mixtures thereof. It is possible to use one or more kinds, and it is preferable to use zinc powder or potassium permanganate.

상기 환원제는 상기 (b2) 단계에 의하여 금속 이온 수산화물이 제거된 혼합용액 100 중량부 대비 0.5 ~ 1 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 환원제의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우 금속이온의 환원반응이 저하될 우려가 있고, 상기 환원제의 함량이 1 중량부를 초과할 경우 제조 비용 상승으로 인한 경제적 손실의 우려가 있다.The reducing agent may be added in 0.5 to 1 part by weight compared to 100 parts by weight of the mixed solution from which the metal ion hydroxide is removed by the step (b2). When the content of the reducing agent is less than 0.5 part by weight, there is a fear that the reduction reaction of the metal ion is lowered, and when the content of the reducing agent exceeds 1 part by weight, there is a fear of economic loss due to an increase in manufacturing cost.

상기 금속 이온 수산화물이 제거된 혼합용액에 포함되어 있는 잔존 금속 이온은 하기 화학식의 반응을 하여 금속 입자 형태의 침전물을 생성한다. The remaining metal ions contained in the mixed solution from which the metal ion hydroxide has been removed react with the following formula to produce a precipitate in the form of metal particles.

Figure pat00002
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상기 금속 입자 형태의 침전물은 여과를 통해 분리 및/또는 제거될 수 있다.The precipitate in the form of metal particles may be separated and / or removed through filtration.

본 발명의 제조방법 중 상기 (a) 단계에서 제조된 혼합용액으로부터 불순물을 제거하는 단계는 (b1) 내지 (b3) 단계를 포함함으로써 슬래그, 금속 이온 수산화물, 및 금속 입자의 불순물을 제거하여, 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 순도를 높일 수 있게 한다.In the manufacturing method of the present invention, the step of removing impurities from the mixed solution prepared in step (a) includes steps (b1) to (b3) to remove impurities of slag, metal ion hydroxide, and metal particles, and finally It is possible to increase the purity of the zinc oxide powder produced.

본 발명의 제조방법 중 (c) 단계에서 사용되는 탄산나트륨 수용액은 상기 (b) 단계에 의하여 불순물이 제거된 혼합용액에 포함되어 있는 아연염과 하기 화학식의 반응을 하여 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2) 고체 생성물을 형성한다.The sodium carbonate aqueous solution used in step (c) of the manufacturing method of the present invention is reacted with zinc salt contained in the mixed solution from which impurities are removed by step (b) to react basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn) (OH) 2 ) A solid product is formed.

Figure pat00003
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종래 산화아연 분말을 제조하기 위하여 사용되던 수산화나트륨 수용액을 사용할 경우 불규칙한 입자 구조의 수산화아연으로 침전되는 반면, 탄산나트륨 수용액을 사용할 경우 탄산아연으로 침전되어, 후술할 열처리공정을 통하여 규칙적인 구형의 산화아연 분말을 제조할 수 있다. 규칙적인 구형의 산화아연 분말을 제조함으로써, 화장품 용도로 사용되는 자외선 차단제의 사용감을 높일 수 있다.When using sodium hydroxide aqueous solution, which was used to prepare zinc oxide powder in the prior art, it precipitates as zinc hydroxide having an irregular particle structure, whereas when using sodium carbonate aqueous solution, it precipitates as zinc carbonate, and regular spherical zinc oxide through a heat treatment process to be described later. Powders can be prepared. By producing a regular spherical zinc oxide powder, it is possible to increase the feeling of use of a sunscreen used in cosmetic applications.

상기 (c) 단계의 pH 조건은 7 내지 8인 것이 바람직하다. 만일 pH가 상기 범위 밖이면 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2) 고체 생성물의 수득률이 낮아지며 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 순도가 낮아질 우려가 있다.It is preferable that the pH condition of the step (c) is 7 to 8. If the pH is outside the above range, the yield of the basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) solid product is lowered, and the purity of the resulting zinc oxide powder may be lowered.

상기 (c) 단계의 상기 탄산나트륨 수용액은 30 ~ 70 L/min의 부피유량으로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 탄산나트륨 수용액의 부피유량이 30 L/min 미만일 경우 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2) 고체 생성물 생성 반응의 시간이 지연될 우려 및 생산성 저하의 우려가 있다. 상기 탄산나트륨 수용액의 부피유량이 70 L/min을 초과할 경우 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2) 고체 생성물의 균일성 저하로 인하여, 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 입자 균일성이 떨어지며 색도에도 영향을 미칠 우려가 있다.The aqueous sodium carbonate solution in step (c) is preferably added at a volume flow rate of 30 to 70 L / min. When the volume flow rate of the aqueous sodium carbonate solution is less than 30 L / min, there is a fear that the time for the reaction of generating a basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) solid product is delayed and there is a fear of productivity decrease. When the volumetric flow rate of the aqueous sodium carbonate solution exceeds 70 L / min, the uniformity of the basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) solid product decreases, resulting in poor particle uniformity of the resulting zinc oxide powder. There is a fear of affecting chromaticity.

상기 (b) 단계에 의하여 불순물이 제거된 혼합용액에 포함되어 있는 아연염과 상기 (c) 단계의 상기 탄산나트륨의 반응 몰비는 1 : 0.8 ~ 1.3일 수 있으며, 1 : 1.2 ~ 1.3인 것이 더 바람직하다. 상기 반응 몰비가 1 : 0.8 미만일 경우 미반응 아연염의 석출로 인하여 판상형의 황산아연이 혼재하게 되며, 이는 여과 및 수세 과정을 통해서도 제거가 어렵기 때문에 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 순도 및 백색도가 저하될 우려가 있다. 상기 반응 몰비가 1 : 1.3을 초과할 경우 미반응 탄산염의 석출 및 미세한 크기의 고체 생성물 생성으로 인하여, 여과 진행이 지연되거나 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 순도 및 백색도 저하 우려가 있다.The reaction molar ratio of zinc salt contained in the mixed solution from which impurities are removed by step (b) and the sodium carbonate of step (c) may be 1: 0.8 to 1.3, and more preferably 1: 1.2 to 1.3. Do. When the reaction molar ratio is less than 1: 0.8, platelet zinc sulfate is mixed due to precipitation of unreacted zinc salt, which is difficult to remove even through filtration and washing, so that the purity and whiteness of the zinc oxide powder finally produced decreases. It might be. When the reaction molar ratio exceeds 1: 1.3, due to precipitation of unreacted carbonate and formation of a fine-sized solid product, there is a fear that the progress of filtration is delayed or the purity and whiteness of the zinc oxide powder finally produced are lowered.

본 발명의 제조방법 중 (d) 단계에서는 상기 (c) 단계의 반응으로 생성된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 여과를 통해 분리하며, 상기 (c) 단계의 반응으로 형성된 황산나트륨(Na2SO4)과 미반응 탄산염은 수세하여 제거한다. In step (d) of the production method of the present invention, the basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) produced by the reaction of step (c) is separated through filtration, and formed by the reaction of step (c). Sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) and unreacted carbonate are washed off with water.

본 발명의 제조 방법은 상기 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 열건조기에서 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.The production method of the present invention may further include drying the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) in a heat dryer.

본 발명의 제조방법 중 (e) 단계는 상기 (d) 단계의 여과로 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 하소시킴으로써, 고순도 나노 산화아연 분말을 제조하는 단계이다. 상기 (e) 단계의 하소는 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 회전식 소각로에 투입하여 수행한다. 상기 하소 공정을 회전식 소각로에 의하여 수행할 경우, 종래 산화아연 분말을 제조하기 위하여 사용되던 회분식 소각로에 의하여 하소 공정을 수행할 경우에 비하여, 내부 조건을 목적에 맞도록 조절할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 하소 원료인 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)의 공급 유량, 회전 속도, 온도 등의 내부 조건을 조절함으로써, 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 순도 및 백색도 등을 제어할 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, step (e) is a step of preparing a high purity nano zinc oxide powder by calcining the basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) separated by filtration in step (d). The calcination of step (e) is performed by introducing the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) into a rotary incinerator. When the calcination process is performed by a rotary incinerator, there is an advantage in that the internal conditions can be adjusted to suit the purpose, compared to the case where the calcination process is performed by a batch incinerator used to produce a conventional zinc oxide powder. That is, by controlling the internal conditions such as the supply flow rate, rotation speed, and temperature of the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ), which is the calcined raw material, the purity and whiteness of the finally produced zinc oxide powder are controlled. can do.

상기 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 투입한 회전식 소각로에 의하여 수행되는 하소를 통하여, 하기 화학식의 과정을 거쳐 고순도 나노 산화아연(ZnO) 분말을 생성한다.Through the calcination performed by the rotary incinerator in which the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) is added, a high purity nano zinc oxide (ZnO) powder is produced through the following formula.

