JPH10511998A - 人の手入れ用のビニルピロリドンとn−3,3−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドとの実質的に均一な共重合体の製造方法 - Google Patents

人の手入れ用のビニルピロリドンとn−3,3−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミドとの実質的に均一な共重合体の製造方法

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JPH10511998A JP8520466A JP52046696A JPH10511998A JP H10511998 A JPH10511998 A JP H10511998A JP 8520466 A JP8520466 A JP 8520466A JP 52046696 A JP52046696 A JP 52046696A JP H10511998 A JPH10511998 A JP H10511998A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、20〜99重量%のビニルピロリドン(VP)および1〜80重量%のN−3,3−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMA)、好ましくは50〜95重量%のVPおよび5〜50重量%のDMAPMA、最も好ましくは重量比で約80:20のVPおよびDMAPMAを含有し、約200,000〜1,500,000の重量平均分子量を有する実質的に均一な共重合体を、固形分レベルが溶液の5〜20重量%、好ましくは約10〜15重量%であり、約5,000〜80,000cps、好ましくは約10,000〜70,000cpsの粘度を有する前記均一な共重合体の透明低粘度水溶液として製造する方法を提供する。本発明方法によって得られた水溶液は、同じ組成を有する不均一な共重合体または関連する現存の商業製品と比較した場合に、粘度が低く、透明度が良好であり、かつカール維持性(保持性)の向上しているヘアケア製品を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 人の手入れ用のビニルピロリドンとN−3,3−ジメチルアミノプロピル メタクリルアミドとの実質的に均一な共重合体の製造方法 1.発明の背景 本発明は、所定の組成を有するビニルピロリドン(VP)とN−3,3−ジメ チルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMA)との実質的に均一な共重 合体、およびヘアスタイリング用およびヘアケア用に用いられる前記共重合体の 透明低粘度水溶液に関するものである。 2.従来技術の説明 現在ビニルラクタムを含有する数種類の合成重合体が、化粧用配合物、特にヘ アケア製品に使用され、該製品にボディー、セット維持性(retention)およびコ ンディショニング性を与えている。 この分野における代表的な文献としては、米国特許第3,914,403号; 同第3,954,960号;同第4,057,533号;同第4,210,16 1号;同第4,586,518号;同第4,753,793号;同第4,764 ,363号;同第4,834,968号;同第4,842,850号;同第4, 902,499号;同第4,906,459号;同第4,923,694号;同 第4,963,348号;同第4,983,377号;同第5,011,895 号および同第5,015,708号;および国際公開公報91/15186;同 91/15185;欧州特許出願公開明細書0412704A2;同04127 07A1;および特開昭57−126409(JP57126409)がある。 一般的に、これらの合成重合体は、選定した量の数種類の単量体を一緒に反応 させる「ワンポット(one-pot)」重合方法により製造される。これらのワンポッ ト重合体の組成は、装入した単量体の組成と同じであると考えられていた。しか し、実際には、このような重合方法は、種々の組成の重合体と、このほかに不確 定な量のホモポリマーおよび望ましくない共重合体との混合物を生成できるにす ぎない。 従って、本発明の目的は、ビニルピロリドン(VP)とN−3,3−ジメチル アミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMA)との実質的に均一な共重合体 を製造する方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、VPとDMAPMAとの均一な共重合体であって、その 組成範囲がVP20〜99重量%およびDMAPMA1〜80重量%、好ましく はVP50〜95重量%およびDMAPMA5〜50重量%、最も好ましくはV P約80重量%およびDMAPMA約20重量%である共重合体の透明低粘度水 溶液であって、固形分レベルが前記水溶液の5〜20重量%、好ましくは約10 〜15重量%であり、約5,000〜80,000cps、好ましくは約10, 000〜70,000cpsの粘度を有する水溶液を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は、所定の組成範囲のVPとDMAPMAとの実質的 に均一な共重合体の透明低粘度水溶液であって、選定した固形分レベルを有し、 ヘアスタイリング組成物に配合した際に使用者に向上したコンディショニング性 、固定性(fixative property)および毛髪保持性を与える水溶液を提供すること にある。