JP6841485B2 - 重合禁止剤含有ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー光硬化性人工爪組成物 - Google Patents
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Description
特に最近、ウレタンアクリレート系オリゴマーとアクリル系モノマーを含むジェル状の爪被覆材料を爪に塗布し、紫外線を照射して硬化させる、ジェルネイルと呼ばれる光硬化性人工爪組成物が注目を集めている。
これらは、ラジカル重合反応により、架橋した高分子被膜を形成するため、爪から剥がれにくい強靱な被膜を形成できるとされている。
また、特許文献2に記載されているように、ウレタンアクリレートオリゴマー及びヒドロキシエチルアクリレートを含有し、人体に安全なUVAにより短時間で十分に硬化させることができる光硬化性人工爪組成物も公知である。
特許文献3には、ネイル用の除去可能なゲル硬化性の組成物であって、ジ−[ヒドロキシエチルメタクリリック]トリメチルヘキシルジカルバメート、メタクリル酸エステル、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート及び溶剤を含有する組成物であり、さらに配合し得る成分のうちの一種としてポリウレタンアクリレートオリゴマーも例示されている。
これらの文献に加えて、特許文献4には、1分子内にラジカル硬化性不飽和結合を有するラジカル重合性化合物、およびチオール化合物を含有する光硬化性人工爪組成物とすることによって、光を遮蔽した室温下にて保管の問題を発生させず、硬化後においても、人工爪内に未硬化の組成物が残存しないようにすることが記載されている。
つまり、塗布された人工爪を除去して、改めて塗布すればよいこと、そのためある程度爪が伸びるまでの間、気がつく程に変色しなくてもよいということ、及び変色等した場合には改めて塗布すればよいので、塗布された人工爪組成物について退色・変色を課題とはしていなかった。
しかしながら、このような退色・変色は、使用期間が経過するほど顕著となり、塗布された人工爪組成物が気に入っている場合等、塗布後期間が経過しても除去しないこともあり、爪が伸びたとき等に人工爪組成物を、その伸びた部分にのみ塗布すると、新しい被膜と古い被膜との間で発色が異なることもある。
また、チップ表面に人工爪組成物を塗布し、任意のデザインを形成したチップを自爪に張り付けて使用する場合には、チップ自体を取り外して繰り返し使用することが可能である。そうすると任意のデザインのチップを長期間使用することになり、経時的に退色や変色することがある。
本発明はこのような人工爪組成物の退色・変色を防止し、可能な限り長期間にわたって使用できる被膜を得る人工爪組成物を提供することを課題とする。
具体的には以下の通りである。
ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、3官能以上の多官能(メタ)アクリル系モノマー、光重合開始剤及び色素を含有し、さらにキノン化合物系重合禁止剤を500〜5000ppm含有する光硬化性人工爪組成物。
その結果、長期にわたる使用によってもデザインが劣化することなく使用することが可能となる。
そして、従来の紫外線等により硬化されるラジカル重合性のマニキュア等と同様の設備、紫外線硬化用の設備を用いて爪表面を被覆するものである。
本発明の光硬化性人工爪組成物は特にジェルネイルとして使用することもできる。その中でも使用者の爪に直接塗布されるベースコート、該ベースコートの上に塗布されるカラーコート、さらにその上に塗布されるトップコートのいずれにも使用され得るものである。
なお、従来から、自爪表面に直に塗布するベースコートは、僅かに黄色、場合により微量の紫や青の色素を配合して、経時劣化による色調の変化を防止することがあるが、本発明の組成物とすることにより、経時劣化をさらに防止することができる。
カラーコートはソリッドカラーやラメ調、金属光沢調、暗色や明色等多彩に着色されるコートである。
トップコートは、ベースコートと同様に、僅かに黄色、場合により微量の紫や青の色素を配合して、経時劣化による色調の変化を防止することがあるが、本発明の組成物とすることにより、経時劣化をさらに防止することができる。最上層であるため、ジェルネイルの艶を発揮させる作用を有する。
仮に、硬化後にも酸素による重合阻害等を原因とする、未重合の光重合性成分が被膜内に存在するときには、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチルやアセトン等の溶剤、特にエタノールを用いて拭き取る工程が必要である。但し、十分な硬化性を備えるときには、このような工程を要しない。
いずれの層に関しても、退色・変色を防止でき、かつ硬化後少なくとも2週間、欠けることなく、剥がれず、また下層や使用者の爪に対して浮きが発生しない。
[ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー]
本発明中のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーに、水酸基を有する(メタ)アクリル化合物を加えて、前記ウレタンプレポリマー中のイソシアネート基総数の10%以上のイソシアネート基に、前記水酸基を有する(メタ)アクリル化合物を付加反応させて得ることができる。なお、ここで、該イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーは、イソシアネート基と反応するジオール化合物やジアミン化合物が分岐を含み炭素数5以上の炭素鎖セグメントとしてのアルキレン基、好ましくは炭素数6以上のアルキレン基を有することが必要である。
またなかでも、重量平均分子量が400〜30,000のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーであることが好ましい。また、重量平均分子量が400〜30,000のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、このようにして得られた各種の重量平均分子量(場合により一部は重量平均分子量が400未満又は30,000を超える)を有する複数種のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを合計して、全体として重量平均分子量が400〜15,000としてもよい。
このようなウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを配合することにより、臭いが少なく伸縮性に優れ、かつ被膜の透明度が高く黄変せず、艶を有する高い硬度に硬化した光硬化性人工爪組成物の被膜を得ることができる。そのため、場合によっては、トップコート用に適した光硬化性人工爪組成物とすることができる。
なお、平均アクリル当量が400〜2000のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは、その全体のアクリロイル基に基づく官能基数が2〜6であることが好ましい。
同時に、平均アクリル当量が400〜2000のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーの中の全て又は一種として、重量平均分子量が3000以上のものを使用することが好ましい。このような重量平均分子量が3000以上のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを使用し、多官能チオール化合物と併用することによって、より光硬化性人工爪組成物の硬化速度を十分に速くでき、かつ硬化後において、被膜内に未硬化樹脂を残すことがない。
さらに、全ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー中重量平均分子量が3000以上のものの含有比率は50重量%以上であること及び/又はウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー全体の重量平均分子量が3000以上であることが好ましい。
なお、アクリル当量は、ゲル浸透クロマトグラフィーにより測定されたポリスチレン換算の重量平均分子量を、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーが有するアクリロイル基の数で除した値である。
また、本発明による硬化を阻害しない範囲において、疎水性ではないウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを含有させることができる。
このようなウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、アクリル当量が2000を超えるウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーやアクリル当量が400未満のものが挙げられるが、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを含有させることによる作用を阻害しない範囲において含有させることができる。
本発明の光硬化性人工爪組成物にさらに含有させることが可能な(メタ)アクリレートモノマーの中でも、単官能(メタ)アクリレートモノマーは、光硬化性人工爪組成物の臭いを少なくし、透明であって、低刺激性であり、反応性に優れ、黄変しないという性質を備えることが必要である。
そのような単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ネオペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、N−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等のアルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化物である(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、アクリロイルモルフォリン等が挙げられる。
また、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のグリシジル基含有ラジカル重合性不飽和基含有化合物;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、α−クロルスチレン等のビニル芳香族化合物;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の含窒素アルキル(メタ)アクリレート、アクリルアミドを使用することもできる。
また、リン酸メタクリル酸ヘキサン酸エチル、リン酸メタクリル酸プロパン酸ペンチル等の単官能のリン酸エステル系メタクリレートも使用することができる。
なお、2−ヒドロキシエチルメタクリレート及び/又はイソボルニル(メタ)アクリレートを配合することが好ましく、このときに硬化後の被膜の硬度と屈曲性のバランスが良好になる。
本発明の光硬化性人工爪組成物にさらに含有させることが可能な、上記のモノマー以外の(メタ)アクリレートモノマーの中でも多官能の(メタ)アクリレートモノマーとしては、ラジカル重合しうる不飽和基を1分子中に2以上有する化合物であって、本発明の光硬化性人工爪組成物に配合できる化合物の1種である。ラジカル重合しうる不飽和基としては、炭素−炭素間二重結合をもつ官能基であり(重合性二重結合ともいう)、例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルエーテル基、アリル基等を挙げることができる。
そしてこれらの多官能(メタ)アクリレートモノマーは、光硬化性人工爪組成物の臭いを少なくし、透明であって、低刺激性であり、反応性に優れ、黄変しないという性質を備えることが必要である。
また、リン酸ビス(メタクリル酸ヘキサン酸エチル)、リン酸ビス(メタクリル酸プロパン酸ペンチル)、リン酸トリ(メタクリル酸ヘキサン酸エチル)、リン酸トリ(メタクリル酸プロパン酸ペンチル)等の多官能のリン酸エステル系メタクリレートも使用することができる。