Figure pat00004
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상기 (e) 단계에서는 상기 회전식 소각로에 의하여 500 내지 600℃의 온도 범위에서 고순도 나노 산화아연 나노 분말을 생성할 수 있다. 온도는 550℃인 것이 더 바람직하다. 이 때, 하소 온도에 따라 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 입자 크기는 5 내지 500nm로 다양하게 제조될 수 있다. 상기 하소 온도가 500℃ 미만일 경우 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)이 잔존하게 될 우려가 있고, 상기 하소 온도가 600℃를 초과할 경우 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 입자 크기가 증가하게 될 우려가 있다. 구체적으로, 하소 온도가 상기 하한 미만일 경우 입자 크기가 5nm 미만인 산화아연 분말이 제조되어 나노급의 제품 구현은 가능하나, 순도가 저하되고, 또한 높은 비표면적으로 인하여 최종적으로 제품에 응용할 경우 적용에 한계가 있으며, 입자의 응집 현상으로 인하여 후술할 균일한 표면 코팅이 힘들게 된다. 하소 온도가 상기 상한을 초과할 경우 입성장이 증가되어 나노 형태의 산화아연 분말을 구현하기 어려우며, 원하는 특성을 구현이 어렵고, 입자 크기가 500nm를 초과하는 산화아연 분말이 제조되어, 가시광선 영역에서 광투과도가 감소하며 자외선 흡수 능력이 저하된다.In the step (e), it is possible to produce high purity nano zinc oxide nano powder in a temperature range of 500 to 600 ° C by the rotary incinerator. The temperature is more preferably 550 ° C. At this time, the particle size of the zinc oxide powder finally produced according to the calcination temperature may be variously prepared from 5 to 500 nm. When the calcination temperature is less than 500 ° C, the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) may remain, and the particles of zinc oxide powder finally produced when the calcination temperature exceeds 600 ° C There is a fear that the size will increase. Specifically, when the calcination temperature is less than the lower limit, zinc oxide powder having a particle size of less than 5 nm is manufactured to realize nano-class products, but the purity is lowered, and due to the high specific surface area, application to the product is limited. There is, the uniform surface coating to be described later is difficult due to the aggregation phenomenon of the particles. When the calcination temperature exceeds the upper limit, it is difficult to implement nano-type zinc oxide powder due to increased grain growth, it is difficult to realize desired properties, and zinc oxide powder having a particle size exceeding 500 nm is prepared, so that light is visible in the visible light region. The transmittance decreases and the ability to absorb ultraviolet rays decreases.

도 5는 하소 온도에 따른 산화아연 분말의 주사전자현미경 분석 결과 및 투과전자현미경 결과를 나타낸 도면으로서, 도 5a, 5b, 5c 및 5d는 각각 550, 400, 700 및 900℃로 하소한 산화아연 분말을 나타낸 도면이다. 5 is a view showing a scanning electron microscope analysis result and a transmission electron microscope result of zinc oxide powder according to the calcination temperature, and FIGS. 5A, 5B, 5C, and 5D are zinc oxide powder calcined at 550, 400, 700, and 900 ° C, respectively. It is a view showing.

상기 (e) 단계에서 상기 회전식 소각로에 산소가 10 ~ 30 L/min의 부피유량으로 투입될 수 있으며, 20 L/min인 것이 더 바람직하다. 상기 부피유량을 제어함으로써 상기 (e) 단계에서 생성되는 이산화탄소(CO2)의 생성량이 조절되므로, 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 백색도를 조절할 수 있다. 공급되는 산소의 부피유량이 상기 상한을 초과할 경우 회전식 소각로의 구간 별 온도 편차가 넓게 분포되어 열처리시의 균일성 저하 및 순도 편차가 발생할 수 있다. 또한, 공급되는 산소의 부피유량이 상기 하한 미만일 경우, 탄산아연의 열처리 분해시 발생하는 CO2 가스의 증가로 인하여 내부의 산화 분위기 저하되며, 이는 최종적으로 생성되는 제품의 백색도 저하를 초래하게 된다.In the step (e), oxygen may be introduced into the rotary incinerator at a volume flow rate of 10 to 30 L / min, and more preferably 20 L / min. By controlling the volume flow rate, the amount of carbon dioxide (CO 2 ) produced in step (e) is controlled, so that the whiteness of the finally produced zinc oxide powder can be controlled. When the volume flow rate of the supplied oxygen exceeds the above upper limit, the temperature variation for each section of the rotary incinerator is widely distributed, which may result in a decrease in uniformity and a deviation in purity during heat treatment. In addition, when the volume flow rate of oxygen supplied is less than the above lower limit, the internal oxidizing atmosphere decreases due to an increase in CO 2 gas generated during thermal decomposition of zinc carbonate, which leads to a decrease in the whiteness of the finally produced product.

상기 (e) 단계에서 상기 회전식 소각로에 상기 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)이 50 ~ 150 kg/hr의 질량유량으로 투입될 수 있으며, 100 kg/hr인 것이 더 바람직하다. 상기 질량유량이 50 kg/hr 미만일 경우 생산성 저하로 인한 경제적 손실의 우려가 있고, 최종적으로 생성되는 제품의 백색도 저하를 초래하게 된다. 상기 질량유량이 150 kg/hr를 초과할 경우 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 순도 및 비표면적의 편차가 넓게 분포되어 균일한 입자 형상을 구현하기 어려워질 우려가 있다.In the step (e), the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) may be introduced into the rotary incinerator at a mass flow rate of 50 to 150 kg / hr, more preferably 100 kg / hr. Do. When the mass flow rate is less than 50 kg / hr, there is a fear of economic loss due to productivity decrease, and whiteness of the finally produced product is reduced. When the mass flow rate exceeds 150 kg / hr, there is a concern that the variation in purity and specific surface area of the zinc oxide powder finally produced is widely distributed, making it difficult to implement a uniform particle shape.

상기 (e) 단계에서 상기 회전식 소각로 중의 상기 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)은 1 ~ 9 rpm의 회전속도로 회전되면서 하소될 수 있으며, 5 rpm인 것이 더 바람직하다. 상기 회전속도가 상기 하한 미만일 경우 회전력이 부족하여 회전에 의한 제품 간의 혼합성이 저하될 우려가 있고, 상기 회전속도가 상기 상한을 초과할 경우 과도한 분진 발생으로 인하여 집진 설비에 과부하를 초래할 우려가 있다.In the step (e), the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) in the rotary incinerator may be calcined while rotating at a rotational speed of 1 to 9 rpm, more preferably 5 rpm. If the rotational speed is less than the lower limit, there is a fear that the mixing property between products due to rotation is insufficient due to insufficient rotational force, and if the rotational speed exceeds the upper limit, there is a risk of overloading the dust collection facility due to excessive dust generation. .

본 발명은 또한 (a) 상기 제조방법으로 제조한 산화아연 분말과 표면처리제를 유기용매와 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계, (b) 상기 (a) 단계에서 제조된 혼합용액을 습식 분쇄하여 분쇄물을 형성하는 단계, (c) 상기 분쇄물을 진공 건조하여 고형물을 분리하는 단계, 및 (d) 상기 고형물을 건식 분쇄하는 단계를 포함하는, 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법을 제공한다.The present invention also (a) preparing a mixed solution by mixing the zinc oxide powder and the surface treatment agent prepared by the above method with an organic solvent, (b) wet grinding the mixed solution prepared in the step (a) Providing a method for producing a surface-coated high purity nano zinc oxide powder comprising forming water, (c) vacuum drying the pulverized material to separate solid materials, and (d) dry pulverizing the solid materials. do.

상기 (a) 단계의 표면처리제는 불소계 표면처리제 또는 실리콘계 표면처리제를 사용하는 것이 바람직하며 실리콘계 표면처리제를 사용하는 것이 더 바람직하다. 본 발명의 실리콘계 표면처리제는 알킬 아크릴레이트 코폴리머 메틸폴리실록산 에스테르(Alkyl Acrylate Copolymer Methylpolysiloxane Ester), 스테아린산(Stearic Acid), 엔-옥틸 트리에톡시 실란(n-Octyl Triethoxy Silane), 메틸하이드로겐폴리실록산(Methylhydrogenpolysiloxane), 메틸폴리실록산(Methylpolysiloxane), 디메틸폴리실록산(Dimethylpolysiloxane) 메틸페닐폴리실록산(Methylphenylpolysiloxane), 하이드록시터미네이티드 디메틸폴리실록산(Hydroxy Terminated Dimethylpolysiloxane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The surface treatment agent of step (a) is preferably a fluorine-based surface treatment agent or a silicone-based surface treatment agent, and more preferably a silicone-based surface treatment agent. The silicone-based surface treatment agent of the present invention is an alkyl acrylate copolymer methylpolysiloxane ester, stearic acid, n-octyl triethoxy silane, methylhydrogenpolysiloxane ), Methylpolysiloxane, dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, hydroxyterminated dimethylpolysiloxane, and mixtures thereof.

본 발명의 제조방법에 의하면 상기 산화아연 분말의 첨가량을 기준으로 하여, 이에 대한 표면처리제의 첨가량을 조절하는 것에 의해 표면 코팅의 두께를 조절할 수 있다. 상기 (a) 단계의 산화아연 분말과 표면처리제는 100 : 2 ~ 5의 중량비로 첨가될 수 있다. 상기 범위로 혼합하는 경우 매우 우수한 광 안정성을 나타내는, 가장 적절한 두께의 표면 코팅을 얻을 수 있다.According to the manufacturing method of the present invention, the thickness of the surface coating can be controlled by adjusting the addition amount of the surface treatment agent on the basis of the addition amount of the zinc oxide powder. The zinc oxide powder of step (a) and the surface treatment agent may be added in a weight ratio of 100: 2 to 5. When mixed in the above range, it is possible to obtain a surface coating of the most appropriate thickness, which shows very good light stability.