発明の概説 本発明は、20〜99重量%のビニルピロリドン(VP)と1〜80重量%の N−3,3−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(DMAPMA)、好ま しくは約50〜95重量%のVPと約5〜50重量%のでDMAPMA、最も好 ましくは約80重量%のVPと約20重量%のDMAPMAとの実質的に均一な 共重合体であって、約200,000〜1,500,000の重量平均分子量を 有する共重合体を製造する方法、および前記均一な共重合体の透明低粘度水溶液 であって、該水溶液の5〜20重量%、好ましくは約10〜15重量%の固形分 レベルを有し、約5,000〜80,000cps、好ましくは約10,000 〜70,000cpsの粘度を有する水溶液を製造する方法を提供する。 本発明方法によって得られる共重合体溶液は、同じ組成を有する不均一な共重 合体の溶液、または関連する商業製品の溶液より、粘度が小さく、透明度が良好 である。ヘアスタイリング組成物に配合した場合に、本発明の均一な重合体の溶 液は、また、使用中のカール維持性(保持性)を改善する。図面の簡単な説明 図1は、固形分が15%である80:20重量%のVP/DMAPMA共重合 の反応混合物について、未反応のVPおよびDMAPMAのパーセントを時間に 対してプロットした不均一法(ワンポイント法)のグラフである。 図2は、固形分が15%である80:20重量%のVP/DMAPMA共重合 体の水溶液を製造する際の、未反応のVPおよびDMAPMAのパーセントを時 間に対してプロットした本発明の均一法のグラフである。発明の詳説 本発明は、所定の組成を有するビニルピロリドンとN−3,3−ジメチルアミ ノプロピルメタクリルアミドとの実質的に均一な共重合体を製造する方法を提供 する。 この方法では、前記共重合体の反応性の小さい単量体(VP)を、適当な反応 温度、一般的に約50〜80℃、好ましくは55〜75℃において、反応器に予 め装入する。次いで、VPが装入されている前記反応器内に、反応性のより大き い単量体(DMAPMA)を、VP消失速度に相当する速度で、インクリメント として(incrementally)導入する。 実質的に全てのVP単量体が消費されてしまう前に、所定の全量のDMAPM Aが添加されるので、両単量体は反応して所望のVP:DMAPMA組成比の実 質的に均一な共重合体を生成することができる。従って、所望の共重合体組成の 計画通りの単量体比に近い組成を有し、かつ共重合体の2つの個々の単量体ユニ ットが重合体骨格に沿って均一な鎖中に実質的に不均一に分布している構造を有 する共重合体が得られる。たとえば、VP/DMAPMAモル比6:1にほぼ同 等であるVP/DMAPMA重量比80:20の共重合体の場合には、本発明の 均一な共重合体は、実質的にVP−VP−VP−VP−VP−VP−DMAPM A−VP−VP−VP−VP−VP−VP−DMAPMA・・・に相当する単量 体分布を有する。 本発明方法において予め装入する物質は、そのなかに、若干のDMAPMA、 一般的に所定の共重合体組成にとって必要な全DMAPMA量の10%未満であ って、均一な重合プロセスに影響を及ぼさない量のDMAPMAを含有すること ができる。しかし、なお、VPを予め装入した後のDMAPMA添加速度は、共 重合中のVP消失速度と実質的に同じ速度になるようにすることが必要である。 所望の合致したVP反応速度を達成するためのDMAPMA添加スケジュール は、次のようにして決める。 VPとDMAPMAとの均一な共重合体を製造するためのDMAPMA添加ス ケジュールの決定 .先ず、VPとDMAPMAとのワンポット共重合を、次のようにして行な った:実施例1 気体入口、液体入口、温度計および冷却器を装着した2リットル樹脂製容器内 に、VP(215g)、DMAPMA(54g)、および脱イオン水(1530 g)を装入した。次いで、 窒素流をこの溶液にバブリングさせ、反応中この窒 素流を維持した。この溶液を漸次68℃に加熱し;次いで触媒として0.25m lのルパーソル(Lupersol,商品名)11(t−ブチルペルオキシピバレート) を添加し;次いでさらに0.25mlのこの触媒を10分後に添加し;0.25 mlのこの触媒をさらに6回それぞれ30分かけて添加した。全添加を4時間に わたって行った。 この反応混合物から定期的に試料を採取した後に、このワンポット反応の過程 中に存在する残留単量体の相対的パーセントの量を、ガスクロマトグラフィー分 析によって測定した。次いで、得られた分析データを図1にグラフとして示した 。 図1に示すように、DMAPMAはVPより著しく迅速に反応した。従って、 240分後に、DMAPMAはすべて消費されたが、残っているVP単量体はな おホモポリメリゼーションに使用することができた。