このような多官能(メタ)アクリレートモノマーは被膜の強度を調整するために配合することができ、配合するときの配合比率としては、1.0〜30.0重量%、好ましくは10.0〜25.0重量%である。30.0重量%を超えて配合すると、硬化時において被膜の収縮が大きくなる可能性がある。また、多官能(メタ)アクリレートモノマーを含まない場合においても、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーの比率で補える可能性がある。
本発明の光硬化性人工爪組成物にさらに含有させることが可能な、任意に添加できる多官能チオール化合物としては、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、及びジペンタエリスリトールが本来有する水酸基に、チオール基又は反応してチオール基になる基を有する化合物が反応して得たものが好ましい。
このような多官能チオール化合物としては、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトプロピオネート)、トリス[(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)が挙げられる。
このような多官能チオール化合物を含有させることによって、光硬化性人工爪組成物の粘度を調節することに加え、硬化した光硬化性人工爪組成物を拭き取って除去する際の拭き取り性を向上させることができる。
本発明の光硬化性人工爪組成物において、多官能チオール化合物を全光硬化性人工爪組成物中に含有させる場合には、好ましくは1.0〜50.0重量%、さらに好ましくは2.0〜20.0重量%、より好ましくは7.0〜18.0重量%となるように含有させることができる。50.0重量%よりも多く含有すると硬化時の硬化速度が速すぎて、爪表面への塗布や硬化時の取り扱いが困難になる可能性があり、含有する量が1.0重量%よりも少ないと、硬化速度が低下して、硬化後においても未硬化成分を含有する可能性がある。
本発明の光硬化性人工爪組成物に配合する光重合開始剤は、LEDを光源とした紫外線や365〜410nm付近の波長の光(可視光の一部)によっても十分に硬化することができ、硬化時の発熱量を抑制することができるものが好ましい。
そのような光重合開始剤として、ベンゾインエーテル類、ベンジルケタール類、アシッドエステル類、α−アミノアルキルフェノン類、アシルフォスフィンオキシド類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、チタノセン類、を使用することができる。
これらの光重合開始剤として、具体的には、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド、フェニル酢酸, α−オキソ−オキシジ−2,1−エタンジイルエステル、オキシ−フェニル−アセチックアシッド2−[2−オキソ−2−フェニル−アセトキシ−エトキシ]−エチルエステル、又はオキシ−フェニル−アセチックアシッド2−[2−ヒドロキシ−エトキシ]−エチルエステル、あるいはこれらの化合物の混合物、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、ビス(2,4,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキシド、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、オリゴ(2−ヒドロキシ−2−メチル−1−(4−(1−メチルビニル)フェニル)プロパノン)、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルスルフィド、1,2−オクタンジオン、1−(4−(フェニルチオ)−2,2−(O−ベンゾイルオキシム))1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、および1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)−ベンジル]−フェニル}−2−メチルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−1−{4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)−ベンジル]フェニル}−2−メチルプロパン、ベンゾフェノン、4−フェニルベンゾフェノン、イソフタルフェノンなどが好適に用いられる。なかでも、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンや2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシドを使用することが好ましい。
これらの光重合開始剤は本発明の光硬化性人工爪組成物中0.5〜20.0重量%、好ましくは0.5〜5.0重量%となるように配合することができる。20.0重量%を超えると、過剰な量のラジカルが発生することになるので、ラジカル重合反応が多くの開始点からなされ、その結果、硬化後のポリマーの分子量が小さくなって硬化膜が脆くなり、膜を維持できない可能性がある。また、0.5重量%未満であると十分な量のラジカルが発生できないので、ラジカル重合反応が長時間に及ぶこととなり、硬化不良となる可能性が高い。
本発明において使用し得る色素としては、人工爪用色素の中でも紫外線によって退色や変色を発生しやすい、つまり、耐光性が強くない色素である。そのような色素としては有機顔料、有機染料及び無機顔料のいずれから選択されてもよく、以下のものを採用することができる。
