JP2022133319A - 乳化組成物、その製造方法、評価方法及び設計方法、並びに高分子乳化剤 - Google Patents
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Abstract
Description
このような問題を解決するために、近年、高分子の乳化剤を用いた乳化技術が種々提案されている。
また、特許文献2にはアルキル変性カルボキシビニルポリマーを乳化剤とする乳化組成物が開示されている。
(B)(i)に示す手法で取得した前記ポリビニル系重合体を含む乳化物の塗布膜の断面画像が、(ii)の条件を満たす。
(i)前記ポリビニル系重合体、Calcein及びNileRedを含む水中油型乳化物をスライドガラス上に塗布し、塗布膜を35℃で2時間乾燥させる。乾燥後の塗布膜を共焦点レーザー走査顕微鏡で観察し、塗布膜の厚み方向に複数のZスタック画像を取得し、塗布膜の断面画像を得る。
(ii)塗布膜断面の表層の90%以上が、NileRed由来の蛍光を発する相で占められている。
このような乳化組成物は、より乳化安定性と使用感に優れる。
(iii)Calcein由来の蛍光を発する相が、スライドガラス上に接している。
(iv)Calcein由来の蛍光を発する相が、上下方向に延びる線条構造が並列した形態を示す。
疎水性側鎖を有するポリビニル系重合体によれば、よりべたつきにくい乳化組成物を提供することができる。
炭化水素鎖を有するポリビニル系重合体が乳化界面に吸着している乳化組成物は、より乳化安定性に優れる。
このような疎水性側鎖を有するポリビニル系重合体によれば、より乳化安定性に優れた乳化組成物を提供することができる。
電離基を有さないポリビニル系重合体が乳化界面に吸着している乳化組成物は、べたつきにくいながらも乳化安定性に優れている。
このようにポリビニル系重合体を水相中で微粒子化する工程を、電解質並びに/又は前記(A)及び前記(B)の条件を満たさない高分子の非存在下で行うことによって、より乳化安定性や使用感に優れた乳化組成物を製造することができる。
第1選択工程で選択した高分子により乳化された乳化組成物の乾燥塗布膜を観察し、その表層の90%以上が油相で占められているときに、該高分子を高分子乳化剤として選択する第2選択工程と、を有することを特徴とする、乳化組成物の設計方法である。
本発明の乳化組成物の設計方法によれば、油剤の感触に近い乳化組成物を設計することができる。
(A)水に分散させたときに微粒子を形成する。
(B)(i)に示す手法で取得した前記ポリビニル系重合体を含む乳化物の塗布膜の断面画像が、(ii)の条件を満たす。
(i)前記ポリビニル系重合体、Calcein及びNileRedを含む水中油型乳化物をスライドガラス上に塗布し、塗布膜を35℃で2時間乾燥させる。乾燥後の塗布膜を共焦点レーザー走査顕微鏡で観察し、塗布膜の厚み方向に複数のZスタック画像を取得し、塗布膜の断面画像を得る。
(ii)塗布膜断面の表層の90%以上が、NileRed由来の蛍光を発する相で占められている。
本発明は、後述する(A)及び(B)の条件を満たすポリビニル系重合体が乳化界面に吸着している乳化組成物である。
微粒子形成ポリビニル系重合体は、水に分散させたときに微粒子を形成する。該微粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは1nm~1000nm、より好ましくは5~500nm、さらに好ましくは10~200nm、さらに好ましくは15~100nm、さらに好ましくは15~50nm、さらに好ましくは20~30nmである。
この(B)の条件は、乳化組成物を塗布して水分が蒸発した後に、乳化界面から脱離し、解乳化作用を有するという特性をポリビニル系重合体が備えていることを要求する条件である。
すなわち、(i)前記ポリビニル系重合体、Calcein及びNileRedを含む水中油型乳化物をスライドガラス上に塗布し、塗布膜を35℃で2時間乾燥させる。乾燥後の塗布膜を共焦点レーザー走査顕微鏡で観察し、塗布膜の厚み方向に複数のZスタック画像を取得し、塗布膜の断面画像を得る。
(iii)Calcein由来の蛍光を発する相が、スライドガラス上に接している。
(iv)Calcein由来の蛍光を発する相が、上下方向に延びる線条構造が並列した形態を示す。
1個の線条の幅は均一である必要はなく、下方から上方に向けて狭幅する棘様の構造であってもよい(図2下段の模式図を参照)。
(C)ポリビニル系重合体を0.5質量%の濃度で含む水溶液の25℃、1気圧における粘度が3000mPa・S以下である。
(D)微粒子形成ポリビニル系重合体は、0.1質量%~1.0質量%の濃度の水溶液としたときに、濃度依存的な増粘効果を示さない。