従って、生成した共重合体 は、予め装入した2種の単量体の量によって選定された所望の単量体比とは異な る組成を有していた。このような実験条件下に、得られた重合体生成物は、ポリ ビニルピロリドンであるホモポリマーと、組成不明のVP/DMAPMA共重合 体との複雑な混合物であった。 .均一な共重合体を生成するには、DMAPMAに関する反応速度と時間と の関係を示す曲線が、VPに関する反応速度曲線と実質的に一致または合致する ことが必要である。これを達成するには、VPを予め装入し、その後この予め装 入したVPに、図1のデータを解析することによって決まる供給スケジュールで 、実質的にすべてのDMAPMAを供給する。重合時間tにおいて供給すべきD MAPMA単量体(%)は、4種の調節可能なパラメータa1,a2,a3および a4を有する下記の非対称二重シグマ分布式Atから求められる: 上式において、 t=共重合時間(分)であり、 a1は分布の中心を決めるパラメータであり; a2は分布の幅に影響を及ぼすパラメータであり; a3は分布の上昇部分を決めるパラメータであり; a4は分布の下降部分を決めるパラメータである。 上式において、 N=重合が完了した時間である。 図1のDMAPMA曲線をVP曲線に合致させるには、a1,a2,a3および a4の値に対して「最初の推測(initial guess)」を行う。これらの推測値をAt 式に代入し、時間tにおいて供給すべきDMAPMA(%)を計算する。次いで 、このスケジュールに従って重合反応を行う。この重合反応において存在する未 反応DMAPMA(%)は、おそらく、同じ時間tにおける未反応VP(%)と 合致しない。時間tにおける未反応DMAPMA(%)が多すぎる場合には 、上述のAt式におけるa3(上昇性(ascendency))の値を増大させ、a4(下降 性(descendency))の値を減少させ、a1(中心)の値を減少させ、a2(幅)の 値を減少させる。その逆に、a1〜a4の最初の推測値がDMAPMAについて速 すぎる反応速度を与える場合には、a1〜a4の最初の推測値を上述とは反対の方 向に変化させる。 次いで、これらのパラメータの新しい値を使用して、新しい供給スケジュール を決める。この供給スケジュールを使用してさらに重合を行い、上述のパラメー タ調節方法を繰り返す。 このパラメータ調節方法は、曲線に対するデータの「相互整合(interactive fitting)」として知られている。このような相互整合を4〜5回行った後に、 実験で得られるVP曲線とDMAPMA曲線とは、図2に示すように、満足でき る程度に合致する。 図2における合致するDMAPMA曲線は、全重合期間にわたる適当なDMA PMA供給スケジュールを計算するのに使用したa1,a2,a3およびa4の少な くとも1組の値(相互整合法におけるパラメータの最後の組)から得ることがで きる。パラメータのこのような1組は次の通りである: a1=17 a2=28 a3= 2 a4=40 .このような利用できる適当なDMAPMA供給スケジュールを使用して、 次の実施例2に記載したように、VPとDMAPMAとの均一な共重合体を製造 した。実施例2 VPとDMAPMAとの均一な共重合体の製造 この方法では、216gのビニルピロリドン(再結晶物質)および580gの 脱イオン水を水ジャケット付2リットル樹脂製フラスコに装入した。 このフラスコに、いかり形かきまぜ機に連結したオーバーヘッドかきまぜ機、 溶解空気除去のための吹き込み用窒素入口および温度調節装置に連結した熱電対 を装着した。温度を調節した浴から加熱した水を樹脂製フラスコのジャケット中 に通すことにより、温度を60℃に上げた。設定流量でDMAPMAを送給する ように設定できる機械式注入ポンプを、ポリプロピレン管により反応器に連結し た。 この注入ポンプからDMAPMA反応体を、54gのDMAPMAを水に溶解 した1リットル溶液として、次の供給スケジュールに従って添加した: 全反応中に添加した全添加量は、VP(216g)、DMAPMA(54g) および水(1530g)であった。 ルパーソル(商品名)11(t−ブチルペルオキシピバレート、アトケミ(At ochem)、NA)開始剤の添加を、初期反応部分を通じて種々の間隔で行った。0 .25mlの開始剤の添加を、0分、10分、40分、70分、100分、14 0分および180分で行った。210分および240分では、0.25mlのバ ゾ(VAZO,商品名)501(4,4′−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、日 本、和光純薬工業(Wako Pure Chemical Industries, Ltd))を添加して残ってい るビニルピロリドン単量体の反応を完結させた。このために、反応を全体で10 時間にわたって進行させた。この最後の期間中に、温度を75℃に上昇し、この 温度を反応が完結するまで維持した。 生成物を、重量比80:20の実質的に均一なVP/DMAPMA共重合体の 、固形分レベル15%の透明で中程度に粘稠な水溶液として排出した。残留ビニ ルピロリドン含有量は<0.1%であった。 