JP2013063419A - 油溶化剤 - Google Patents

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Abstract

【課題】
25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分に水を分散させ、且つ経時的に安定な油溶化組成物を製造できる油溶化剤、及びそれを用いた油溶化組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】
油溶化剤として、ポリグリセリン脂肪酸エステル、特に、HLBが10〜14、構成脂肪酸がオレイン酸、且つ/又はイソステアリン酸であることを特徴とするポリグリセリン脂肪酸エステルを1種用いること、又、ポリグリセリン脂肪酸エステルを2種以上併用する場合は、使用するポリグリセリン脂肪酸エステルの加重平均HLBが10〜14、構成脂肪酸がオレイン酸、且つ/又はイソステアリン酸であることを特徴とするポリグリセリン脂肪酸エステルを用いることにより、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分に水を分散させ、且つ経時的に安定な油溶化組成物を製造することが可能となる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分に水を分散させることができる油溶化剤、及びそれを含有する油溶化組成物に関するものである。
水を油相中に分散させる場合、一般に界面活性剤等を用いて油中水型のエマルションを作成し、均一な分散状態とする。油中水型エマルションは、単一相では得られない機能を有することから、様々な産業分野で広く使用されているが、外観に大きな濁度を有していること、また、水相と油相が分離することが課題となっている。そのため、外観の透明性、及び安定性の程度により、使用用途が制限されるという欠点がある。
水を分散させた油の外観、及び安定性を向上させるためには、水を油相中に油溶化することが必要である。油溶化とは、水を油相中に透明に可溶化させた状態、もしくはマイクロエマルションと呼ばれる状態を指す。一般に、水と油が透明に混合するか否かは、油、水、界面活性剤、及びその他の添加剤の組み合わせと、温度、圧力によって決まることが知られている。また、油溶化により得られる溶液は、熱力学的に安定な1液相であるため、極めて経時安定性に優れている。
これまで、水を油相中に分散させる方法としては、界面活性剤にポリグリセリン縮合リシノール酸エステル、HLBが6〜14の乳化剤、酵素分解レシチンの3種を併用する方法(特許文献1)、ポリグリセリン脂肪酸エステルの他に、助剤としてショ糖脂肪酸エステルを併用する方法(特許文献2)、縮合度の異なるポリグリセリン縮合リシノール酸エステルを併用する方法(特許文献3)等が開示されている。しかしながら、何れの方法においても、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分の中に水を透明に分散させることは困難であった。
特許第3358225号公報 特開2001−25654号公報 特開2007−70576号公報
本発明は、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分に水を分散させ、且つ経時的に安定な油溶化組成物を製造できる油溶化剤、及びそれを用いた油溶化組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究した結果、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分へ水を分散させる油溶化剤として、請求項1から3に記載のポリグリセリン脂肪酸エステルを1種、又は2種以上併用することにより、上記課題を解決できる油溶化組成物を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の油溶化剤を使用することにより、透明性、経時安定性に優れた油溶化組成物を製造することができる。
以下、実施形態に基づいて本発明を説明するが、本発明の範囲はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲で変更が加えられた形態も本発明に属する。
本発明における油溶化剤は、ポリグリセリンと脂肪酸をエステル化反応させて得られるポリグリセリン脂肪酸エステルである。このポリグリセリン脂肪酸エステルは、単独で使用しても、ポリグリセリンの重合度やエステル化度の異なるものを2種以上併用してもよいが、2種以上を併用することが好ましい。
本発明で使用されるポリグリセリン脂肪酸エステルのポリグリセリンは、水酸基価から算出される平均重合度が2〜15、好ましくは4〜15のものを使用する。本明細書において水酸基価から算出される平均重合度(n)とは、末端分析法によって算出される値であり、次式(式1)及び(式2)から算出される。
(式1)分子量=74n+18
(式2)水酸基価=56110(n+2)/分子量
前記水酸基価とは、エステル化物中に含まれる水酸基数の大小の指標となる数値であり、1gのエステル化物に含まれる遊離のヒドロキシル基をアセチル化するために必要な酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムのミリグラム数をいい、水酸化カリウムのミリグラム数は、社団法人日本油化学会編纂、「日本油化学会制定、基準油脂分析試験法(I)、1996年度版」に準じて算出される。
本発明で使用されるポリグリセリン脂肪酸エステルの構成脂肪酸は、通常、炭素数が8〜24の飽和または不飽和脂肪酸であり、その構造は直鎖状または分岐状であってもよい。例えば、カプリン酸、2−エチルヘキサン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、ベヘン酸、エルカ酸等が挙げられ、中でも、オレイン酸、イソステアリン酸、エルカ酸が好ましく、オレイン酸、イソステアリン酸がさらに好ましい。これらの脂肪酸は、単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