상기 (a) 단계의 유기용매는 상기 산화아연 분말을 충분히 에멀젼화 가능한 화합물이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 케톤 계열, 알킬렌 글리콜 에테르 계열, 알코올 계열 및 방향족 계열의 화합물일 수 있다. 에멀젼화 된 용액의 안정성과 점도 조절성 면에서 알코올 계열 또는 방향족 계열의 화합물이 바람직하다.The organic solvent of the step (a) is not particularly limited as long as it is a compound capable of sufficiently emulsifying the zinc oxide powder, and may be, for example, a ketone-based, alkylene glycol ether-based, alcohol-based and aromatic-based compound. Alcohol- or aromatic-based compounds are preferred from the viewpoint of stability and viscosity control of the emulsified solution.

케톤 계열의 화합물에는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 시클로헥사논 등이 있고; 알킬렌 글리콜 에테르 계열의 화합물에는 메틸셀로솔베(에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르), 부틸셀로솔베(에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), 메틸셀로솔베 아세테이트, 에틸셀로솔베 아세테이트, 부틸셀로솔베 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 프로필 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 이소프로필 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 t-부틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 에틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 프로필 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 이소프로필 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 t-부틸 에테르 아세테이트 등이 있고; 알코올 계열의 화합물에는 메틸 알콜, 에틸 알콜, 이소프로필 알콜, n-부틸 알콜, 3-메틸-3-메톡시부탄올 등이 있고; 방향족 계열의 화합물에는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, N-메틸-2-피롤리돈, 에틸 N-히드록시메틸피롤리돈-2 아세테이트 등이 있다. 추가의 다른 용매로는 1,2-프로판디올 디아세테이트, 3-메틸-3-메톡시부틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 테트라히드로푸란 등이 있다. 상기 유기용매들은 단독으로 또는 서로의 혼합물로 사용할 수 있다.Ketone-based compounds include acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone; Alkylene glycol ether-based compounds include methyl cellosolve (ethylene glycol monomethyl ether), butyl cellosolve (ethylene glycol monobutyl ether), methyl cellosolve salt, ethyl cellosolve salt, butyl cellosolve salt, Ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol Monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol propyl ether acetate, diethylene glycol isopropyl ether acetate , Diethylene glycol butyl ether acetate, diethylene glycol t-butyl ether acetate, triethylene glycol methyl ether acetate, triethylene glycol ethyl ether acetate, triethylene glycol propyl ether acetate, triethylene glycol isopropyl ether acetate, triethylene glycol butyl Ether acetate, triethylene glycol t-butyl ether acetate, and the like; Alcohol-based compounds include methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, 3-methyl-3-methoxybutanol, and the like; Aromatic compounds include benzene, toluene, xylene, N-methyl-2-pyrrolidone, ethyl N-hydroxymethylpyrrolidone-2 acetate, and the like. Additional other solvents include 1,2-propanediol diacetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, ethyl acetate, tetrahydrofuran, and the like. The organic solvents may be used alone or as a mixture of each other.

본 발명의 제조방법 중 상기 (b) 단계의 습식 분쇄는 상기 (a) 단계에서 제조된 혼합용액을 분쇄하여 분쇄물을 형성하는 단계로서, 공기-제트밀(Air-jet Mill), 롤러밀(Roller Mill), 볼밀(Ball Mill), 마모밀(Attrition Mill), 진동밀(Vibratory Mill), 프래너터리밀(Planetary Mill), 또는 비드밀(Bead Mill) 등 다양한 기구 또는 장비에 의하여 수행될 수 있으며, 본 발명에서는 비드밀에 의하여 습식 분쇄를 수행하였다.In the manufacturing method of the present invention, wet grinding in the step (b) is a step of pulverizing the mixed solution prepared in the step (a) to form a pulverized product, an air-jet mill, a roller mill ( It can be performed by various instruments or equipment such as Roller Mill, Ball Mill, Attrition Mill, Vibration Mill, Planetary Mill, or Bead Mill. , In the present invention, wet grinding was performed by a bead mill.

상기 (b) 단계를 습식 분쇄에 의하여 수행할 경우, 건식 분쇄에 의할 경우에 비하여 낮은 전단력 하에서도 응집된 산화아연 분말의 입자 간 분리가 용이하며, 이로 인하여 습식 상태에서 입자 상에 균일한 표면 개질이 용이하게 되고 코팅층이 균일하게 형성된다는 장점이 있다. 따라서, 최종적으로 생성되는 표면 코팅된 산화아연 분말의 분산성이 향상되어 고형분의 함량을 증대시킬 수 있으며 우수한 점도 안정성을 제공할 수 있다.When the step (b) is performed by wet grinding, separation between the particles of the agglomerated zinc oxide powder is easy even under a low shearing force compared to the case of dry grinding, whereby a uniform surface on the particles in the wet state There is an advantage that the modification is easy and the coating layer is uniformly formed. Therefore, the dispersibility of the finally produced surface-coated zinc oxide powder is improved, so that the content of solid content can be increased and excellent viscosity stability can be provided.

상기 (b)단계는 25 ~ 50℃에서 2 ~ 5시간 동안 수행될 수 있다. 상기 범위에서 습식 분쇄가 수행될 경우 응집된 산화아연 분말의 입자 간 분리 및 분산이 용이한 나노급의 산화아연 슬러리 상태를 얻을 수 있게 된다. 25℃ 미만에서 습식 분쇄가 수행될 경우 표면처리제의 가수분해가 지연될 우려가 있으며, 50℃ 이상 초과시 유기용매가 휘발될 우려가 있다. Step (b) may be performed at 25 to 50 ° C for 2 to 5 hours. When wet grinding is performed in the above range, it is possible to obtain a nano-scale zinc oxide slurry state that is easy to separate and disperse particles of agglomerated zinc oxide powder. When wet grinding is performed at less than 25 ° C, the hydrolysis of the surface treatment agent may be delayed, and when the temperature exceeds 50 ° C, the organic solvent may volatilize.

본 발명의 제조방법 중 상기 (c) 단계는 (b) 단계에서 제조된 분쇄물을 진공 건조하여 고형물을 분리하는 단계로서, 상기 분쇄물을 진공 오븐(Vacuum Oven)을 이용하여 건조한다. 상기 (c) 단계는 대기압보다 낮은 압력 하에서 수행되는 것이 바람직하며, 60 ~ 80℃에서 5 ~ 7시간 동안 수행될 수 있다. 상기 범위에서 진공 건조가 수행될 경우 최종적으로 생성되는 산화아연 분말의 코팅층이 균일하게 형성될 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, step (c) is a step of vacuum drying the pulverized product prepared in step (b) to separate solid materials, and the pulverized product is dried using a vacuum oven (Vacuum Oven). Step (c) is preferably performed under a pressure lower than atmospheric pressure, and may be performed for 5 to 7 hours at 60 to 80 ° C. When vacuum drying is performed in the above range, a coating layer of zinc oxide powder finally produced may be uniformly formed.

본 발명의 제조방법 중 상기 (d) 단계의 건식 분쇄는 용매 등의 매개체 없이 상기 (c) 단계에서 분리된 고형물을 분쇄하여 최종적으로 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말을 형성하는 단계로서, 공기-제트밀(Air-jet Mill), 롤러밀(Roller Mill), 볼밀(Ball Mill), 마모밀(Attrition Mill), 진동밀(Vibratory Mill), 프래너터리밀(Planetary Mill), 또는 핀밀 (Pin Mill) 등 다양한 기구 또는 장비에 의하여 수행될 수 있으며, 이 중에서도 고압, 고속의 공기에 의하여 분쇄가 이루어져 최종 생성물의 손상이 최소화되는 공기-제트밀에 의하여 수행되는 것이 바람직하다. In the manufacturing method of the present invention, the dry grinding in the step (d) is a step of pulverizing the solids separated in the step (c) without a medium such as a solvent to finally form a high purity nano zinc oxide powder coated on the surface, air- Air-jet mill, roller mill, ball mill, attrition mill, vibratory mill, planetary mill, or pin mill It can be performed by a variety of instruments or equipment, and among these, it is preferably performed by an air-jet mill that is crushed by high pressure and high speed air to minimize damage to the final product.