なお、粘度は25℃、1気圧において定法(例えば、B型粘度計(DIGITAL VISMETRON VDA:芝浦システム株式会社製)を用いて測定することができる。
微粒子形成ポリビニル系重合体としては、ポリオレフィン系重合体、ポリアクリル系重合体、ポリアクリルアミド系重合体、ポリスチレン系重合体を好ましく例示することができる。特に、微粒子形成ポリビニル系重合体としてポリアクリル系重合体を好ましく例示することができる。
また、炭化水素鎖の炭素数の上限も、特に限定されないが、好ましくは50以下、より好ましくは40以下、さらに好ましくは30以下である。
炭化水素鎖は、分岐鎖状であっても直鎖状であってもよい。
また、アシル基の炭素数の上限も、特に限定されないが、好ましくは50以下、より好ましくは40以下、さらに好ましくは30以下、さらに好ましくは22以下である。
R2は、より具体的には炭素数13~30の分岐状炭化水素基、及び2つ以上の分岐を有する炭素数6~12の炭化水素基を例示することができる。
この場合、環状構造を含んでいてもよいが、環状構造を含まない方が好ましい。
親水性側鎖としては、カルボキシル基、ヒドロキシ基、アミノ基などの親水性官能基若しくはこれを有する側鎖や、-O-、-NH-、-SO2-、-CO-NH-などの結合を繰り返し有する重合性の側鎖などが例示できる。
<合成法>
2-ブロモエチルホスホリルジクロリドと2-ヒドロキシエチルメタクリレート又は2-ヒドロキシエチルアクリレートとを反応させ、2-メタクリロイルオキシエチル-2‘-ブロモエチルリン酸又は2-アクリロイルオキシエチル-2‘-ブロモエチルリン酸を得た後、これら化合物とトリエチルアミンをメタノール中で反応させる。
電離基を有さないことにより、べたつきにくい乳化組成物とすることができる。
このように、疎水性構成単位及び親水性構成単位の占める割合と比率を適宜調整することによって、形成する乳化組成物の乳化形態を調整することができる。
微粒子形成ポリビニル系重合体における、疎水性構成単位が占める割合を前記範囲とすることによって、べたつき感がより低減された水中油型の乳化組成物を提供することができる。
微粒子形成ポリビニル系重合体における、親水性構成単位が占める割合を前記範囲とすることによって、べたつき感がより低減された水中油型の乳化組成物を提供することができる。
微粒子形成ポリビニル系重合体における疎水性構成単位及び親水性構成単位の質量比及びモル比を前記範囲とすることによって、水中油型の乳化組成物を形成するのに適した、乳化力に優れた微粒子形成ポリビニル系重合体とすることができる。
なお、ここで平均分子量とは、GPCにより測定したポリスチレン換算の重量平均分子量のことをいう。
微粒子形成ポリビニル系重合体の含有量を前記範囲とすることによって、乳化組成物の乳化安定性をより向上させることができる。
ここで、「微粒子形成ポリビニル系重合体以外の乳化剤を実質的に含まない」とは、微粒子形成ポリビニル系重合体以外の乳化剤の含有量が、0.3%以下、好ましくは0.1%以下、より好ましくは0.1%以下、さらに好ましくは0.01%以下、さらに好ましくは0.001%以下であることを言う。また、微粒子形成ポリビニル系重合体以外の乳化剤を含まないことが特に好ましい。
なお、本明細書においては油相及び油相成分、並びに水相及び水相成分には、本発明における微粒子形成ポリビニル系重合体は含まれないものとして説明する。
油相成分の含有量を前記範囲とすることによって、乳化組成物の乳化安定性を向上させることができる。
なお、油相成分とは、油剤及び親油性の成分であり、乳化組成物において油相に含まれる成分のことを言う。
微粒子形成ポリビニル系重合体と油相成分の質量比を前記範囲とすることによって、乳化組成物の乳化安定性を向上させることができる。
油相と水相の質量比を前記範囲とすることによって、安定な水中油型の乳化組成物を形成することができる。
油相を構成する油剤としては、例えば、液体油脂、固体油脂、ロウ、炭化水素油、高級脂肪酸、高級アルコール、合成エステル油、シリコーン油等を挙げることができる。
本発明の乳化組成物は、以下に示す水相調製工程と乳化工程を備える製造方法により製造することが好ましい。
有機酸としては、クエン酸、コハク酸、酒石酸、酢酸、リンゴ酸、シュウ酸、乳酸、ホウ酸、アジピン酸等が挙げられる。
無機酸としては、塩酸、リン酸、硫酸、亜硫酸、硝酸等が挙げられる。
また、これらの酸の塩としては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属塩;モノエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン塩;アミノメチルプロパノール塩などが挙げられる。より具体的には、クエン酸、クエン酸ナトリウム、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、コハク酸、コハク酸ナトリウム、酒石酸、酒石酸ナトリウム、酢酸、酢酸ナトリウム、ホウ酸、乳酸、乳酸ナトリウム、リンゴ酸、シュウ酸、アジピン酸等が挙げられる。