褐色201号、黒色401号、紫色201号、紫色401号、青色1号、青色2号、青色201号、青色202号、青色203号、青色204号、青色205号、青色403号、青色404号、緑色201号、緑色202号、緑色204号、緑色205号、緑色3号、緑色401号、緑色402号、黄色201号、黄色202号−(1)、黄色202号−(2)、黄色203号、黄色204号、黄色205号、黄色4号、黄色401号、黄色402号、黄色403号−(1)、黄色404号、黄色405号、黄色406号、橙色201号、橙色203号、橙色204号、橙色205号、橙色206号、橙色207号、橙色401号、橙色402号、橙色403号、赤色102号、赤色104号−(1)、赤色105号−(1)、赤色106号、赤色2号、赤色201号、赤色202号、赤色203号、赤色204号、赤色205号、赤色206号、赤色207号、赤色208号、赤色213号、赤色214号、赤色215号、赤色218号、赤色219号、赤色220号、赤色221号、赤色223号、赤色225号、赤色226号、赤色227号、赤色228号、赤色230号−(1)、赤色230−(2)、赤色231号、赤色232号、赤色3号、赤色401号、赤色405号、赤色501号、赤色502号、赤色503号、赤色504号、赤色505号、赤色506号、酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、マンガンバイオレット、カーボンブラック。
上記の色素のなかでも、赤色202号、赤色226号、赤色405号、赤色104号−(1)、黄色4号、黄色203号、青色1号、青色404号、紫色201号を使用することが好ましい。
本発明において光硬化性組成物に含有させるキノン化合物系重合禁止剤としては、メトキノン、ハイドロキノン等である。
これらの重合禁止剤は本発明の光硬化性人工爪組成物中500〜5000ppm、好ましくは1000〜4500ppmとなるように配合することができる。5000ppmを超えると、光重合時における反応性が悪化し、500ppm未満であると、硬化された光硬化性人工爪組成物の退色・変色が発生しやすくなる。
使用できる顔料及び染料の種類、及びそれらの含有量としては、紫外線の照射による硬化を阻害しない程度のものとすることが必要である。
本発明の光硬化性人工爪組成物は、使用者自身の爪の表面にサンディングを施すことなく、又は施した上で塗布することができる。必ずしも爪表面に凹凸を形成させる必要がない他は、公知の紫外線硬化型の光硬化性人工爪組成物と同様の方法により爪表面に塗布することができる。また、爪へのベースコート層(下地層)として、あるいは中間層、さらにトップコート層として使用することができる。
そのため、本発明の光硬化性人工爪組成物は筆等の塗布具によって十分に塗布することができる程度の粘度を有すればよい。もちろん、爪表面に本発明の光硬化性人工爪組成物を塗布後、硬化前に小さな飾りや粉体等を被膜表面に付着させることも可能である。
また、シートの片面に本発明の未硬化の光硬化性人工爪組成物からなり、かつ爪の形状を有する層を設けておき、この層を爪表面に重ねるようにして付着させ、この光硬化性人工爪組成物からなる層からシートを剥離するか又は剥離せずに、紫外線を照射して硬化することもできる。このようなシート表面に予め光硬化性人工爪組成物からなる層を設けておけば、使用時に筆等の塗布具を使用することなく、爪の表面に均一かつ正確な模様を被覆することが可能である。そして使用後においても該塗布具を洗浄等する必要がない。
被覆される爪は、人の手の爪と足の爪のいずれでもよく、犬や猫などの動物の爪でも良い。
塗布後の光硬化性人工爪組成物の硬化に関しても公知の紫外線硬化用の装置を用いて行うことができる。含有される化合物や顔料等の成分によって、硬化に必要な照射エネルギーは異なるものの、その光照射による照射エネルギー(積算光量)は、5mJ/cm2以上1000mJ/cm2以下であるのが好ましく、10mJ/cm2以上800mJ/cm2以下であるのがより好ましい。照射エネルギーがこの範囲内であれば、十分な密着性および耐擦性を有するネイルアートが得られる。
光源としては、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、紫外線発光ダイオード(UV−LED)、紫外線レーザーダイオード(UV−LD)等の公知の紫外線の光源を用いることができる。
その中でも、小型、高寿命、高効率、低コストの観点から、紫外線発光ダイオード(UV−LED)および紫外線レーザーダイオード(UV−LD)が好ましい。
<被膜の評価>
(硬化性)
光硬化性人工爪組成物を100μmの厚みとなるようにシート上に塗布し、32WLEDライトにより20秒硬化させた。
硬化された被膜をウッドスティックで擦り、破損の程度を評価した。
評価:5 破損が見られない。
3 僅かに破損が見られる。
1 著しい破損が見られる。
光硬化性人工爪組成物を100μmの厚みとなるようにシート上に塗布し、32WLEDライトにより20秒間硬化させた。
硬化された被膜の一部を露光部とし、一部を遮光部として、通常露光条件下で連続3日間放置し、変色の程度を評価した。
評価:5 露光部と遮光部には差がない。
3 露光部と遮光部にはわずかな差があり、露光部は少し退色していた。
1 露光部と遮光部には大きな差があり、露光部は退色していた。
オリゴマーB :ウレタンアクリレートオリゴマー(重量平均分子量:3500、アクリ ロイル基に基づく官能基数2)
IBXA :イソボルニルアクリレート
PPEOA :ポリペンタエリスリトールオクタアクリレート
光重合開始剤A:1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン
光重合開始剤B:2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシド
重合禁止剤 :メトキノン
これに対し、重合禁止剤の濃度が高すぎる比較例1〜6によると、かえって十分な変色防止性を発揮することができず、3官能以上の多官能(メタ)アクリル系モノマーを含有しないか、及び/又はウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーを含有しない、比較例7〜9によれば十分な硬化性を発揮することができなかった。
Claims (1)
- ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、1分子中に3以上の(メタ)アクリレート基を有する(メタ)アクリル系モノマー、光重合開始剤及び色素を含有し、さらにキノン化合物系重合禁止剤を500〜5000ppm含有する光硬化性人工爪組成物。
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