상기 (d) 단계는 25 ~ 50℃에서 3 ~ 5시간 동안 수행될 수 있다. 상기 범위에서 건식 분쇄가 수행될 경우 최종적으로 균일한 표면처리층이 형성된 산화아연 분말을 얻을 수 있으며, 이로 인해 표면 코팅된 산화아연 분말의 물성이 균일하게 형성될 수 있다.The step (d) may be performed at 25 to 50 ° C for 3 to 5 hours. When dry grinding is performed in the above range, zinc oxide powder having a uniform surface treatment layer can be finally obtained, and thereby physical properties of the surface coated zinc oxide powder can be uniformly formed.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 코팅된 산화아연 분말의 X-선 회절 분석 결과를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 표면 코팅된 산화아연 분말은 산소로 이루어진 조밀 육방 격자(Hexagonal Close Packed Lattice, HCP)의 사면체 틈새 자리(Tetrahedral Site) 중 절반이 아연 금속으로 이루어진 우르츠광(Wurtzite) 구조임을 확인할 수 있다.Figure 6 is a view showing the results of X-ray diffraction analysis of the surface-coated zinc oxide powder according to an embodiment of the present invention, the surface-coated zinc oxide powder prepared by the method of the present invention is dense hexagonal made of oxygen It can be confirmed that half of the tetrahedral sites of the Hexagonal Close Packed Lattice (HCP) have a wurtzite structure made of zinc metal.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면 코팅된 산화아연 분말의 주사전자현미경 분석 결과 및 투과전자현미경 분석 결과를 나타낸 도면으로서, 도 7에 따르면, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 표면 코팅된 산화아연 분말의 코팅 두께는 2 ~ 5 nm임을 확인할 수 있다. 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 산화아연 분말의 코팅층이 상기 두께 범위로 형성되는 경우 매우 우수한 광 안정성을 나타낼 수 있다.7 is a view showing a scanning electron microscope analysis result and a transmission electron microscope analysis result of the surface coated zinc oxide powder according to an embodiment of the present invention, according to FIG. 7, the surface coating prepared by the manufacturing method of the present invention It can be confirmed that the coated thickness of the zinc oxide powder was 2 to 5 nm. When the coating layer of the zinc oxide powder produced by the manufacturing method of the present invention is formed in the above thickness range, it can exhibit very good light stability.

{실시예}{Example}

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. However, the following examples are only to illustrate the present invention, the content of the present invention is not limited to the following examples.

<참고예> 아연부산물의 성분 조성 분석 결과<Reference Example> Results of composition analysis of zinc by-products

건식 공법(French 공법)제조 과정에서 유래한 아연부산물의 성분 조성 분석 실험을 진행하였다. 아연부산물의 성분 분석 분석은 자동 원소 분석기(ICP-AES, PerkinElmer사 제)를 이용하여 수행하였다. 아연부산물의 성분 조성은 표 1 및 2(단위: 중량%)에 나타내었다.An analysis of the composition of the components of zinc by-products derived from the process of manufacturing the dry method (French method) was conducted. Analysis of component analysis of zinc by-products was performed using an automatic element analyzer (ICP-AES, manufactured by PerkinElmer). The composition of zinc by-products is shown in Tables 1 and 2 (unit: wt%).

구분division 성분 조성Ingredient composition ZnZn AlAl FeFe PbPb CuCu 산불용분Insoluble matter TotalTotal 아연부산물Zinc byproducts 68.068.0 3.03.0 4.04.0 3.03.0 1.01.0 21.021.0 100100

구분division 성분 조성Ingredient composition MgMg AlAl SiSi CaCa FeFe TotalTotal 산불용분Insoluble matter 0.10.1 9.99.9 2.72.7 0.10.1 8.28.2 21.021.0

표 1에 의하면 건식 공법(French 공법) 제조 과정에서 유래한 아연부산물은, 68 중량%의 아연(Zn)을 함유하고 있으며, 불순물로는 3.0 중량%의 알루미늄(Al), 4.0 중량%의 철(Fe), 3.0중량%의 납(Pb), 1.0 중량%의 구리(Cu)의 금속 불순물, 21 중량%의 산불용분(산성용액에 용해되지 않는 불순물)을 함유하고 있음이 확인되었다. According to Table 1, the zinc by-product derived from the dry process (French process) manufacturing process contains 68% by weight of zinc (Zn), and impurities include 3.0% by weight of aluminum (Al), 4.0% by weight of iron ( Fe), 3.0% by weight of lead (Pb), 1.0% by weight of metal impurities of copper (Cu), it was confirmed to contain 21% by weight of acid insoluble content (impurity insoluble in acidic solution).

또한, 표 2에 의하면 슬래그로서 제거되는 상기 산불용분은, 0.1 중량%의 마그네슘(Mg), 9.9 중량%의 알루미늄(Al), 2.7 중량%의 규소(Si), 0.1 중량%의 칼슘(Ca), 8.2 중량%의 철(Fe)을 함유하고 있음이 확인되었다.In addition, according to Table 2, the acid insoluble matter removed as slag is 0.1% by weight of magnesium (Mg), 9.9% by weight of aluminum (Al), 2.7% by weight of silicon (Si), 0.1% by weight of calcium (Ca) , 8.2 It was confirmed to contain iron (Fe) by weight.

<제조예 1> 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 5의 염기성 탄산아연의 제조<Production Example 1> Preparation of basic zinc carbonate of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5

참고예의 아연부산물 100 g을 95%의 황산 용액(pH 3)에 120분에 걸쳐 용해시켜 100 ㎖의 황산아연(ZnSO4) 용액을 제조하였다. 상기 용액에 포함된 슬래그를 여과지를 통해 여과하여 제거하였다.100 g of zinc by-product of the reference example was dissolved in 95% sulfuric acid solution (pH 3) over 120 minutes to prepare 100 ml of zinc sulfate (ZnSO 4 ) solution. The slag contained in the solution was removed by filtration through filter paper.

슬래그가 제거된 용액에 철 3가 이온이 형성되도록 하기 위해 산화제로서 35%의 과산화수소 수용액 1g을 첨가하였다. 이후, 중화제로서 25%의 수산화나트륨 수용액을 3g 첨가하여 pH를 약 3.5로 유지하였으며, 온도를 25 ~ 30℃로 유지하였다. 산화제 및 중화제 첨가 후 120분이 경과하였을 때, 생성된 수산화철(Ⅲ) 침전물을 여과지를 통해 여과하여 제거하였다. In order to form iron trivalent ions in the solution from which the slag was removed, 1 g of an aqueous 35% hydrogen peroxide solution was added as an oxidizing agent. Thereafter, 3 g of a 25% aqueous sodium hydroxide solution was added as a neutralizing agent to maintain the pH at about 3.5, and the temperature was maintained at 25 to 30 ° C. When 120 minutes elapsed after the addition of the oxidizing agent and neutralizing agent, the resulting iron (III) hydroxide precipitate was removed by filtration through filter paper.

수산화철(Ⅲ) 침전물이 제거된 용액에 잔존하는 알루미늄 이온, 철 이온, 구리 이온을 금속 입자로 환원시키기 위해 환원제로서 아연 분말 1g을 60분에 걸쳐 첨가하였다. 이 때, pH를 약 5로 유지하였으며, 온도를 25 ~ 30 ℃로 유지하였다. 환원제 첨가 후 약 120 분이 경과하였을 때, 불순물인 상기 환원된 금속 입자를 여과지를 통해 여과하여 제거하였다.1 g of zinc powder was added as a reducing agent over 60 minutes to reduce aluminum ions, iron ions, and copper ions remaining in the solution from which the iron hydroxide (III) precipitate was removed to metal particles. At this time, the pH was maintained at about 5, and the temperature was maintained at 25 to 30 ° C. When about 120 minutes elapsed after the addition of the reducing agent, the reduced metal particles, which are impurities, were filtered off through filter paper.

그런 다음, 상기 불순물이 제거된 용액에 탄산나트륨 수용액을 첨가하여 반응 생성물인 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 생성하였다. 반응 온도를 25 ~ 30℃로 유지하였으며, 반응을 120분 동안 진행시켰다. 이 때, 첨가되는 탄산나트륨 수용액의 공급 부피유량, 아연염과 탄산나트륨의 반응 몰비, pH의 반응 조건은 표 3과 같다. Then, a sodium carbonate aqueous solution was added to the solution from which the impurities were removed to generate basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) as a reaction product. The reaction temperature was maintained at 25-30 ° C, and the reaction was allowed to proceed for 120 minutes. At this time, the supply volume flow rate of the aqueous sodium carbonate solution added, the reaction molar ratio of the zinc salt and sodium carbonate, and the reaction conditions of the pH are shown in Table 3.

상기 반응으로 형성된 황산나트륨(Na2SO4)과 미반응 탄산염을 수세하여 제거하였고, 반응과정에서 형성된 염기성 탄산아연을 여과지를 통해 분리하였다(90g, 수율: 98%). The sodium sulfate (Na 2 SO 4 ) formed by the reaction was removed by washing with unreacted carbonate, and the basic zinc carbonate formed during the reaction was separated through a filter paper (90 g, yield: 98%).

구분division 반응 조건Reaction conditions 실시예 1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 비교예 5Comparative Example 5 (c) 단계(c) step 아연염:탄산나트륨
반응 몰비
Zinc salt: sodium carbonate
Reaction molar ratio
1:1.31: 1.3 1:0.81: 0.8 1:1.31: 1.3 1:0.61: 0.6 1:0.81: 0.8 1:1.31: 1.3 1:1.31: 1.3 1:1.51: 1.5
탄산나트륨 수용액 공급 부피유량((L/min)Sodium carbonate aqueous solution supply volume flow rate ((L / min) 5050 6060 7070 5050 5050 100100 150150 5050 pH pH 7.67.6 7.67.6 7.67.6 6.46.4 6.46.4 7.67.6 7.67.6 99

<시험예 1> 탄산아연의 품질 평가<Test Example 1> Quality evaluation of zinc carbonate

1. 탄산아연의 준비1. Preparation of zinc carbonate

제조예 1에 따라 제조한 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 5의 탄산아연을 준비하였다.Zinc carbonates of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 prepared according to Preparation Example 1 were prepared.