上述の操作を繰り返して、選定した共重合体組成に対する最適化されたDMA PMA供給スケジュールを、特定の固形分、規定された重合温度、溶媒レベルお よび開始剤量において得た。 下記の表1は、本発明の均一な共重合体の溶液を同じ組成の不均一な共重合体 の溶液と比較した場合における、本発明の均一な共重合体の溶液の低い粘度およ び向上した透明度という有利な物理的性質を示す。 ヘアスタイリング組成物 本発明の実質的に均一な共重合体は、洗い落とすことができる(rinse off)水 ベースのヘアスタイリング製品およびコンディショニング製品のような多機能の ヘアケア(hair care)製品において、またムースヘアケア製品において、特別な 使用効果を有する。本発明の共重合体は、このような組成物中に濃厚物またはゲ ルとして含有させることができ、また、自作動ポンプ式ヘアスプレーとして使用 することができ、あるいは噴射剤と共にエーロゾル製品中に含有させることがで きる。これらの製品について、この技術分野において知られている種々のアクチ ュエータ装置および包装装置を使用することができる。 このようなヘアスタイリング製品は、ヘアスタイリング組成物中に配合した場 合に、同じ単量体から不均一法で製造された共重合体と比較した場合に、毛髪保 持性(カール維持性)および毛髪の剛さ(hair stiffnees property)を有意に改 善すると共に、向上したヘアコンディショニング性(もつれ除去性、フライアウ エイ(flyaway)性および適合性(compatibility))を維持する。 本発明のヘアスタイリング組成物 ヘアスタイリングゲル 重量(g) (a) 均一なVP/DMAPMA(80:20) 共重合体(15 %水溶液として) 5.00 (b) ヒドロキシエチルセルロース(ナトロソル (Natrosol 、登録商標)250 NHR-Aqulon) 0.50 (c) トリエタノールアミン(99 %)(TEA) 0.20 (d) 脱イオン水 十分な量 製 造 1.(d)を85℃に加熱する。 2.十分混合しながら(b)を添加する。 3.迅速に混合しながら(a)を添加する。 4.(c)で中和する。 ヘアスタイリングムース 重量(g) (a) 均一なVP/DMAPMA(80:20) 共重合体(15 %水溶液として) 5.00 (b) ココイル(cocoyl)イソチオン酸ナトリウム (イケポン(Igepon 、登録商標)AC-78 Rhone-Poulenc) 0.75 (c) 乳化性ワックス (ポロワックス (Polowax 、登録商標) A-31 Croda) 0.15 (d) プロピレングリコール、ジアゾリジニル尿素、 メチルパラベンおよびプロピルパラベン( ゲルマベン (Germaben ,登録商標) II-Sutton(ISP)) 0.25 (e) ダイメル(Dymel、登録商標)152A(1,1-ジフルオロエタン) 4.00 (f) ハイドロカーボン A-17(n-butane) 4.00 (g) 水 十分な量 製 造 1.かきまぜかつ55〜60℃に加熱しながら、(a)を(g)に添加する。 2.55℃で混合しながら(b)を添加する。冷却を開始する。 3.(c)を添加し、迅速に混合する。 4.25℃に冷却し、(d)を添加する。 5.加圧した容器内に装入し、(e)および(f)を添加する。 下記の表2は、本発明の均一な共重合体を含有するヘアスタイリング組成物( ゲル)を使用した場合の有利なカール保持性を、不均一な共重合体と比較して示 す。 本発明をそのいくつかの具体例について説明したが、この技術分野の技術の範 囲内に属する変更および修正を行うことができる。従って、本発明は後述の請求 の範囲のみによって限定されるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U G),AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,C A,CH,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI ,GB,GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LK,LR,LT,LU,LV,MD,M G,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO ,RU,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TT, UA,UZ,VN (72)発明者 アンダーソン ロウエル アール アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07960 モーリスタウン サンダーランド ドライヴ 27 (72)発明者 ハーディ ユージン イー アメリカ合衆国 ニュージャージー州 08816 イースト ブランスウィック ハ ーバート ドライヴ 45 (72)発明者 リューヴェン ヤキル アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07052 ウェスト オレンジ クウォリー テラス 14

