JP2014501836A - カチオン性ポリマーラテックス及び使用 - Google Patents

Abstract

新規ポリマー、及び、該ポリマーを取り込んだホームケア組成物及びパーソナルケア組成物を記載する。

Description

分野
本発明は新規のカチオン性ポリマーラテックス及びその乳白剤としての使用に関する。

背景
アクリルオキシエチルジメチル（ベンジル）アンモニウムクロリド（ＡＤＡＭＱＵＡＴ）、メタクリロール（methacrylol）アミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＰＴＡＣ）又はメタクリルオキシエチルジメチルアンモニウムクロリド（ＭＡＤＱＵＡＴ）を含むカチオン性モノマーは重要な凝集剤である。

さらに、特定の芳香族モノマーと共重合したときに、カチオン性ポリマーを用いてカチオン性ポリマーラテックスを形成することができ、そのラテックスは種々の用途を有し、特に、比較的に低いｐＨのホームケア及びパーソナルケア組成物中で乳白剤としての用途を有する。このような低いｐＨのホームケア及びパーソナルケア組成物はしばしば、ベタイン、ポリクオータニウム又は他の正に帯電した成分を含み、アニオン性乳白剤と安定性の問題を生じることがあるが、これらの安定性の問題は特定のカチオン性ポリマーラテックス乳白剤により解決される。特に良好なカチオン性ポリマーラテックス乳白剤は米国特許出願公開第２００８／０２１６９７８号明細書に記載されており、その全体を参照により本明細書中に取り込む。

乳白剤は配合物に半透明光沢を提供するために添加される材料であり、その外観は材料の屈折率の結果として得られることが理解されるべきである。視覚的美観は消費者にとって非常に重要であり、多くのホームケア及びパーソナルケア組成物はベタイン、ポリクオータニウム又は他の正に帯電した成分を含むので、乳白剤として有用な新規の材料を特定することが産業界で非常に望まれている。
それゆえ、必要とされるのは新規のカチオン性ポリマー及びカチオン性ポリマーラテックスである。

記載
１つの実施形態において、本発明は式Ｉ

（上式中、ＡはＮＨ又はＯであり、
ｎは２〜８であり、
ｍは０〜１８であり、
Ｒ_１はＨ又は−ＣＨ_３であり、
Ｒ_２ａ及びＲ_２ｂは各々の場合に独立に、Ｈ、又は、場合により置換されていてよいＣ_１〜Ｃ_６アルキルであり、
Ｒ_３ａ及びＲ_３ｂは独立に、場合により置換されていてよいＣ_１〜Ｃ_６アルキルであり、ただし、Ｒ_３ａ及びＲ_３ｂが各々−ＣＨ_３であり、ＡがＯであり、ｎが３であり、各Ｒ_２ａ及びＲ_２ｂがＨである場合には、ｍは２よりも大きく、そして、
Ｒ_４ａ及びＲ_４ｂは各場合に独立に、Ｈ、又は、場合により置換されていてよいＣ_１〜Ｃ_６アルキルである）の化合物（塩を含む）の重合単位を含むカチオン性ラテックスエマルジョンを提供する。

用語「場合により置換されていてよい」とは、本明細書中で使用されるときに、問題の基が未置換であるか、又は、ハロゲン、ヒドロキシ、アミノ又はカルボキシから選ばれる１つ以上の官能基、基又は部分により置換されていることを意味する。問題の基が１個以上の置換基により置換されているときには、置換基は同一であっても又は異なっていてもよい。１つの実施形態において、場合により存在する置換基は化粧品として許容されうる化合物を製造するように選択される。「化粧品として許容されうる」とは、パーソナルケア組成物中に通常に使用される成分を指し、そして、毒性であり、刺激性であり、又は、嫌な臭いがある材料が、パーソナルケア組成物中で通常に見られる量で存在するときに、本発明の一部とは考えられないことを強調することが意図される。１つの実施形態において、場合により存在する置換基はヒドロキシである。

「アルキル」は飽和の一価の直鎖もしくは枝分かれ鎖脂肪族炭化水素基を意味する。代表的な例としては、限定するわけではないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、tert-ブチル、sec-ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、イソヘキシルなどが挙げられる。

塩は対イオンが存在することを意味し、対イオンは、好ましく、ハロゲン、より好ましくはＢｒ⁻、Ｃｌ⁻である。
１つの実施形態において、ｎは２〜８である。１つの実施形態において、ｍは１〜３、４〜６、７〜１１、又は、好ましくは１２〜１８である。
又は、ｎは２である。この実施形態では、好ましくは、以下の少なくともいずれかが、また、当てはまる。ｍは１２〜１８であり、ＡはＯであり、及び／又は、Ｒ_３ａ及びＲ_３ｂは各々−ＣＨ_３である。

