JPH1171435A - カチオン性基含有共重合体及び増粘剤 - Google Patents
カチオン性基含有共重合体及び増粘剤Info
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- JPH1171435A JPH1171435A JP28517697A JP28517697A JPH1171435A JP H1171435 A JPH1171435 A JP H1171435A JP 28517697 A JP28517697 A JP 28517697A JP 28517697 A JP28517697 A JP 28517697A JP H1171435 A JPH1171435 A JP H1171435A
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Abstract
の高い吸着性を有し、増粘剤として化粧品等に配合した
場合、非常に良好な使用感を発現する共重合体の提供。 【解決手段】 イオン交換水に 0.5重量%になるように
添加したときの25℃での粘度が、シェアレート 1 sec-1
の時 0.3〜20Pa・sec、シェアレート10sec-1の時0.01〜
5Pa・sec で、かつシェアレート 1 sec-1の時の粘度が
シェアレート10sec-1の時の粘度より高いカチオン性基
含有共重合体、特にカチオン性基含有ビニル単量体と、
N,N−ジメチル(メタ) アクリルアミド、N,N−ジエチル
(メタ)アクリルアミド等の親水性ノニオン性基含有ビ
ニル単量体と、少なくとも2個のビニル基を分子中に有
する架橋性ビニル単量体を必須構成単量体とし、ラジカ
ル重合することにより得られるカチオン性基含有共重合
体及びそれよりなる増粘剤。
Description
共重合体及びそれよりなる増粘剤に関する。さらに詳し
くは、化学品、化粧品などの添加剤、特に良好な使用感
を有する増粘剤として好適に使用できるカチオン性基含
有共重合体及びそれよりなる増粘剤に関するものであ
る。
様々な産業分野において種々の増粘剤が利用されてい
る。このような増粘剤としては、たとえば、カルボキシ
メチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、デンプン、キサンタンガム、アルギン酸
ナトリウムなどの天然系高分子が知られている。しかし
これらは、一般的にチキソトロピー性に乏しく、化粧品
用添加剤として用いた場合、塗布性は余り良くない。
リアクリル酸架橋ポリマーのアルカリ金属塩が開示され
ているが、この場合は、チキソトロピー性があり塗布性
も悪くないが、感触的に余り好ましくなく、特に毛髪等
に塗布した場合は顕著である。
性ビニル単量体と、N−ビニル型のノニオン性モノマー
とを架橋剤の存在下で共重合してできた化合物が提案さ
れている。しかしこの公報に記載の架橋剤では、N−ビ
ニル型のノニオン性モノマーと良好な共重合性を持た
ず、ポリマー分子鎖に対して、架橋点が重合初期から終
了まで均一に導入されにくい。このため、架橋剤が有効
に使用されず十分に架橋されないため、水に添加した場
合、非常に不均一なゲルになりやすい。
3772号公報には、アミン含有(メタ)アクリル系モノマ
ー、その他のビニルモノマーなどを架橋剤の存在下で重
合してから、中和した化合物が提案されているが、この
場合、ポリマー中のアミノ基を酸化合物などで中和して
カチオン化するため、系中のpH等によりハイドロゲルの
チキソ性が大きく変化しやすい。また前記化合物を化粧
品用の添加剤として使用した場合、高い使用性(塗布時
にのばしやすいこと、ハイドロゲルの残留感が強いこ
と)を有するものではなかった。
は、優れたチキソトロピー性及び皮膚、毛髪等への高い
吸着性を有し、化粧品等に配合した場合、非常に良好な
使用感(塗布時ののばしやすさ、ハイドロゲルの残留物
の感触が良好等)を発現する共重合体及びそれよりなる
増粘剤を提供することにある。
を解決すべく鋭意研究を行った結果、特定のチキソトロ
ピー性を示すカチオン性基含有共重合体が皮膚、毛髪等
への高い吸着性を有し、増粘剤として化粧品等に配合し
た場合、非常に良好な使用感(塗布時ののばしやすさ、
ハイドロゲルの残留物の感触が良好等)を発現すること
を見出し、本発明を完成した。
%になるように添加したときの25℃での粘度が、シェア
レート 1 sec-1のとき、 0.3〜20Pa・sec であって、シ
ェアレート 10sec-1のとき、0.01〜5Pa・sec であり、
かつシェアレート 1 sec-1のときの粘度がシェアレート
10sec-1のときの粘度より高いことを特徴とするカチオ
ン性基含有共重合体及びそれよりなる増粘剤を提供する
ものである。
量体の少なくとも1種と、一般式(I)又は(II)で表
される親水性ノニオン性基含有ビニル単量体の少なくと
も1種と、少なくとも2個のビニル基を分子中に有する
架橋性ビニル単量体の少なくとも1種とを必須構成単量
体とし、ラジカル重合することにより得られることを特