本発明で使用されるポリグリセリン脂肪酸エステルのHLBは、油溶化物の透明性、及び経時安定性の観点から、10〜14が好ましい。また、この範囲外のHLBを有するポリグルセリン脂肪酸エステルにおいても、2種以上併用した場合、それらの加重平均HLBが10〜14であれば、優れた油溶化効果が発揮される。ここで用いられるHLBとは、通常界面活性剤の分野で使用される親水性−疎水性のバランスを示す指標であり、(式3)に示すグリフィンの式より算出される値である。
(式3)HLB=20(1−S/A)
ここで、Sはポリグリセリン脂肪酸エステルのケン化価、Aは脂肪酸の中和価である。
本発明における油溶化組成物とは、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分、水、油溶化剤を含む均一溶液において、波長600nmにおける透過率が50%以上となるものをいう。
本発明で使用される25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油としては、特に制限はないが、例えば、軽質流動イソパラフィン、流動イソパラフィン、軽質流動パラフィン等が挙げられる。
また、本発明の油性成分としては、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油の他に、例えば、天然動植物油脂類及び半合成油脂、エステル油、グリセライド油、シリコーン油、エーテル類等を混合することができ、油性成分全量に対し、0〜50重量%含有させることができる。
天然動植物油脂及び半合成油脂としては、アボカド油、アマニ油、アーモンド油、オリーブ油、小麦胚芽油、ゴマ油、米胚芽油、サフラワー油、大豆油、トウモロコシ油、菜種油、馬脂、パーム油、パーム核油、ヒマシ油、ヒマワリ油、ホホバ油等が挙げられる。
エステル油としては、アジピン酸ジイソブチル、ラウリン酸メチル、ラウリン酸イソプロピル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソステアリル、パルミチン酸ヘキシル、パルミチン酸イソオクチル、イソパルミチン酸イソオクチル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸ブチル、オレイン酸ヘキシル、リノール酸メチル、リノール酸イソブチル、リノール酸エチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸ヘキシル、ステアリン酸イソオクチル、イソステアリン酸イソプロピル、大豆油メチル、大豆油イソブチル、トール油メチル、トール油イソブチル、セバシン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジエチル、モノカプリン酸プロピレングリコール、オクタン酸セチル等が挙げられる。
グリセライド油としては、トリイソステアリン酸グリセリル、トリイソパルミチン酸グリセリル、トリ2−エチルヘキサン酸グリセリル、トリテトラデカン酸グリセリル、ジパラメトキシケイ皮酸・モノイソオクチル酸グリセリル等が挙げられる。
シリコーン油としては、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、オクタメチルシクロペンタシロキサン、デカメチルシクロヘキサシロキサン、セウテアロキシシリコーン等の高級アルコキシ変性シリコーン、アルキル変性シリコーン、高級脂肪酸エステル変性シリコーン等が挙げられる。
エーテル類としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチルグリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコールモノノルマルプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル等が挙げられる。
本発明の油溶化組成物における水の含有量は、油溶化組成物中、1〜20重量%が好ましい。また、水と油溶化剤の重量比は、水/油溶化剤=1/2〜2/1が好ましい。水の含有量、及び水と油溶化剤の比率がこの範囲内である場合、より透明性、経時安定性に優れた油溶化組成物が得られる。
本発明の油溶化組成物は、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分、水、油溶化剤を混合して得られる。調製方法としては、特に限定されず、各成分を一度に混合して製造することもできるが、あらかじめ油溶化剤と水を混合した後、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分を添加して製造することもできる。
以下、実施例に基づき、本発明を具体的に示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。尚、今回使用したポリグリセリンはジグリセリン、テトラグリセリン、ヘキサグリセリン、デカグリセリンであり、水酸基価から算出した平均重合度は各々2、4、6、10である。以下、本発明の実施例、及び比較例を示す。
(ポリグリセリン脂肪酸エステルの合成)
ジグリセリンを333.9gとラウリン酸402.3gを反応容器に入れ、水酸化ナトリウムを添加し、窒素気流下にて230℃で反応させ、HLBが7であるポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE1)を得た。以下同様に、ポリグリセリンの平均重合度、脂肪酸の種類、ポリグリセリンに対する脂肪酸のモル比率を変化させてPGFE2〜15を合成し、表1に示した。
Figure 2013063419
(ポリグリセリン縮合リシノール酸エステルの合成)
リシノール酸に水酸化ナトリウムを添加し、180℃〜220℃で縮合反応を行った。エステル化は、重量比がデカグリセリン:縮合リシノール酸=1:3となるように調製し、180℃〜220℃で反応を行い、リシノール酸の縮合度が2であるポリグリセリン縮合リシノール酸エステル(PGPR1)を調製した。また、デカグリセリンと縮合リシノール酸の重量比をデカグリセリン:縮合リシノール酸=1:6に変更し、リシノール酸の縮合度が4であるポリグリセリン縮合リシノール酸エステル(PGPR2)を同様に調製した。