2. 탄산아연의 품질 평가 방법2. Method for evaluating the quality of zinc carbonate

탄산아연의 아연 순도는 자동 원소 분석기(ICP-AES, PerkinElmer사 제)를 이용하여 측정하였고, 여과 용이성은 진공 여과기(Vacuum Filter)를 이용하여 시간으로 측정하였으며, 침강성은 100ml 메스실린더를 사용하여 10분 간 방치 후 침강된 수위로 측정하였다. The zinc purity of zinc carbonate was measured using an automatic element analyzer (ICP-AES, manufactured by PerkinElmer), the filtration ease was measured in time using a vacuum filter, and the sedimentation property was measured using a 100 ml measuring cylinder. After standing for a minute, the measured water level was settled.

3. 탄산아연의 품질 평가 결과3. Results of zinc carbonate quality evaluation

탄산아연의 품질을 평가한 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 이 때, 여과 용이성의 판정은 60 ml/10 min 이상인 경우 ○, 50~60 ml/10 min인 경우 **, 50 ml/10 min 이하인 경우 Х로 하여 나타내었다.Table 4 shows the results of evaluating the quality of zinc carbonate. At this time, the determination of the ease of filtration was expressed as ○ when 60 ml / 10 min or more, ** when 50-60 ml / 10 min, and Х when 50 ml / 10 min or less.

구분division 실시예 1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 비교예 5Comparative Example 5 아연
순도(%)
zinc
water(%)
5757 5757 5757 50 >50> 50 >50> 5757 5757 5757
여과
용이성
percolation
Ease
ХХ ХХ ХХ
침강성
(ml/min)
Sedimentation
(ml / min)
5050 6060 6060 8080 8080 1010 55 55

표 4로부터, 아연염과 탄산나트륨의 바람직한 반응 몰비에 비하여 탄산나트륨의 반응량이 적은 비교예 1의 탄산아연의 경우, 실시예 1 내지 3의 탄산아연에 비하여 침강성이 높아지며 순도가 현저히 감소한 것을 확인할 수 있으며, 침강성이 높아진 원인으로는 미반응 아연염이 판상 형태인 황산아연으로 석출되었기 때문으로 예상된다. 미반응 아연염이 황산아연으로 석출될 경우 순도 저하뿐만 아니라, 최종적으로 생성되는 제품의 백색도가 저하되는 원인이 되기도 한다. From Table 4, in the case of zinc carbonate of Comparative Example 1 in which the reaction amount of sodium carbonate is small compared to the preferred reaction molar ratio of zinc salt and sodium carbonate, it can be confirmed that sedimentation is increased and purity is significantly reduced compared to zinc carbonate of Examples 1 to 3, The increase in sedimentation is expected due to the precipitation of unreacted zinc salt in the form of zinc sulfate. When the unreacted zinc salt is precipitated with zinc sulfate, it not only decreases the purity, but also causes a decrease in the whiteness of the final product.

탄산아연의 제조 단계에 있어서, pH 조건이 바람직한 조건을 하회하는 비교예 1 및 2의 탄산아연의 경우, 실시예 1 내지 3의 탄산아연에 비하여 침강성이 높아지며 순도가 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다.In the production stage of zinc carbonate, the zinc carbonates of Comparative Examples 1 and 2 in which the pH condition was lower than the preferred condition, it was confirmed that the sedimentation property was increased and the purity was significantly reduced compared to the zinc carbonates of Examples 1 to 3.

탄산나트륨 수용액의 바람직한 공급 부피유량을 초과하여 유입되는 비교예 3 및 현저히 초과하여 유입되는 비교예 4의 탄산아연의 경우, 실시예 1 내지 3의 탄산아연에 비하여 여과 용이성이 현저히 감소한 것을 확인할 수 있으며, 이로 인하여 여과 단계의 공정 지연 및 생산성 저하 문제가 있을 것을 예상할 수 있다. 또한 불규칙한 탄산아연 입자 형성으로 인하여 열처리 단계에서 균일한 산화아연 입자를 얻기 어렵게 된다.In the case of the zinc carbonate of Comparative Example 3 and Comparative Example 4, which was introduced in excess of the preferred supply volume flow rate of the sodium carbonate aqueous solution, it was confirmed that the ease of filtration was significantly reduced compared to the zinc carbonate of Examples 1 to 3, Due to this, it can be expected that there is a problem of a process delay and productivity deterioration in the filtration step. In addition, irregular zinc carbonate particles make it difficult to obtain uniform zinc oxide particles in the heat treatment step.

아연염과 탄산나트륨의 바람직한 반응 몰비에 비하여 아연염의 반응량이 적은 비교예 5의 탄산아연의 경우, 실시예 1 내지 3의 탄산아연에 비하여 침강성이 낮아진 것을 확인할 수 있으나, 이는 미립자인 미반응 탄산염의 석출로 인한 것이며, 결과적으로 미세한 크기의 고체 생성물로 인하여 여과 진행이 지연된다. In the case of zinc carbonate of Comparative Example 5 in which the reaction amount of zinc salt was small compared to the preferred reaction molar ratio of zinc salt and sodium carbonate, it was confirmed that sedimentation property was lower than that of zinc carbonate of Examples 1 to 3, but this precipitated fine particles of unreacted carbonate. Due to the result, the progress of filtration is delayed due to the fine size of the solid product.

<시험예 2> 탄산아연의 입자 형태 측정<Test Example 2> Measurement of the particle shape of zinc carbonate

1. 탄산아연의 준비1. Preparation of zinc carbonate

제조예 1에 따라 제조한 실시예 1 및 비교예 1 ~ 4의 탄산아연을 준비하였다.Zinc carbonates of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 prepared according to Preparation Example 1 were prepared.

2. 탄산아연의 입자 형태 측정 방법2. Method for measuring particle shape of zinc carbonate

실시예 1 및 비교예 1 ~ 4의 탄산아연의 입자 형태는 주사전자현미경(FE-SEM JSM700F, JEOL사 제)을 사용하여 확인하였다.The particle shape of the zinc carbonate of Examples 1 and Comparative Examples 1 to 4 was confirmed using a scanning electron microscope (FE-SEM JSM700F, manufactured by JEOL).

3. 탄산아연의 입자 형태 측정 결과3. Result of measuring the particle shape of zinc carbonate

도 4a 내지 4e는 각각 비교예 1, 비교예 2, 실시예 1, 비교예 3 및 비교예 4의 탄산아연의 주사전자현미경 분석 결과를 나타낸 도면이다.4A to 4E are views showing the results of a scanning electron microscope analysis of zinc carbonate of Comparative Example 1, Comparative Example 2, Example 1, Comparative Example 3, and Comparative Example 4, respectively.

도 4로부터, 아연염과 탄산나트륨의 바람직한 반응 몰비에 비하여 탄산나트륨의 반응량이 적으며, 바람직한 pH 범위를 하회하는 비교예 1, 및 바람직한 pH 범위를 하회하는 비교예 2의 탄산아연의 경우, 실시예 1의 탄산아연이 구형으로 형성되는 것에 비하여 미반응 아연염인 황산아연의 석출로 인하여 판형으로 형성되므로, 황산아연과 혼재되어 최종적으로 생성되는 제품의 순도가 저하되는 문제가 있을 것을 예상할 수 있다. From FIG. 4, the reaction amount of sodium carbonate is small compared to the preferred reaction molar ratio of zinc salt and sodium carbonate, and in the case of zinc carbonate of Comparative Example 1 below the preferred pH range and Comparative Example 2 below the preferred pH range, Example 1 Since zinc carbonate is formed in a plate shape due to precipitation of zinc sulfate, which is an unreacted zinc salt, as compared with that formed in a spherical shape, it can be expected that there is a problem that the purity of a product finally produced by mixing with zinc sulfate is lowered.

또한, 탄산나트륨 수용액의 바람직한 공급 부피유량을 초과하여 유입되는 비교예 3, 및 4의 탄산아연의 경우 실시예 1의 탄산아연이 균일한 크기 분포로 형성되는 것에 비하여 불규칙한 크기 분포로 형성되어 열처리 단계에서 균일한 산화아연 입자 형성이 어려울 것을 예상할 수 있다.In addition, in the case of the zinc carbonates of Comparative Examples 3 and 4 flowing in excess of the desired supply volume flow rate of the sodium carbonate aqueous solution, the zinc carbonates of Example 1 are formed in an irregular size distribution compared to those formed in the uniform size distribution, and thus, in the heat treatment step. It can be expected that it is difficult to form uniform zinc oxide particles.