徴とするカチオン性基含有共重合体及びそれよりなる増
粘剤を提供するものである。
し、R2及びR3は同一又は異なって、水素原子又は炭素数
1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基又はアルケ
ニル基を示す。〕
は同一又は異なって、式 -(CH2)n- (nは2〜6の整数を
示す)で表される基を示し、B は -O-又は -CH2-基を示
す。〕
て詳細に説明する。
チオン性基含有共重合体は、本発明が所望する良好な使
用感を発現する為に、イオン交換水に 0.5重量%になる
ように添加したときの25℃での粘度が、シェアレート 1
sec-1のとき、 0.3〜20Pa・sec であって、シェアレー
ト10sec-1のとき、0.01〜5Pa・sec であり、かつシェ
アレート 1 sec-1のときの粘度がシェアレート 10sec-1
のときの粘度より高いようなチキソトロピー性を示すこ
とが必要である。粘度挙動が上記範囲をはずれる共重合
体では皮膚等へ塗布しにくくなったり、皮膚への残留感
が感じられず、良好な使用感を得ることができない。
好ましい粘度挙動は、イオン交換水に0.5重量%になる
ように添加したときの25℃での粘度が、シェアレート1
sec-1のとき、 0.4〜10Pa・secであって、シェアレート
10sec-1のとき、0.05〜3Pa・sec であり、かつシェア
レート 1 sec-1のときの粘度がシェアレート10sec-1の
ときの粘度より高いものである。
うに添加した時の25℃での水溶液について動的粘弾性に
よって得られる物性値が、周波数6.28rad/sec 、ひずみ
1%の時、複素弾性率が1N/m2 以上 300N/m2 以下、
損失正接(tanδ)が2以下、好ましくは 1.5以下、更に
好ましくは1以下であって、周波数6.28 rad/sec、ひず
み 500%の時、複素弾性率が0.01N/m2 以上30N/m2 以
下、損失正接(tanδ)が1以上である場合に非常に良好
な使用感を発現させ得る。
は、エタノール、イソプロピルアルコール等の親水性溶
媒の増粘(チキソトロピー性の付与)も可能である。こ
れらオルガノゲルにおいて、本発明が所望する良好な使
用感を発現するためには、エタノールに 2.0重量%にな
るように添加したときの25℃での粘度が、シェアレート
1 sec-1のとき、 0.3〜20Pa・sec であって、シェアレ
ート 10sec-1のとき、0.01〜5Pa・sec であり、かつシ
ェアレート 1 sec-1のときの粘度がシェアレート 10sec
-1のときの粘度より高いようなチキソトロピー性を示す
ことが好ましい。
含有共重合体は、水系媒体もしくは炭素数1〜3の低級
アルコール(エタノール、イソプロピルアルコール等)
の親水性媒体又はこれらの混合媒体中における増粘剤と
して極めて有用である。
基含有共重合体としては、例えば、カチオン性基含有ビ
ニル単量体の少なくとも1種と、上記一般式(I)又は
(II)で表される親水性ノニオン性基含有ビニル単量体
から選ばれる少なくとも1種と、少なくとも2個のビニ
ル基を分子中に有する架橋性ビニル単量体の少なくとも
1種とを必須構成単量体とし、ラジカル重合することに
より得られる、カチオン性基含有共重合体が挙げられ
る。このようなカチオン性基含有共重合体について以下
に説明する。
のカチオン性基含有共重合体を構成する単量体のうち、
カチオン性基含有ビニル単量体としては、ジメチルアミ
ノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル
(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノエチル(メ
タ)アクリレート、ジイソプロピルアミノエチル(メ
タ)アクリレート、ジブチルアミノエチル(メタ)アク
リレート、ジイソブチルアミノエチル(メタ)アクリレ
ート、ジt−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレー
ト、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、
ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジプ
ロピルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジイソ
プロピルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジブ
チルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジイソブ
チルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジt−ブ
チルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のジアル
キルアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル又は