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.ビニルピロリドン(VP)とN−3,3−ジメチルアミノプロピルメタクリ ルアミド(DMAPMA)との実質的に均一な共重合体であって、その組成範囲 がVP20〜99重量%およびDMAPMA1〜80重量%であり、約200, 000〜約1,500,000の重量平均分子量を有する共重合体の透明低粘度 水溶液であって、約5〜20%の固形分および約5,000〜80,000cp sの粘度を有する水溶液を、遊離基の存在下に水中で前記単量体を重合させるこ とにより製造するに当たり、 (a)適当な重合温度において、所定量のVPおよび水を、反応器に予め装 入し、 (b)前記反応器内に、VP消失速度に相当する所定の速度で、所定の期間 にわたってDMAPMAを導入する ことを特徴とするビニルピロリドンとN−3,3−ジメチルアミノプロピルメ タクリルアミドとの実質的に均一な重合体の透明水溶液を製造する方法。 2.DMAPMAを水中に導入することを特徴とする請求の範囲1記載の方法。 3.前記重合温度が約50〜80℃であることを特徴とする請求の範囲1記載の 方法。 4.前記VP:DMAPMA重量比が約50〜95%対約5〜50%であること を特徴とする請求の範囲1記載の方法。 5.前記固形分が約10〜15%であることを特徴とする請求の範囲1記載の方 法。 6.前記粘度が約10,000〜70,000cpsであることを特徴とする請 求の範囲5記載の方法。 7.さらに、追加の遊離基開始剤と共に後加熱して残留VP量を<0.1%に減 少させることを特徴とする請求の範囲1記載の方法。 8.実質的にすべての出発VPが所要の共重合体に共重合されるまで、DMAP MAを導入することを特徴とする請求の範囲1記載の方法。 9.前記遊離基開始剤がt−ブチルペルオキシピバレートであることを特徴とす る請求の範囲1記載の方法。 10.前記追加の遊離基開始剤が4,4′−アゾビス(4−シアノ吉草酸)である ことを特徴とする請求の範囲7記載の方法。 11.前記予め装入したもののなかに10%以下のDMAPMAを含有させること を特徴とする請求の範囲1記載の方法。 12.VPとDMAPMAとの実質的に均一な共重合体であって、その組成比がV P20〜99重量%対DMAPMA1〜80重量%であり、約200,000〜 約1,500,000の平均分子量を有する共重合体の透明水溶液であって、約 5〜20%の固形分および10,000〜80,000cpsの粘度を有する水 溶液であることを特徴とする透明水溶液。 13.前記組成比がVP約50〜95重量%対DMAPMA約5〜50重量%であ ることを特徴とする請求の範囲12記載の透明水溶液。 14.前記固形分が約10〜15%であることを特徴とする請求の範囲12記載の 透明水溶液。 15.前記粘度が約10,000〜70,000cpsであることを特徴とする請 求の範囲14記載の透明水溶液。 16.前記組成比が重量比で約80:20であることを特徴とする請求の範囲12 記載の透明水溶液。 17.請求の範囲1記載の方法によって得られたものであることを特徴とする生成 物。 18.VPとDMAPMAとの均一な共重合体であって、その組成比がVP20〜 99重量%対DMAPMA1〜80重量%である共重合体を含有することを特徴 とするヘアスタイリング組成物。 19.前記均一な共重合体が請求の範囲1記載の方法によって製造された共重合体 であることを特徴とする請求の範囲18記載のヘアスタイリング組成物。 20.実質的に異なる反応速度を有する少なくとも2種の単量体の実質的に均一な 重合体であって、選定した組成を有する重合体を前記単量体を重合させることに よって製造するに当たり、 (a)前記選定した組成に従った量で反応速度の最も遅い前記単量体の全量 を、単独あるいは反応速度の比較的速い1種または2種以上の前記単量体の一部 分と共に予め装入し、 (b)反応速度の比較的速い1種または2種以上の前記単量体を、重合前に 下記の式1および2によって各単量体について求めた各単量体に特定の供給スケ ジュールで、反応器内に独立にかつインクリメントとしてまたは連続的に導入す る ことを特徴とする少なくとも2種の単量体の実質的に均一な重合体の製造方法 。 式1 (上式において、 Aj(t)は各単量体についての4種の調節可能なパラメータa1、a2、a3 およびa4を有し; a1は分布の中心を決めるパラメータであり; a2は分布の幅に影響を及ぼすパラメータであり; a3は分布の上昇部分を決めるパラメータであり; a4は分布の下降部分を決めるパラメータであり; t=共重合時間(分)である);および 式2 (上式において、N=全重合反応時間である) 上述の式において、a1、a2、a3およびa4の1組の決められた値は 、前記特定の供給スケジュールを与え、かつ反応速度の最も速い単量体について の消失時間対時間の関係を示す曲線と反応速度の比較的遅い1種または2種以上 の単量体のそれぞれについての消失速度とを、図2に示すように確実に実質的に 一致させる。 21.前記単量体がVPおよびDMAPMAであることを特徴とする請求の範囲2 0記載の方法。
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