<제조예 2> 실시예 4 ~ 5 및 비교예 6 ~ 12의 산화아연 분말의 제조<Production Example 2> Preparation of zinc oxide powder of Examples 4 to 5 and Comparative Examples 6 to 12

제조예 1에 따라 제조한 실시예 1의 탄산아연을 회전식 소각로에 투입하여 약 550℃의 온도 하에서 15 ~ 20분 동안 하소하여 실시예 4 ~ 5 및 비교예 6 ~ 12의 산화아연 분말 70g을 제조하였다. 이 때, 공급되는 탄산아연의 질량유량, 공급되는 산소의 부피유량 및 회전속도의 반응 조건은 표 5 및 6과 같다.The zinc carbonate of Example 1 prepared according to Preparation Example 1 was put into a rotary incinerator and calcined under a temperature of about 550 ° C. for 15 to 20 minutes to prepare 70 g of zinc oxide powders of Examples 4 to 5 and Comparative Examples 6 to 12. Did. At this time, the reaction conditions of the mass flow rate of the supplied zinc carbonate, the volume flow rate of the supplied oxygen, and the rotational speed are shown in Tables 5 and 6.

구분division 반응 조건Reaction conditions 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 비교예 6Comparative Example 6 비교예 7Comparative Example 7 비교예 8Comparative Example 8 (e)
단계
(e)
step
탄산아연 공급
질량유량(kg/hr)
Supply zinc carbonate
Mass flow rate (kg / hr)
100100 100100 4040 160160 100100
회전속도(rpm)Rotation speed (rpm) 55 99 55 55 1515 산소 공급
부피유량(L/min)
Oxygen supply
Volume flow rate (L / min)
2020 2020 2020 2020 2020

구분division 반응 조건Reaction conditions 비교예 9Comparative Example 9 비교예 10Comparative Example 10 비교예 11Comparative Example 11 비교예 12Comparative Example 12 (e)
단계
(e)
step
탄산아연 공급
질량유량(kg/hr)
Supply zinc carbonate
Mass flow rate (kg / hr)
100100 100100 100100 100100
회전속도(rpm)Rotation speed (rpm) 2020 55 55 55 산소 공급
부피유량(L/min)
Oxygen supply
Volume flow rate (L / min)
2020 55 3535 4040

<시험예 3> 산화아연 분말의 품질 평가 <Test Example 3> Quality evaluation of zinc oxide powder

1. 산화아연 분말의 준비1. Preparation of zinc oxide powder

제조예 2에 따라 제조한 실시예 4 ~ 5 및 비교예 6 ~ 12의 산화아연 분말을 준비하였다.Zinc oxide powders of Examples 4 to 5 and Comparative Examples 6 to 12 prepared according to Preparation Example 2 were prepared.

2. 산화아연 분말의 품질 평가 방법2. Method for evaluating the quality of zinc oxide powder

산화아연 분말의 산화아연 순도는 자동 원소 분석기(ICP-AES, PerkilnElmer사 제)를 이용하여 측정하였고, 비표면적은 비표면적 측정 장치(Tristar, Micromeritics사 제)를 이용하여 측정하였으며, 황색도(b-value)는 색도색차계 (CR-200, MINOLTA사 제)를 이용하여 측정하였다.The zinc oxide purity of the zinc oxide powder was measured using an automatic element analyzer (ICP-AES, manufactured by PerkilnElmer), and the specific surface area was measured using a specific surface area measuring device (Tristar, manufactured by Micromeritics), and yellowness (b -value) was measured using a chromatic colorimeter (CR-200, manufactured by MINOLTA).

3. 산화아연 분말의 품질 평가 결과3. Quality evaluation result of zinc oxide powder

산화아연 분말의 품질을 평가한 결과를 하기 표 7에 나타내었다.Table 7 shows the results of evaluating the quality of the zinc oxide powder.

구분division 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 비교예 6Comparative Example 6 비교예 7Comparative Example 7 비교예 8Comparative Example 8 비교예 9Comparative Example 9 비교예 10Comparative Example 10 비교예 11Comparative Example 11 비교예 12Comparative Example 12 산화아연 순도(%)Zinc oxide purity (%) 98~9998 ~ 99 98~9998 ~ 99 97~9997 ~ 99 95~9995 ~ 99 90~9990 ~ 99 98~9998 ~ 99 97~9997 ~ 99 97~9997 ~ 99 97~9997 ~ 99 비표면적(m2/g)Specific surface area (m 2 / g) 25~3025 ~ 30 25~3025 ~ 30 25~3025 ~ 30 25~4025 ~ 40 25~5025-50 25~3025 ~ 30 25~3025 ~ 30 25~3025 ~ 30 25~3025 ~ 30 황색도
(b-value)
Yellowness
(b-value)
1.51.5 1.51.5 2.52.5 1.51.5 2.52.5 3.53.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5

표 7로부터, 회전식 소각로에 공급되는 탄산아연의 질량유량이 바람직한 범위 미만인 비교예 6의 산화아연 분말의 경우, 실시예 4 및 실시예 5의 산화아연 분말에 비하여 황색도(b-value)가 높아져, 백색도가 저하된 것을 확인할 수 있다.From Table 7, the zinc oxide powder of Comparative Example 6 in which the mass flow rate of zinc carbonate supplied to the rotary incinerator is less than the preferred range, the yellowness (b-value) is increased compared to the zinc oxide powder of Examples 4 and 5 , It can be seen that the whiteness was lowered.

회전식 소각로에 공급되는 탄산아연의 질량유량이 바람직한 범위를 초과하는 비교예 7의 산화아연 분말의 경우, 실시예 4 및 실시예 5의 산화아연 분말에 비하여 산화아연 순도 범위 및 비표면적 범위가 넓은 분포를 보이며, 황색도가 높아져, 백색도가 저하된 것을 확인할 수 있다.In the case of the zinc oxide powder of Comparative Example 7 in which the mass flow rate of zinc carbonate supplied to the rotary incinerator exceeds a desirable range, the zinc oxide purity range and specific surface area range are wider than those of Example 4 and Example 5 It can be seen that the yellowness is increased and the whiteness is decreased.

회전식 소각로 중의 탄산아연의 회전속도가 바람직한 범위를 초과하는 비교예 8의 산화아연 분말의 경우, 실시예 4 및 실시예 5의 산화아연 분말에 비하여 순도 범위가 넓은 분포를 보이며, 황색도가 높아져, 백색도가 저하된 것을 확인할 수 있다. 또한, 회전식 소각로 중의 탄산아연의 회전속도가 바람직한 범위를 현저히 초과하는 비교예 9의 산화아연 분말의 경우, 실시예 4 및 실시예 5의 산화아연 분말에 비하여 황색도가 높아져, 백색도가 저하된 것을 확인할 수 있다. In the case of the zinc oxide powder of Comparative Example 8 in which the rotational speed of zinc carbonate in the rotary incinerator exceeds a desirable range, the zinc oxide powder of Examples 4 and 5 shows a broader distribution and a higher yellowness, It can be confirmed that the whiteness decreased. In addition, in the case of the zinc oxide powder of Comparative Example 9 in which the rotational speed of zinc carbonate in the rotary incinerator significantly exceeds a desirable range, the yellowness is higher and the whiteness is lower than that of the zinc oxide powders of Examples 4 and 5 Can be confirmed.

회전식 소각로에 공급되는 산소의 부피유량이 바람직한 범위 미만인 비교예 10의 산화아연 분말, 회전식 소각로에 공급되는 산소의 부피유량이 바람직한 범위를 초과하는 비교예 11, 및 현저히 초과하는 비교예 12의 산화아연 분말의 경우, 실시예 4 및 실시예 5의 산화아연 분말에 비하여 산화아연 순도 범위가 넓은 분포를 보이는 것을 확인할 수 있다. 이로부터, 공급되는 산소의 부피유량이 바람직한 범위를 벗어날 경우 회전식 소각로의 구간 별 온도 편차가 넓게 분포되어 열처리시의 균일성 저하 및 순도 편차가 발생하는 것으로 예상할 수 있다. 또한, 표 7에는 드러나지 아니하였으나, 비교예 11 및 12의 산화아연 분말의 제조 과정에서, 과도한 분진이 발생하였다.Zinc oxide powder of Comparative Example 10 in which the volumetric flow rate of oxygen supplied to the rotary incinerator is less than a preferred range, Comparative Example 11 in which the volumetric flow rate of oxygen supplied to the rotary incinerator exceeds a desirable range, and zinc oxide of Comparative Example 12 significantly exceeding In the case of the powder, it can be confirmed that the zinc oxide purity range of the zinc oxide powders of Examples 4 and 5 shows a wide distribution. From this, it can be expected that if the volume flow rate of the supplied oxygen is outside the desired range, the temperature variation for each section of the rotary incinerator is widely distributed, resulting in a decrease in uniformity and a deviation in purity during heat treatment. In addition, although not shown in Table 7, in the process of preparing the zinc oxide powders of Comparative Examples 11 and 12, excessive dust was generated.

<제조예 3> 실시예 4 및 비교예 13 ~ 15의 산화아연 분말의 제조<Production Example 3> Preparation of zinc oxide powder of Example 4 and Comparative Examples 13-15

제조예 1에서 제조한 실시예 1의 탄산아연을 회전식 소각로에 투입하여 각각 400, 700 및 900℃의 온도 하에서 하소한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 반응 조건으로 비교예 13 내지 15의 산화아연 분말 70g을 제조하였다.Oxidation of Comparative Examples 13 to 15 under the same reaction conditions as in Example 4, except that the zinc carbonate of Example 1 prepared in Preparation Example 1 was put in a rotary incinerator and calcined under temperatures of 400, 700 and 900 ° C, respectively. 70 g of zinc powder was prepared.