(試験方法)
油溶化組成物の透明性は、紫外可視分光光度計(U−2900、(株)日立製作所製)を用い、室温にて保存した試料の1日後、7日後の透過率を測定した。測定波長は600nmとした。
(実施例1)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE1)15重量%と水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分75重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、前記の方法により評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。表中の数字の単位は重量%であり、記号◎は油溶化組成物の透過率が90%以上、記号○は油溶化組成物の透過率が50%以上90%未満、記号△は油溶化組成物の透過率が50%未満、記号×は油溶化組成物が均一でなく、沈殿が生じた状態をそれぞれ表している。
(実施例2〜12)
実施例1において使用したポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE1)の代わりにポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE2〜12)を使用した以外は、実施例1と同様にして油溶化組成物を調製し、評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(実施例13)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE12)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE14)5重量%、水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分80重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(実施例14)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE12)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE15)5重量%、水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分80重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(実施例15)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE6)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE13)5重量%、水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分80重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(実施例16)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE10)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE13)5重量%、水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分80重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(実施例17)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE14)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE15)5重量%、水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分80重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(実施例18)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE10)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE13)5重量%、水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)80重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(実施例19)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE10)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE13)5重量%、水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=1/1(重量比)の比率で混合した油性成分80重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(実施例20)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE8)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE12)5重量%、水20重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分70重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(実施例21)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE10)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE13)5重量%、水25重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分65重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(比較例1)