無機塩基としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、メタケイ酸ナトリウム、及びメタケイ酸カリウム等を挙げることができる。
またこれら塩基の塩としては、クエン酸塩、乳酸塩、グリコール酸塩、グルコン酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、フマル酸塩、シュウ酸塩及び酒石酸塩等の有機酸の塩、塩酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、硫酸塩、リン酸水素塩及びリン酸塩などの無機酸の塩などが挙げられる。
例えば、(A)及び上述した(C)の条件を満たすポリビニル系重合体からなる微粒子が乳化界面に吸着している乳化組成物の製造にも応用できる。
つまり、(A)及び上述した(C)の条件を満たすポリビニル系重合体を含み、かつ、電解質並びに/又は前記(A)及び前記(C)の条件を満たさない高分子を含む乳化組成物の製造に応用できる。
この場合、前記電解質並びに/又は前記条件を満たさないポリビニル系重合体の非存在下において水相に微粒子形成ポリビニル系重合体を分散させ、ポリビニル系重合体微粒子を形成してから、この水相に前記電解質並びに/又は前記条件を満たさないポリビニル系重合体を加えて乳化組成物を製造する。
この製造方法により製造された乳化組成物は、乳化安定性や使用感により優れる。
本発明は、高分子が乳化界面に吸着している乳化組成物の評価方法にも関する。
本発明は、高分子が乳化界面に吸着している乳化組成物であれば特段の制限なく評価対象とすることができる。つまり、乳化界面に吸着している高分子の種類は制限されない。
塗布の方法も特に限定されず、例えばドクターブレード等の塗布具を用いて基板に塗布することが好ましい。
言い換えれば、前記蛍光分子を含有する以外は、評価対象である乳化組成物と同等の組成を有する乳化組成物を調製し、これを観察する。
乳化界面に微粒子が吸着しているか否かは、走査型電子顕微鏡により観察することができる。
本発明の乳化組成物の設計方法は、第1選択工程と第2選択工程を有する。
第1選択工程は乳化作用のある高分子を選択する工程である。第1選択工程においては、乳化作用を有することが公知である高分子を選択してもよいし、実際に乳化試験を実施することで乳化作用を有する高分子を選択してもよい。
本発明の乳化組成物の設計方法において、高分子乳化剤の候補とする高分子の種類は特に限定されない。
すなわち、本発明の好ましい実施の形態では、選択した高分子を用いて乳化組成物を調製し、該高分子からなる微粒子が乳化界面に吸着していることが確認できた場合に、該高分子をより好ましい高分子乳化剤として選択する第3選択工程を有する。
第3選択工程を備えることによって、より油剤に近い感触を有する乳化組成物を設計することができる。
本発明は、上述した(A)及び(B)の条件を満たすポリビニル系重合体からなる高分子乳化剤にも関する。本発明の高分子乳化剤の実施の形態については、本発明の乳化組成物に関する説明における記載を適用することができる。
以下の構造を有する親水性単量体と、疎水性単量体を7:3の質量比で共重合させ、ポリビニル系重合体1を合成した。
(2-1)ポリビニル系重合体1の平均分子量
ポリスチレン換算の重量平均分子量をGPCにより測定したところ、ポリビニル系重合体1の平均分子量は61000であった。
ポリビニル系重合体1を0.1質量%、0.5質量%及び1.0質量%で含む水溶液をそれぞれ調製した。この水溶液の粘度をB型粘度計(3号ローター、6rpm、1mim、20℃、1気圧)にて測定したところ、何れも2000mPa・S未満であった。また、ポリビニル系重合体1の濃度依存的な増粘効果は観察されなかった。
ポリビニル系重合体1を水に分散させた(ポリビニル系重合体1:水=1:89)。この水溶液をレーザードップラー法(Zetasizer Nano-Z ZEN3600、Malvern社)を基本原理とした、動的光散乱測定により測定したところ、平均粒子径20nmの微粒子を形成していることを確認した。
この結果と、水にポリビニル系重合体1を分散させた際の動的光散乱測定の結果も併せて考慮すると、ポリビニル系重合体1は微粒子形態で、ファンデルワールス力により油水界面に吸着していることが示唆された。
(4-1)電子顕微鏡による観察
上で調製した乳化組成物のうち、油剤としてスクワランを含む実施例の乳化組成物を走査型電子顕微鏡により観察した。電子顕微鏡像を図1に示す。