<시험예 4> 산화아연 분말의 입자 형태 및 크기 측정<Test Example 4> Measurement of particle shape and size of zinc oxide powder

1. 산화아연 분말의 준비1. Preparation of zinc oxide powder

제조예 2에 따라 제조한 실시예 4의 산화아연 분말, 및 제조예 3에 따라 제조한 비교예 13 내지 15의 산화아연 분말을 준비하였다.The zinc oxide powder of Example 4 prepared according to Preparation Example 2, and the zinc oxide powders of Comparative Examples 13 to 15 prepared according to Preparation Example 3 were prepared.

2. 산화아연 분말의 입자 형태 및 크기 측정 방법2. Method for measuring particle shape and size of zinc oxide powder

실시예 4 및 비교예 13 내지 15의 산화아연 분말의 입자 형태는 주사전자현미경을 사용하여 확인하였으며, 실시예 4 및 비교예 13 내지 15의 산화아연 분말의 입자 크기는 에너지 분산형 X선 분석기(HP-Powder XRD D8 ADVANCE, Bruker사 제)를 이용하여 확인하였다.The particle shape of the zinc oxide powder of Examples 4 and 13 to 15 was confirmed using a scanning electron microscope, and the particle size of the zinc oxide powder of Examples 4 and 13 to 15 was an energy dispersive X-ray analyzer ( It was confirmed using HP-Powder XRD D8 ADVANCE, manufactured by Bruker).

3. 산화아연 분말의 입자 형태 및 크기 측정 결과3. Result of measuring particle shape and size of zinc oxide powder

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화아연 분말의 주사전자현미경 분석 결과 및 투과전자현미경 분석 결과를 나타낸 도면이다. 도 5a는 550℃로 하소한 실시예 4의 산화아연 분말을 나타낸 도면이며, 도 5b, 5c 및 5d는 각각 400, 700 및 900℃로 하소한 비교예 13 내지 15의 산화아연 분말을 나타낸 도면이다.5 is a view showing the results of the scanning electron microscope analysis and the transmission electron microscope analysis of the zinc oxide powder according to an embodiment of the present invention. Figure 5a is a view showing the zinc oxide powder of Example 4 calcined to 550 ℃, Figures 5b, 5c and 5d are views showing the zinc oxide powder of Comparative Examples 13 to 15 calcined to 400, 700 and 900 ℃, respectively .

도 5로부터, 하소 온도가 바람직한 범위의 미만일 경우, 나노급의 제품 구현은 가능하나 순도가 저하되고, 또한 높은 비표면적으로 인하여 최종적으로 생성되는 제품의 응용시 적용에 한계가 있으며, 하소 온도가 바람직한 범위를 초과할 경우 입성장이 증가되어 나노 형태의 산화아연 분말을 구현하기 어려우며, 원하는 특성을 구현이 어렵다는 것을 확인할 수 있다.From FIG. 5, when the calcination temperature is less than a desirable range, nano-class product implementation is possible, but the purity is lowered, and there is a limit in application in the application of the finally produced product due to the high specific surface area, and the calcination temperature is desirable. When it exceeds the range, it can be confirmed that it is difficult to implement nano-type zinc oxide powder due to increased grain growth, and it is difficult to implement desired properties.

<시험예 5> 표면 코팅된 산화아연 분말의 X-선 회절 분석 결과<Test Example 5> X-ray diffraction analysis results of the surface coated zinc oxide powder

1. 표면 코팅된 산화아연 분말의 준비1. Preparation of surface coated zinc oxide powder

전술한 제조방법에 따라서, 실시예 4의 산화아연 분말 100g과 실리콘계 표면처리제인 엔-옥틸 트리에톡시 실란 3.5g을, 유기용매인 이소프로필 알콜 500 ml에 혼합하여 혼합용액을 제조하였다. 제조된 혼합용액을 비드밀(Mechstar, DAESUNG CHEMICAL IND사 제)에 의하여 습식 분쇄하여 분쇄물을 형성한 후, 분쇄물을 60 ~ 80℃ 진공 오븐에서 120시간 건조시켜 고형물을 분리하였다. 분리된 고형물을 공기-제트밀(Jet mill 200DSM, DAESUNG CHEMICAL IND사 제)에 의하여 건식 분쇄하여 실시예 6의 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말 70g을 제조하였다.According to the preparation method described above, 100 g of the zinc oxide powder of Example 4 and 3.5 g of n-octyl triethoxy silane, a silicone-based surface treatment agent, were mixed in 500 ml of isopropyl alcohol, an organic solvent, to prepare a mixed solution. The prepared mixed solution was wet-milled by a bead mill (Mechstar, manufactured by DAESUNG CHEMICAL IND) to form a pulverized product, and then the pulverized product was dried in a vacuum oven at 60 to 80 ° C for 120 hours to separate the solid material. The separated solid was dry pulverized by air-jet mill (Jet mill 200DSM, manufactured by DAESUNG CHEMICAL IND) to prepare 70 g of the surface-coated high purity nano zinc oxide powder of Example 6.

2. 표면 코팅된 산화아연 분말의2. Surface coated zinc oxide powder X-선 회절 분석 방법X-ray diffraction analysis method

실시예 6의 표면 코팅된 산화아연 분말의 X-선 회절은 에너지 분산형 X선 분석기(HP-Powder XRD D8 ADVANCE, Bruker사 제)를 사용하여 분석하였다.X-ray diffraction of the surface-coated zinc oxide powder of Example 6 was analyzed using an energy dispersive X-ray analyzer (HP-Powder XRD D8 ADVANCE, manufactured by Bruker).

3. 표면 코팅된 산화아연 분말의3. Surface coated zinc oxide powder X-선 회절 분석X-ray diffraction analysis 결과 result

도 6은 본 발명의 실시예 6에 따른 표면 코팅된 산화아연 분말의 X-선 회절 분석 결과를 나타낸 도면으로서, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 표면 코팅된 산화아연 분말은 산소로 이루어진 조밀 육방 격자(Hexagonal Close Packed Lattice, HCP)의 사면체 틈새 자리(Tetrahedral Site) 중 절반이 아연 금속으로 이루어진 우르츠광(Wurtzite) 구조임을 확인할 수 있다. Figure 6 is a view showing the results of X-ray diffraction analysis of the surface-coated zinc oxide powder according to Example 6 of the present invention, the surface-coated zinc oxide powder prepared by the method of the present invention is dense hexagonal made of oxygen It can be confirmed that half of the tetrahedral sites of the Hexagonal Close Packed Lattice (HCP) have a wurtzite structure made of zinc metal.

<시험예 6> 표면 코팅된 산화아연 분말의 투과전자현미경 분석 분석 결과<Test Example 6> Analysis result of the transmission electron microscope analysis of the surface coated zinc oxide powder

1. One. 표면 코팅된 산화아연 분말의Surface coated zinc oxide powder 준비 Preparations

시험예 5에서 제조, 사용한 실시예 6의 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말 100g을 사용하였다.100 g of the surface-coated high-purity nano zinc oxide powder of Example 6 prepared and used in Test Example 5 was used.

2. 2. 표면 코팅된 산화아연 분말의 투과전자현미경 분석 방법Method for analyzing transmission electron microscope of surface-coated zinc oxide powder

실시예 6의 표면 코팅된 산화아연 분말의 투과전자현미경 분석은 투과전자현미경(HR TEM Ⅱ JEM-2100F, JEOL사 제)을 이용하여 확인하였다.The transmission electron microscope analysis of the surface-coated zinc oxide powder of Example 6 was confirmed using a transmission electron microscope (HR TEM Ⅱ JEM-2100F, manufactured by JEOL).

3.3. 표면 코팅된 산화아연 분말의 투과전자현미경 분석 결과 Transmission electron microscope analysis of surface coated zinc oxide powder

도 7은 본 발명의 실시예 6에 따른 표면 코팅된 산화아연 분말의 주사전자현미경 분석 결과 및 투과전자현미경 분석 결과를 나타낸 도면으로서, 도 7에 따르면, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 표면 코팅된 산화아연 분말의 코팅 두께는 2 ~ 5 nm로서 균일하게 형성된 것을 확인할 수 있다. 7 is a view showing a scanning electron microscope analysis result and a transmission electron microscope analysis result of the surface-coated zinc oxide powder according to Example 6 of the present invention, according to FIG. 7, the surface coating prepared by the manufacturing method of the present invention It can be seen that the coated thickness of the zinc oxide powder was uniformly formed as 2 to 5 nm.

본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 청구범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the invention has been described in connection with the preferred embodiments mentioned above, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims will include such modifications or variations as long as they fall within the spirit of the invention.