１つの実施形態において、Ｒ_３ａ及びＲ_３ｂの少なくとも１つが−ＣＨ_２ＯＨ、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨ又は−ＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＯＨである。

式Ｉのモノマーを製造するために、（メタ）アクリル酸のアミノアルキルエステル又はイミドはアルキルハロゲン化物と組み合わされてよい。本明細書中で使用されるときに、「（メタ）アクリレート」はアクリレート又はメタクリレートを意味し、そして「（メタ）アクリル」はアクリル又はメタクリルを意味する。

１つの実施形態において、式Ｉのモノマーは重合されて、カチオン性ホモポリマー又はコポリマー（この用語はトリポリマー、ターポリマーなどを含むその最も広い意味で使用される）中の繰り返し単位となる。上記のコポリマーは各種の繰り返し単位をランダム、シーケンス、ブロック及び他の従来の様式で配置されて有する。一般に、本発明のポリマーは重量平均分子量（Ｍｗ）が１，０００以上である。

コポリマーを形成するための適切なモノマーとしては、芳香族モノマーが挙げられ、好ましくはスチレンである。ある実施形態において、スチレンもしくは置換スチレン又はそれらの混合物は使用される。幾つかの適切な置換スチレンは、例えば、アルキル置換スチレン、ハロ置換スチレン及びアルコキシ置換スチレンである。幾つかの追加の適切な芳香族モノマーは、例えば、エステル基が芳香環を含む（メタ）アクリレートエステル、フェニル（メタ）アクリレート、ビニルフェニルスルフィド及びＮ−ベンジル（メタ）アクリルアミドである。

コポリマーを形成するための適切なモノマーとしては、また、他のカチオン性モノマー、例えば、アクリロイルオキシエチルジメチル（ベンジル）アンモニウムクロリド、メタクリロールアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド又はメタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドが挙げられる。好ましい実施形態において、追加のカチオン性モノマーの１つはメタクリロールアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリドである。

コポリマーを形成するための適切なモノマーとしては、また、追加のモノマー、例えば、アニオン性モノマー、低級アルキル（メタ）アクリレートエステル、高級脂肪族（メタ）アクリレートエステル、ヒドロキシ含有モノマー、例えば、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートエステル）、架橋性モノマー、（メタ）アクリル酸のアミドであって、（メタ）アクリル酸のアミドの窒素原子が置換されていても又は置換されていなくてもよいもの、カチオン性モノマー及び芳香族モノマーと共重合することができる他のモノマー、ならびに、それらの混合物が挙げられる。

本発明の好ましい実施形態において、式Ｉのモノマーは任意の従来の方法で重合して、カチオン性ラテックスエマルジョンを形成するのに使用し、その方法はＵＳ第２００８／０２１６９７８号明細書に記載されており、その全体を参照により本明細書中に取り込む。１つの実施形態において、式Ｉのモノマーを水性エマルジョン重合に付し、ラテックスを形成する。

好ましいカチオン性ラテックスエマルジョンは粒子サイズを１５０〜２５０ｎｍ、そしてゼータポテンシャルを１０ｍＶ超とすべきである。

１つの実施形態において、本発明はパーソナルケア組成物中に不透明性を提供する方法を提供し、その方法は、上記のカチオン性ラテックスエマルジョンをパーソナルケア組成物中に含ませることを含む。カチオン性ラテックスエマルジョンはポリクアット（polyquats）を含む配合物についての配合安定性に合格しながら、優れた不透明性を示すならば良好であると考えられる。

パーソナルケア組成物は、好ましくは、ヘアケア組成物（例えば、シャンプー、コンディショニングシャンプー、ヘアダイ、ヘアコンディショナー（リーブオン及びリンスオフ）、ジェル、ポマード、ムース及びヘアスプレイを含む）、又は、スキンケア組成物（例えば、ネールコーティング、化粧品、収斂剤、脱毛剤、フェイシャルメイクアップ製剤、サンスクリーン及びサンブロック、予め湿らせたワイプ、ハンドクリーム、ハンドソープ及びボディーソープ、スキンクレンザ、及び、ハンドローション及びボディーローションを含む）である。パーソナルケア補助剤としては、特定のタンパク質、合成油、植物油又は動物油、シリコーン油、ワックス、樹脂、ゴム、保湿剤、顔料、酸性化剤又はアルカリ化剤、防腐剤、分散剤、懸濁化剤、皮膚軟化剤、（Ｃ_１〜Ｃ_２０）アルコール系溶媒、サンスクリーン剤、香料、レオロジー調整剤又は増粘剤、芳香剤、コンディショニング剤、軟化剤、帯電防止助剤、顔料、染料、ティント、着色剤、酸化防止剤、還元剤及び酸化剤、成膜材料、安定剤、中和剤、防腐剤、殺虫剤、可塑剤、消泡剤、レベリング助剤、賦形剤、ビタミン剤、天然抽出物、タンパク、金属イオン封鎖剤、分散剤、酸化防止剤、懸濁化剤及びこれらの混合物が挙げられる。