油剤としてスクワランを含む実施例の乳化組成物を常温で2か月間静置した。その結果、乳化物不安定化の指標となる油滴の合一は観察されなかった。この結果は、実施例の乳化組成物が乳化安定性に優れていることを示している。
油剤としてスクワランを含む実施例の乳化組成物にNaClを2%添加し、その乳化状態を観察したが、不安定化することなく、安定な乳化状態を維持した。この結果は、実施例の乳化組成物が、その乳化界面に吸着しているポリビニル系重合体1からなる微粒子の静電反発ではなく立体反発によって、上記(4-2)に示したような乳化安定性を発揮することを示している。
(5-1)乳化組成物の調製
表2に示す組成の実施例1の乳化組成物を以下の方法により調製した。まず、ポリビニル系重合体1を純水の一部に分散させ、ポリビニル系重合体1からなる微粒子を形成させた。このポリビニル系重合体1の微粒子の分散液と、残りの水相成分を混合し、水相を調製した。この水相を油相成分と混合攪拌し、水中油型である実施例1の乳化組成物を調製した。
実施例1と比較例の乳化組成物をドクターブレード(0.01inch)を用いてスライドガラスに塗布した。これを35℃環境下で2時間置き、塗布膜を乾燥させた。
こうして得た乾燥塗布膜を共焦点レーザー走査顕微鏡(Carl Zeiss社製)で観察し、Zスタック画像を取得して乾燥塗布膜の断面画像を取得した(図2~5)。
Calcein:励起波長488nm、観察波長505~550nm
NileRed:励起波長561nm、観察波長575nm~
つまり、実施例1の乳化組成物の乾燥塗布膜においては、ポリビニル系重合体1を含む水相が塗布面に吸着している。
つまり、比較例2の乳化組成物の乾燥塗布膜では、その厚み方向において水相と油相が入り乱れており、部分的にしか油相が表面に露出していない。
つまり、比較例2の乳化組成物の乾燥塗布膜では、油相は塗布面に吸着しており、部分的にしか塗布膜の表面に露出していない。
つまり、比較例3の乳化組成物の乾燥塗布膜では、油相は塗布面に吸着しており、ほぼ表面に露出していない。
実施例及び比較例の乳化組成物の塗布膜の感触を以下の方法により評価した。まず、実施例1と比較例の乳化組成物をドクターブレード(0.01inch)を用いて人工皮革上に塗布した。これを35℃環境下で2時間置き、塗布膜を乾燥させた。
(測定条件)感度:High、静荷重:50g、プローブ移動速度:10mm/sec
一方、比較例1~3の乳化組成物の乾燥塗布膜は、同油剤を油相に含むにも関わらず、シルク生地の感触からは離れた感触を示した(図6)。
しかし、図6に示すように、同じくトリ(2-エチルヘキサン酸)グリセリルを含む実施例1の乳化組成物の乾燥塗布膜は、シルク生地に非常に近接した感触を発揮する。
この結果は、実施例1の乳化組成物は、油相に含まれる油剤本来の感触を発揮することを示している。
熟練した評価者4名に実施例1と比較例3の乳化組成物を肌に塗布してもらい、その感触について比較評価させた。
その結果、評価者全員が実施例1の乳化組成物の方がみずみずしさを感じると評価した。また、評価者4名中3名が、実施例1の乳化組成物の方がべたつかず、かつ、シルク生地のような感触感じると評価した。
実施例1の乳化組成物と組成は同一であるが、製造方法が異なる乳化組成物を種々製造した。すなわち、電解質、ポリビニル系重合体又はこれら両方の存在下で、水相にポリビニル系重合体1を分散させ水相を調製してから、油相と混合攪拌し、比較例の乳化組成物を調製した。
その結果、同一の組成を有するにも関わらず、実施例1の乳化組成物は、何れの比較例の乳化組成物と比較しても、乳化安定性、塗布膜の感触において優れていた。
実施例の乳化組成物は、油相に含まれる油剤本来の感触を発揮する(上記(5-3)参照)。これは、上記(5-2)で示したように、実施例の乳化組成物の乾燥塗布膜においては油相が表面に多量に露出していることによる効果であるといえる。
Claims (3)
- 高分子が乳化界面に吸着している乳化組成物の評価方法であって、該乳化組成物の乾燥塗布膜の表層の90%以上が油相で占められているときに、該乳化組成物の油相に含まれる油剤の感触に近いと判断することを特徴とする、乳化組成物の使用感の評価方法。
- 前記乾燥塗布膜において、水相が塗布面に接しているときに、さらに該乳化組成物の油相に含まれる油剤の感触に近いと判断することを特徴とする、請求項1に記載の乳化組成物の使用感の評価方法。
- 乳化作用のある高分子を選択する第1選択工程と、
第1選択工程で選択した高分子により乳化された乳化組成物の乾燥塗布膜を観察し、その表層の90%以上が油相で占められているときに、該高分子を高分子乳化剤として選択する第2選択工程と、を有することを特徴とする、乳化組成物の設計方法。
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