Claims (16)

(a) 아연부산물을 산성용액에 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 제조된 혼합용액으로부터 불순물을 제거하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계에 의하여 불순물이 제거된 혼합용액에 탄산나트륨 수용액을 첨가하여 반응시키는 단계;
(d) 상기 (c) 단계의 반응으로 생성된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 여과하여 분리하는 단계; 및
(e) 상기 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)을 회전식 소각로에 투입하여 하소하는 단계를 포함하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
(A) preparing a mixed solution by dissolving zinc by-products in an acidic solution;
(b) removing impurities from the mixed solution prepared in step (a);
(c) reacting by adding an aqueous sodium carbonate solution to the mixed solution from which impurities were removed by the step (b);
(d) filtering and separating basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) produced by the reaction of step (c); And
(e) The method of preparing a high purity nano zinc oxide powder comprising the step of calcining the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) in a rotary incinerator.
제1항에 있어서 상기 (b) 단계는,
(b1) 상기 (a) 단계에서 제조된 혼합용액에 포함된 슬래그를 제거하는 1차 여과 단계;
(b2) 상기 (b1) 단계에 의하여 슬래그가 제거된 혼합용액에 산화제 및 중화제를 첨가하여 생성된 금속 이온 수산화물을 제거하는 2차 여과 단계; 및
(b3) 상기 (b2) 단계에 의하여 금속 이온 수산화물이 제거된 혼합용액에 환원제를 첨가하여 생성된 금속 입자를 제거하는 3차 여과 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the step (b),
(b1) a primary filtration step of removing the slag contained in the mixed solution prepared in step (a);
(b2) a second filtration step of removing the metal ion hydroxide produced by adding an oxidizing agent and a neutralizing agent to the mixed solution from which the slag is removed by the step (b1); And
(b3) characterized in that it comprises a third filtration step of removing the metal particles generated by adding a reducing agent to the mixed solution from which the metal ion hydroxide is removed by the step (b2), a method for producing a high purity nano zinc oxide powder .
제2항에 있어서,
상기 (b2) 단계에서 첨가되는 산화제는 과산화수소, 우레아 과산화수소, 과망간산, 과망간산염, 황산염, 과황산염, 과염소산, 과염소산염, 차아염소산, 차아염소산염, 과요오드산, 과요오드산염 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
According to claim 2,
The oxidizing agent added in step (b2) is a group consisting of hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, permanganic acid, permanganate, sulfate, persulfate, perchloric acid, perchlorate, hypochlorous acid, hypochlorite, periodic acid, periodate, and mixtures thereof Method for producing a high purity nano zinc oxide powder, characterized in that at least one selected from.
제2항에 있어서,
상기 (b2) 단계의 상기 산화제는 상기 (b1) 단계에 의하여 슬래그가 제거된 혼합용액 100 중량부 대비 0.5 ~ 1 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
According to claim 2,
The (b2) step of the oxidizing agent is characterized in that it is added in 0.5 to 1 part by weight compared to 100 parts by weight of the slag is removed by the step (b1), high purity nano zinc oxide powder manufacturing method.
제2항에 있어서
상기 (b3) 단계의 상기 환원제는 아연 분말, 과망간산칼륨, 하이드라이진, 하이드로퀴논, 수소화붕소나트륨, 헥사메틸렌테트라민, 알킬아민, 알킬렌디아민, 알킬렌트리아민, 알킬렌테트라민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
The method of claim 2
The reducing agent in the step (b3) is zinc powder, potassium permanganate, hydrazine, hydroquinone, sodium borohydride, hexamethylenetetramine, alkylamine, alkylenediamine, alkylenetriamine, alkylenetetramine and their Method of producing a high purity nano zinc oxide powder, characterized in that at least one selected from the group consisting of a mixture.
제2항에 있어서
상기 (b3) 단계의 상기 환원제는 상기 (b2) 단계에 의하여 금속 이온 수산화물이 제거된 혼합용액 100 중량부 대비 0.5 ~ 1 중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
The method of claim 2
The reducing agent in the step (b3) is characterized in that the metal ion hydroxide is removed by the step (b2), characterized in that added in 0.5 to 1 part by weight compared to 100 parts by weight of the mixed solution, the method for producing high purity nano zinc oxide powder.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계의 상기 탄산나트륨 수용액은 30 ~ 70 L/min의 부피유량으로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
According to claim 1,
The (c) step of the sodium carbonate aqueous solution is characterized in that is added at a volume flow rate of 30 ~ 70 L / min, high purity nano zinc oxide powder manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에 의하여 불순물이 제거된 혼합용액에 포함되어 있는 아연염과 상기 (c) 단계의 상기 탄산나트륨의 반응 몰비가 1 : 0.8 ~ 1.3인 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
According to claim 1,
Preparation of high purity nano zinc oxide powder, characterized in that the reaction molar ratio of zinc salt contained in the mixed solution from which impurities are removed by step (b) and the sodium carbonate of step (c) is 1: 0.8 to 1.3 Way.
제1항에 있어서,
상기 (e) 단계에서 상기 회전식 소각로에 산소가 10 ~ 30 L/min의 부피유량으로 투입되는 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
According to claim 1,
In the step (e), characterized in that oxygen is introduced into the rotary incinerator at a volume flow rate of 10 to 30 L / min, a method for producing high purity nano zinc oxide powder.
제1항에 있어서,
상기 (e) 단계에서 상기 회전식 소각로에 상기 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)이 50 ~ 150 kg/hr의 질량유량으로 투입되는 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
According to claim 1,
In the step (e), characterized in that the separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) is introduced into the rotary incinerator at a mass flow rate of 50 to 150 kg / hr, of high purity nano zinc oxide powder. Manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 (e) 단계에서 상기 회전식 소각로 중의 상기 분리된 염기성 탄산아연(ZnCO3·Zn(OH)2)은 1 ~ 9 rpm의 회전속도로 회전되면서 하소되는 것을 특징으로 하는, 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
According to claim 1,
The separated basic zinc carbonate (ZnCO 3 · Zn (OH) 2 ) in the rotary incinerator in step (e) is characterized in that it is calcined while rotating at a rotational speed of 1 to 9 rpm, of high purity nano zinc oxide powder. Manufacturing method.
(a) 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법으로 제조한 산화아연 분말과 표면처리제를 유기용매와 혼합하여 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 제조된 혼합용액을 습식 분쇄하여 분쇄물을 형성하는 단계;
(c) 상기 분쇄물을 진공 건조하여 고형물을 분리하는 단계; 및
(d) 상기 고형물을 건식 분쇄하는 단계를 포함하는, 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
(A) preparing a mixed solution by mixing the zinc oxide powder and the surface treatment agent prepared by the method for producing a high purity nano-zinc oxide powder according to any one of claims 1 to 11 with an organic solvent;
(b) wet grinding the mixed solution prepared in step (a) to form a pulverized product;
(C) separating the solid by vacuum drying the pulverized material; And
(D) a method of manufacturing a surface-coated high purity nano zinc oxide powder comprising the step of dry grinding the solid.
제12항에 있어서,
상기 (a) 단계의 표면처리제는 알킬 아크릴레이트 코폴리머 메틸폴리실록산 에스테르(Alkyl Acrylate Copolymer Methylpolysiloxane Ester), 스테아린산(Stearic Acid), 엔-옥틸 트리에톡시 실란(n-Octyl Triethoxy Silane), 메틸하이드로겐폴리실록산(Methylhydrogenpolysiloxane), 메틸폴리실록산(Methylpolysiloxane), 디메틸폴리실록산(Dimethylpolysiloxane) 메틸페닐폴리실록산(Methylphenylpolysiloxane), 하이드록시터미네이티드 디메틸폴리실록산(Hydroxy Terminated Dimethylpolysiloxane) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
The method of claim 12,
The surface treatment agent of step (a) is an alkyl acrylate copolymer methylpolysiloxane ester (Alkyl Acrylate Copolymer Methylpolysiloxane Ester), stearic acid (Stearic Acid), n-octyl triethoxy silane (n-Octyl Triethoxy Silane), methylhydrogenpolysiloxane (Methylhydrogenpolysiloxane), methylpolysiloxane (Methylpolysiloxane), dimethylpolysiloxane (Dimethylpolysiloxane) methylphenylpolysiloxane (Methylphenylpolysiloxane), hydroxy terminated dimethylpolysiloxane (Hydroxy Terminated Dimethylpolysiloxane), and characterized in that at least one member selected from the group consisting of , Surface-coated high purity nano zinc oxide manufacturing method.
제12항에 있어서,
상기 (a) 단계의 산화아연 분말과 표면처리제는 100 : 2 ~ 5의 중량비로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
The method of claim 12,
Zinc oxide powder and the surface treatment agent of the step (a) is characterized in that added in a weight ratio of 100: 2 to 5, the method for producing a surface-coated high purity nano zinc oxide powder.
제12항에 있어서,
상기 (a) 단계의 유기용매는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, N-메틸-2-피롤리돈, 에틸 N-히드록시메틸피롤리돈-2 아세테이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
The method of claim 12,
The organic solvent of step (a) is at least one selected from the group consisting of benzene, toluene, xylene, N-methyl-2-pyrrolidone, ethyl N-hydroxymethylpyrrolidone-2 acetate and mixtures thereof. Characterized in that, the method for producing a surface-coated high purity nano zinc oxide powder.
제12항에 있어서,
상기 (b)단계는 25 ~ 50℃에서 2 ~ 5시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 표면 코팅된 고순도 나노 산화아연 분말의 제조방법.
The method of claim 12,
The step (b) is characterized in that is performed for 2 to 5 hours at 25 ~ 50 ℃, the method for producing a surface-coated high purity nano zinc oxide powder.
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