１つの実施形態において、本発明はホームケア組成物に不透明性を提供するための方法を提供し、その方法は、ホームケア組成物に上記のカチオン性ラテックスエマルジョンを含ませることを含む。ホームケア組成物は、液体洗剤、手洗い食器洗浄用洗剤、工業用クリーナー、硬質表面ケア製品、布帛柔軟剤、機械食器洗浄用液体、手の消毒剤、ハンドトリートメント製品、芳香剤、臭気中和製品などが挙げられ、好ましくは、食器洗浄用組成物又は洗濯用組成物である。洗濯洗剤用補助剤としては、例えば、ヒドロトロープ、ビルダー、セルロース誘導体、分散剤、酵素、酵素安定化剤、蛍光増白剤、漂白剤及びこれらの混合物が挙げられる。

各種パーソナルケア及びホームケア組成物の量及び配合は当業者に容易に明らかである。

下記の実施例は例示の目的のみであり、そして本発明の範囲を限定することが意図されない。
例１
疎水性カチオン性モノマーであるＮ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ−ヘキサデシル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムブロミド（モノマーQuat-16）の調製

本発明のカチオン性モノマーの例としては、Ｎ−メタクリロイルオキシエチル−Ｎ−ヘキサデシル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムクロリドが挙げられる。それを調製するために、スターラ、熱電対及び凝縮器を装備した３つ口丸底フラスコに、７８．６１ｇ（０．５１モル）の２−（ジメチルアミノ）エチルメタクリレート、１５２．６７ｇ（０．５モル）の１−ブロモヘキサデカン、４６２．５６ｇのアセトン及び０．０５ｇのヒドロキノンを添加する。溶液を４０℃に加熱し、そして２０時間その温度に保持する。２０時間後に、溶液を１Ｌフラスコに注ぐ。溶媒を減圧下に回転蒸発で除去する。クアット−１６と略記される、得られたモノマーを乾燥酢酸エチルから再結晶化させた。

例２
本発明のカチオン性ポリマーラテックスの例を表１に示す。

オーバーヘッドスターラ、熱電対、凝縮器及びモノマー及び開始剤の添加用インレットを装備した１リットル丸底フラスコに、２５９ｇの脱イオン水、１．５ｇの７０％ＴＥＲＧＩＴＯＬ（登録商標）１５−Ｓ−４０界面活性剤及び１０ｇの５０％ＣＡＶＡＳＯＬ（登録商標）Ｗ７ＭＴＬ（Wacker Fine Chemicalsからのシクロデキストリン）を装填する。フラスコを攪拌しそして８２℃に加熱する。

８８．４ｇの脱イオン水及び１１ｇの７０％ＴＥＲＧＩＴＯＬ（登録商標）１５−Ｓ−４０界面活性剤を適切な容器に装填することによりモノマーエマルジョンを調製し、そして攪拌する。界面活性剤を水に入れた後に、攪拌している混合物にゆっくりと２０２ｇのスチレンを添加する。その後、４２．５ｇのＨＥＭＡを混合物に添加する。共フィード触媒溶液も０．５８ｇのＶＡＺＯ（登録商標）５６（２，２'−アゾビス（２−メチルプロピオンアミド）ジヒドロクロリド、E. I. du Pont de Nemours and Companyから）及び３０ｇの脱イオン水を装填することにより調製する。

８２℃の反応温度で、３４．８ｇの上記に調製したモノマーエマルジョンを、２０ｇの脱イオン水でリンスしたケトルに装填し、次いで、５ｇの５０％ＭＡＰＴＡＣ溶液及び０．４５ｇのＶＡＺＯ（登録商標）５６と１０ｇの脱イオン水との開始剤溶液を装填する。反応温度は約７７℃を底とし、その後、反応を２０分間保持する。２０分間の保持の後に、温度を８２℃に上昇させる。