水10重量%中に、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分90重量%を撹拌しながら徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(比較例2)
ポリグリセリン縮合リシノール酸エステル(PGPR1)5重量%、ポリグリセリン縮合リシノール酸エステル(PGPR2)5重量%、水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、イソパラフィン(粘度:2mPa・s/25℃)/ミリスチン酸イソプロピル=8/2(重量比)の比率で混合した油性成分75重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
(比較例3)
ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE10)5重量%、ポリグリセリン脂肪酸エステル(PGFE13)5重量%、水10重量%を室温で均一に混合した。その後、撹拌しながら、ミリスチン酸イソプロピル80重量%を徐々に添加し、油溶化組成物を得た。この試料を用いて、実施例1と同様に評価した。この油溶化組成物の組成、及び結果を表2に示す。
Figure 2013063419
表2の結果より、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分に水を分散させる油溶化剤として、本発明のポリグリセリン脂肪酸エステルを用いた実施例1〜21では、油溶化剤を添加していない比較例1や油溶化剤としてポリグリセリン縮合リシノール酸エステルを使用した比較例2に比べて、油溶化組成物の透明性は高く、安定に保持された。このことから、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分に水を分散させる油溶化剤として、ポリグリセリン脂肪酸エステルを用いることにより、透明性、及び経時安定性の高い油溶化組成物が製造できることが示される。
また、ポリグリセリン脂肪酸エステルのHLBが10〜14である、実施例7〜12では、実施例1〜6と比較して油溶化組成物の透明性は良好であり、中でも、ポリグリセリン脂肪酸エステルを構成する脂肪酸がオレイン酸である実施例10、エルカ酸とオレイン酸、又はイソステアリン酸の混合脂肪酸エステルである実施例8、9、オレイン酸とイソステアリン酸の混合脂肪酸である実施例11では、特に優れた透明性を示した。
さらに、ポリグリセリン脂肪酸エステルを2種併用した実施例13〜21では、添加量が減少しても、ポリグリセリン脂肪酸エステルを単独で使用した場合と同量以上の水を油中に分散させることが可能であり、油溶化剤としてポリグリセリン脂肪酸エステルを併用することが好ましいことが示される。中でも、使用したポリグリセリン脂肪酸エステルの構成脂肪酸がオレイン酸、且つ/又はイソステアリン酸である場合、優れた透明性を示した。また、HLBが10〜14以外のものを併用した場合であっても、それらの加重平均HLBが10〜14となる場合、透明性の高い油溶化組成物が得られた。従って、油溶化剤として、平均HLBが10〜14であり、構成脂肪酸がオレイン酸、且つ/又はイソステアリン酸である、ポリグリセリン脂肪酸エステルを使用することにより、より透明性、経時安定性に優れた油溶化組成物が製造できることは明らかである。
また、油性成分が25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油のみである実施例18、及び油性成分中の25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油の割合が80重量%、50重量%である実施例16、19では、油溶化組成物の透過率は何れも高い値を示した。それに対し、油性成分中に25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油を含有しない比較例3では、透明性のある油溶化組成物は得られなかった。従って、油溶化剤として本発明のポリグリセリン脂肪酸エステルを使用した場合、25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分において、透明性、経時安定性に優れた油溶化組成物の製造が可能であることがわかる。
一方、実施例16、及び実施例20、21を比較すると、油溶化組成物中の含水量が25%である実施例21では、油溶化組成物の透過率は、実施例16、及び20より低い。この結果より、油溶化組成物における含水量は20%以下がより好ましいことが示される。

Claims (4)

  1. 25℃における粘度が0〜5mPa・sの炭化水素油が50重量%以上含有される油性成分に水を分散させる油溶化剤であって、ポリグリセリン脂肪酸エステルを1種、又は2種以上併用することを特徴とする油溶化剤。
  2. ポリグリセリン脂肪酸エステルのHLBが10〜14、もしくは、ポリグリセリン脂肪酸エステルを2種以上併用する場合は、使用するポリグリセリン脂肪酸エステルの加重平均HLBが10〜14であることを特徴とする請求項1に記載の油溶化剤。
  3. ポリグリセリン脂肪酸エステルを構成する脂肪酸がオレイン酸、且つ/又はイソステアリン酸であることを特徴とする請求項1又は2に記載の油溶化剤。
  4. 請求項1〜3に記載の何れかの油溶化剤を含有させた油溶化組成物。
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