保持の間に、２．５ｇのモノマーQuat-16をモノマーエマルジョン中に混合しながら添加する。保持の最後に、温度を８２℃に上昇させ、モノマーエマルジョン共フィードを３．８３ｇ／分の速度で開始し、９０分間行う。同時に、触媒共フィードを０．２８ｇ／分の速度で開始し、１１０分間行う。モノマーエマルジョン共フィードが完了した後に、１０ｇの脱イオン水をリンスとして添加する。その後、反応を８２℃で３０分間保持する。３０分の保持を完了した後に、後追い触媒混合物をケトルに６０分間添加する。後追いフィードの完了時に、反応をさらに２０分間保持する。保持の完了後に、反応を室温に冷却し、１００メッシュバッグを通してろ過し、その後、３２５メッシュバッグを通してろ過する。

実質的に上記の手法を用いて、カチオン性ポリマーラテックスを製造した。試験時に、Ｐ１は下記の特性を有した。固形分は、ラテックスの合計質量の百分率としての、ラテックスを蒸発乾固させたときに残る固形分材料の質量である。グリットはメッシュバッグに残る材料の量である。平均粒子サイズはBrookhaven Instruments Corp. BI-90デバイスを用いて測定した。残留モノマーの量をヘッドスペースガスクロマトグラフィーにより測定した。

固形分： ３５．６％
グリット： ＜１００ｐｐｍ
平均粒子サイズ： １６５ｎｍ
残留スチレン： ５４ｐｐｍ

例３（比較）
比較カチオン性ポリマーラテックスの例を表２に示す。

例２と実質的に同様の手法を用いて、上記の比較カチオン性ポリマーラテックスを調製した。
得られたラテックスＡは下記の特性を有した。
固形分： ３５．５％
グリット： ４０００ｐｐｍ
平均粒子サイズ： ２７８ｎｍ
残留スチレン： ２４４ｐｐｍ

得られたラテックスＢは下記の特性を有した。
固形分： ３５．６％
グリット： ＜１００ｐｐｍ
平均粒子サイズ： １６５ｎｍ

例４
ゼータポテンシャルを約５ｍＭ ＫＣｌで２５℃にてMalvern Zetasizer（登録商標）計器を用いて測定した。計器に対する良好な光散乱応答を有する希釈溶液を提供するように各ラテックスの希釈を変化させた。希ＨＣｌ又は希ＮａＯＨを用いてｐＨ調節を行った。すべての溶液のｐＨを大まかに平衡させ、その後、約３０分間放置した。その後、溶液を最終のｐＨに調節し、分析前に最低で３０分間放置した。調べた濃度は、１ミリリットルの希釈剤当たりに約０．０２〜０．１５ｍｇのポリマー固形分であった。下記の表中に報告された測定値は調べた単一の溶液に対する幾つかの測定値の平均である。

例５
ポリクアットを含む配合物の配合安定性を試験するために、３つのベース組成物を調製した。

１．適切な混合により水中にＳＬＥＳを分散させ、次いで、ＣＡＰＢを分散させる。ＰＱ−７を界面活性剤溶液に添加する。クエン酸又は水酸化ナトリウムを用いてｐＨを目標値に調節する。
２．防腐剤及び塩化ナトリウムを配合物に添加する。
３．水と乳白剤を予備混合し、その後、それを最終配合物に添加する。

１．適切な混合により水中にグアーＨＰＴＣを分散させ、良好に水和された後に、ＣＡＰＢを添加し、その後、ＳＬＥＳを添加する。クエン酸又は水酸化ナトリウムを用いてｐＨを目標値に調節する。
２．防腐剤及び塩化ナトリウムを配合物に添加する。
３．水と乳白剤を予備混合し、その後、それを最終配合物に添加する。

１．適切な混合により水中にＰＱ−１０を分散させ、良好に水和された後に、ＣＡＰＢを添加し、その後、ＳＬＥＳを添加する。クエン酸又は水酸化ナトリウムを用いてｐＨを目標値に調節する。
２．防腐剤及び塩化ナトリウムを配合物に添加する。
３．水と乳白剤を予備混合し、その後、それを最終配合物に添加する。

例６
ポリクオータニウム及びカチオン性ラテックスを含むボディウォッシュ配合物の加熱老化安定性及び不透明性を表５に要約する。

各配合物の配合物加熱老化安定性を下記の等級化システムを用いて評価した。各サンプル内の位置（上部から底部）の関数として時間にわたる後方散乱をFormulaction CompanyのTurbiscan（登録商標）計器、モデルTLabExpertを用いて決定した。上部から底部まで均一である後方散乱の変化ではフロック形成と考えた。サンプルの位置の関数として変化している後方散乱の変化は沈降又はクリーミングと考えた。サンプルを１ヶ月間（又はもし低い安定性を示すならばそれより短い期間）観察した。観察期間の最後に、下記の等級化スケールを用いた:
観察 等級
酷いフロック形成及び／又は沈降及び又はクリーミング ＸＰ＝極端に低い
若干量のフロック形成及び／又は沈降及び又はクリーミング Ｐ＝低い
非常に若干量のフロック形成及び／又は沈降及び又はクリーミング Ｆ＝中程度
非常に小さいフロック形成及び／又は沈降及び又はクリーミング Ｇ＝良好
フロック形成及び／又は沈降及び又はクリーミングなし Ｅ＝優れている

各安定性試験を２の異なる温度、２０℃及び４０℃で行った。６〜８週間で４０℃にて中程度の安定性は室温で１年間の安定性に相関しうる。配合物の不透明性、すなわち、各ポリマーラテックスが不透明性を提供することができる能力を試験した。各ボディウォッシュ配合物は配合物の合計質量を基準として、供給された状態のカチオン性ポリマーを１％含んだ。ボディウォッシュ配合物の外観を後方散乱測定又は目視観察のいずれかで等級化した。等級化スケールは下記のとおりであり、最も不透明から最も低い不透明性までである。
ＭＯ（最も不透明、非常に良い）、
Ｏ（不透明、良好）、
ＬＯ（ブルーグレー、不透明性はより低い）、
ＷＯ（半透明、低い、最悪の不透明性）。

本発明の組成物は比較例、例えば、配合安定性が優れているとしても低い不透明性を有するサンプルＣと比較したときに、不透明性と安定性の望ましいバランスを有した。２つのカチオン性モノマーと組み合わせた本発明のポリマー、Ｐ１及びＰ２は不透明性及び安定性の両方を有し、Quat-16のみを含むポリマーよりも良好な性能を発揮した。

本発明は本明細書中に具体的に開示されそして例示された実施形態に限定されないことは理解される。本発明の種々の変更は当業者に明らかであろう。このような変更及び修飾は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく行うことができる。さらに、各引用範囲はその範囲のすべての組み合わせ及び副次範囲、ならびに、本明細書中に含まれる具体的な数値を含む。さらに、本書類中に引用されそして記載される各特許、特許出願及び公開公報の開示の全体を参照により本明細書中に取り込む。

Claims (15)

1. 式Ｉ
   

   

   （上式中、ＡはＮＨ又はＯであり、
   ｎは２〜８であり、
   ｍは０〜１８であり、
   Ｒ_１はＨ又は−ＣＨ_３であり、
   Ｒ_２ａ及びＲ_２ｂは各々の場合に独立に、Ｈ、又は、場合により置換されていてよいＣ_１〜Ｃ_６アルキルであり、
   Ｒ_３ａ及びＲ_３ｂは独立に、場合により置換されていてよいＣ_１〜Ｃ_６アルキルであり、ただし、Ｒ_３ａ及びＲ_３ｂが各々−ＣＨ_３であり、ＡがＯであり、ｎが３であり、各Ｒ_２ａ及びＲ_２ｂがＨである場合には、ｍは２よりも大きく、そして、
   Ｒ_４ａ及びＲ_４ｂは各場合に独立に、Ｈ、又は、場合により置換されていてよいＣ_１〜Ｃ_６アルキルである）の化合物（塩を含む）の重合単位を含むカチオン性ラテックスエマルジョン。
2. ｎは４〜８である、請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
3. ｍは１〜３、４〜６、７〜１１又は１２〜１８である、請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
4. ｎは３である、請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
5. ｍは１２〜１８である、請求項４記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
6. ＡはＯである、請求項４記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
7. Ｒ_３ａ及びＲ_３ｂは各々−ＣＨ_３である、請求項４記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
8. Ｒ_３ａ及びＲ_３ｂの少なくとも１つが−ＣＨ_２ＯＨ、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＯＨ又は−ＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＯＨである、請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
9. 芳香族モノマー、好ましくはスチレンの重合単位をさらに含む、請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
10. 少なくとも１種の他のカチオン性モノマーの重合単位をさらに含む、請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
11. カチオン性でも又は芳香族性でもないモノマーの重合単位をさらに含む、請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョン。
12. 請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョンをパーソナルケア組成物中に含ませることを含む、パーソナルケア組成物中で不透明性を提供する方法。
13. 請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョンを含むヘアケア組成物。
14. 請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョンを含むスキンケア組成物。
15. 請求項１記載のカチオン性ラテックスエマルジョンをホームケア組成物中に含ませることを含む、ホームケア組成物中で不透明性を提供する方法。