(メタ)アクリルアミド類、ジメチルアミノスチレン、
ジメチルアミノメチルスチレン等のジアルキルアミノ基
を有するスチレン類、4−ビニルピリジン、2−ビニル
ピリジン等のビニルピリジン類、N−ビニルイミダゾー
ル等のN−ビニル複素環化合物類、アミノエチルビニル
エーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル等のビ
ニルエーテル類などのアミノ基を有する単量体の酸中和
物あるいは4級アンモニウム塩;ジメチルジアリルアン
モニウムクロライド、ジエチルジアリルアンモニウムク
ロライド等のジアリル型4級アンモニウム塩などが挙げ
られる。
して好ましいものは、一般式(III)又は(IV)で表される
化合物から選ばれる少なくとも1種である。
又は異なって、炭素数1〜4のアルキル基又はアルケニ
ル基を示し、R6は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル
基を示し、Y は -O-、-NH-又は -O-CH2CH(OH)-基を示
し、Z は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン
基を示し、X は酸の共役塩基、ハロゲン原子又は炭素数
1〜4のアルキルサルフェート基を示す。〕
原子又はメチル基を示し、R9及びR10は同一又は異なっ
て水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、X は
前記の意味を示す。〕 上記一般式(III) で表される化合物の具体例としては、
上記で例示したジアルキルアミノ基を有する(メタ)ア
クリル酸エステル又は(メタ)アクリルアミド類を酸で
中和した酸中和物あるいは4級化剤で4級化した4級ア
ンモニウム塩が挙げられ、上記一般式 (IV) で表される
化合物の具体例としては、上記で例示したジアリル型4
級アンモニウム塩が挙げられる。
しては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸、マレイン酸、
フマル酸、クエン酸、酒石酸、アジピン酸、スルファミ
ン酸、トルエンスルホン酸、乳酸、ピロリドン−2−カ
ルボン酸、コハク酸などが挙げられ、上記4級アンモニ
ウム塩を得るための好ましい4級化剤としては、塩化メ
チル、塩化エチル、臭化メチル、ヨウ化メチル等のハロ
ゲン化アルキル、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、硫酸ジ
−n−プロピル等の一般的なアルキル化剤が挙げられ
る。
合物の中でより好ましいものとしては、ジメチルアミノ
エチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル
(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メ
タ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)
アクリルアミドを前記の4級化剤で4級化した4級アン
モニウム塩、あるいはジメチルジアリルアンモニウムク
ロライドが挙げられる。ここで酸中和物モノマーは、系
のpHなどにより中和した酸の解離が起こり、ポリマー構
造が変化するため、粘度の安定性が低いという欠点を有
する。この点からも4級アンモニウム塩型モノマーがよ
り好ましい。
本発明のカチオン性基含有共重合体を構成する単量体の
うち、前記一般式(I)で表される親水性ノニオン性基
含有ビニル単量体としては、(メタ)アクリルアミド、
N−メチル(メタ)アクリルアミド、N, N−ジメチル
(メタ)アクリルアミド、N, N−ジエチル(メタ)ア
クリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミ
ド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−t
−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−イソブチル(メ
タ)アクリルアミド等が挙げられ、一般式(II)で表さ
れる親水性ノニオン性基含有ビニル単量体としては、N
−(メタ)アクロイルモルホリンなどが挙げられるが、
本発明はかかる例示のみに限定されるものではなく、ま
たこれらの親水性ノニオン性基含有ビニル単量体は、単
独または2種以上を混合して用いることができる。
量体の中では、N, N−ジ置換アクリルアミドを用いた
場合に使用感的に特に好ましく、更にはN, N−ジメチ
ル(メタ)アクリルアミド、N, N−ジエチル(メタ)
アクリルアミドが、エタノール水溶液やアニオン活性剤
水溶液をもゲル化できるため、応用範囲は広く好まし
い。
する架橋性ビニル単量体〕本発明のカチオン性基含有共
重合体を構成する単量体のうち、少なくとも2個のビニ
ル基を分子中に有する架橋性ビニル単量体としては、エ
チレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレン
グリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリ
コールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコール
ジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ
(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ
(メタ)アクリレート、1,2 −ブチレングリコールジ
(メタ)アクリレート、1,3 −ブチレングリコールジ
(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メ
タ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレー
ト、グリセリントリ(メタ)アクリレート、トリメチロ
ールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリス
リトールテトラ(メタ)アクリレート等の多価アルコー
ルの(メタ)アクリル酸エステル類;N−メチルアリル
アクリルアミド、N−ビニルアクリルアミド、N, N'
−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、ビスアクリル
アミド酢酸等のアクリルアミド類;ジビニルベンゼン、
ジビニルエーテル、ジビニルエチレン尿素等のジビニル
化合物;ジアリルフタレート、ジアリルマレート、ジア
リルアミン、トリアリルアミン、トリアリルアンモニウ
ム塩、ペンタエリスリトールのアリルエーテル化体、分
子中に少なくとも2個のアリルエーテル単位を有するス
クローゼのアリルエーテル化体等のポリアリル化合物;
ビニル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレ
ート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイルオキシプロピ
ル(メタ)アクリレート等の不飽和アルコールの(メ
タ)アクリル酸エステルなどが挙げられる。
チレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレ
ングリコールジ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼ
ン、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ペンタ
エリスリトールテトラアリルエーテルが好ましい。
ン性基含有共重合体を得るために好ましいカチオン性基
含有ビニル単量体と親水性ノニオン性基含有ビニル単量
体との配合比率は、カチオン性基含有ビニル単量体/親
水性ノニオン性基含有ビニル単量体(モル比)で、98/
2〜2/98であり、更に好ましくは60/40〜3/97であ
る。これらの単量体の配合比率がここに示した範囲を逸
脱した場合、例えばカチオン性基含有ビニル単量体の配
合比率が、ここに示した範囲より過剰になった場合に
は、チキソトロピー性に欠けるような傾向となる。また
親水性ノニオン性基含有ビニル単量体の配合比率が、こ
こに示した範囲より過剰になった場合には、低シェアレ
ート時の粘度が低くなりやすい傾向となる。
を構成する単量体中の少なくとも2個のビニル基を分子
中に有する架橋性ビニル単量体の割合は、単量体全量に
対して 0.002〜5重量%が好ましく、0.002 重量%以上
0.1 重量%未満が特に好ましい。かかる少なくとも2個
のビニル基を分子中に有する架橋性ビニル単量体の割合
が 0.002重量%未満である場合には、得られるカチオン
性基含有共重合体の架橋度が小さくなりすぎるため、該
カチオン性基含有共重合体から形成されるハイドロゲル
の粘度を高くすることができなくなり、また5重量%を
超える場合には、ハイドロゲルを手にとって触った時の
感触が硬く、すべりの悪いものが得られやすくなる。
含有共重合体は、前記の3種類のビニル単量体を必須構
成成分とする共重合体であるが、これらビニル単量体と
共重合可能な他のビニル単量体も構成成分とすることが
できる。
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、n−ペンチル(メタ)アクリレー
ト、ネオペンチル(メタ)アクリレート、シクロペンチ
ル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリ
レート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n−オ
クチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)ア
クリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレー
ト、n−デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メ
タ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ト
リデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)ア
クリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、ベ
ヘニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリ
レート、トルイル(メタ)アクリレート、キシリル(メ
タ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2
−エトキシエチル(メタ)アクリレート、2−ブトキシ
エチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシ(メタ)
アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレ
ート、3−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、2
−エトキシプロピル(メタ)アクリレート、3−エトキ
シプロピル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリ
ル酸誘導体;2−アクリルアミド−2−メチルプロパン
スルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウム、アクリル
酸、メタアクリル酸、2−スルホエチルメタクリレート
などのアニオン性基含有単量体;N−(3−スルホプロ
ピル)−N−アクリロイルオキシエチル−N, N−ジメ
チルアンモニウムベタイン、N−(3−スルホプロピ
ル)−N−メタクリロイルアミドプロピル−N, N−ジ
メチルアンモニウムベタイン、N−(3−カルボキシメ
チル)−N−メタクリロイルアミドプロピル−N, N−
ジメチルアンモニウムベタイン、N−(3−スルホプロ
ピル)−N−メタクリロイルオキシエチル−N, N−ジ
メチルアンモニウムベタイン、N−カルボキシメチル−
N−メタクリロイルオキシエチル−N, N−ジメチルア
ンモニウムベタイン等のベタイン類が挙げられる。
重合体を製造する方法については必ずしも制限はない
が、通常は水溶液重合法、逆相懸濁重合法、沈澱重合法
などの方法によることが好ましい。例えば、水溶液重合
法としては、水又は水と均一に混合可能な親水性有機溶
媒或いはこれらの混合溶媒等の溶媒中に単量体成分、架
橋剤を均一に溶解し、窒素、炭酸ガス等の不活性ガスに
よる置換等により系内の溶存酸素を除去した後、重合開
始剤を添加して反応させる方法が挙げられる。重合開始
温度は通常20〜90℃程度であり、反応時間は1〜10時間
程度である。単量体として水に溶け難い成分を使用する
場合、親水性有機溶媒を併用するのが望ましい。
は、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プ
ロピルアルコール等の低級アルコール、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサン等の環状エーテル、アセトン、アセト
ニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。これらのう
ち特に、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスル
ホキシド等が好ましい。
に溶解する過酸化物、有機又は無機過酸若しくはその
塩、アゾビス系化合物の単独或いは還元剤との組合せに
よるレドックス系のものが用いられ、それらの代表的な
例としては、例えば、t−ブチルパーオキサイド、t−
アミルパーオキサイド、クミルパーオキサイド、アセチ
ルパーオキサイド、プロピオニルパーオキサイド、ベン
ゾイルパーオキサイド、ベンゾイルイソブチリルパーオ
キサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルハイ
ドロパーオキサイド、シクロヘキシルハイドロパーオキ
サイド、テトラリンハイドロパーオキサイド、t−ブチ
ルパーアセテート、t−ブチルパーベンゾエート、ビス
(2−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート)、2,
2'−アゾビスイソブチロニトリル、フェニルアゾトリフ
ェニルメタン、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパ
ン)二塩酸塩、2,2'−アゾビス〔2−(5−メチル−2
−イミダゾリン−2−イル)プロパン] 二塩酸塩、2,2'
−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロ
パン] 二塩酸塩、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、
過硫酸アンモニウム、過酸化水素、過硫酸塩とトリエチ
ルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアニリン等
の第3級アミンとの組合せ等が挙げられる。
イド、ベンゾイルパーオキサイド、2,2'−アゾビスイソ
ブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパ
ン)二塩酸塩、2,2'−アゾビス〔2−(5−メチル−2
−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩酸塩、2,2'
−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロ
パン〕二塩酸塩、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム若
しくは過硫酸アンモニウムの単独、又はこれらの過硫酸
塩とトリエチルアミン、トリエタノールアミン若しくは
ジメチルアニリン等の第3級アミンとの組合せが好まし
い。
る重合装置としては特に制限はない。水溶液重合法で
は、例えば複数の回転する攪拌腕を有する容器が挙げら
れる。複数の回転攪拌腕を有する容器は、単量体混合物
を水溶液重合する時に重合の進行に伴い生成する含水ゲ
ル状重合体に回転攪拌腕の回転により剪断力を与え得る
ものである事が必要である。回転攪拌腕は複数個である
事が必要で、その様な容器としてたとえば双腕型ニーダ
ー(以下単にニーダーという。)の様な装置が挙げられ
る。ニーダーを使用するに際しては、二本の回転攪拌腕
を互いに逆方向に等速又は不等速で回転して使用する。
等速の場合は二本の回転攪拌腕の回転半径は互いに重な
りあう部分を有する状態で使用し、不等速の場合は二本
の回転攪拌腕の回転半径は互いに重ならない状態で使用
する。回転攪拌腕はシグマ型、S型、バンバリー型ある
いは魚尾型などのいずれも使用できる。
示すと、フタを有するニーダー中に単量体混合物の10〜
50重量%の水溶液を送入し、必要に応じて系を窒素等の
不活性気体で置換し、水溶性ラジカル重合開始剤を添加
して、常温であるいは30〜70℃に加熱して重合を開始さ
せ、重合の進行に伴い生成する含水ゲル状重合体をニー
ダーの羽根の回転による剪断力で細分化しながら重合を
完結する方法を挙げることができる。勿論本発明の範囲
がこの例により限定されるものではない。ここで用いら
れる単量体混合物水溶液の初期濃度は10〜50重量%であ
ることが好ましい。
を基準として0.01〜5モル%、好ましくは0.01〜3モル
%、特に好ましくは0.01〜1モル%の範囲である。因み
に、重合開始剤の使用量が単量体成分を基準として5モ
ル%よりも多いときは、主鎖の高分子鎖の重合度が上が
らず、架橋されない高分子鎖の割合が増し、水や有機溶
媒に溶解し易くなるために期待する性能が発揮できな
い。一方、0.01モル%よりも少ない時は重合反応の反応
率が上がらず、残留モノマーの量が増加するという難点
がある。
ル状であり、通常は回転式カッター等で粉砕し、更に、
加熱、減圧等の方法により溶媒を除去して乾燥、粉砕分
級して粉末とする。
分、架橋剤を均一に溶解し、分散剤などを用いて水と均
一に混合しない有機溶媒中に懸濁又は乳化させて重合反
応を行う。重合開始剤としては、必ずしも水溶性のもの
のみに限らず有機溶媒中に可溶なものも用いられる。こ
こで用いられる有機溶媒としては、前記のもの以外に、
例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等
の炭化水素系有機溶媒、四塩化炭素、ジクロルエタン等
のハロゲン化炭化水素系有機溶媒、アイソバー等の鉱油
等も用いられる。
ンモノステアレート、ソルビタンモノパルミテート、ポ
リビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロ
ース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチル
セルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシ
エチルセルロース、シュガーエステル(三菱化成(株)
製、商品名)等があげられる。
等は前記と同様であり、また、反応条件は必ずしも制限
はないが、概ね次の通りである。溶媒使用量:単量体水
溶液と等量〜20倍、好ましくは等量〜10倍、重合開始剤
の使用量:単量体成分を基準として0.01〜5モル%、好
ましくは0.01〜3モル%、重合開始温度:10〜90℃程
度、反応時間:1〜10時間程度である。
カチオン性基含有共重合体は、良好なチキソトピー性、
即ち、イオン交換水に 0.5重量%になるように添加した
ときの25℃での粘度が、シェアレート1 sec-1のとき、
0.3〜20Pa・secであって、シェアレート10sec-1のと
き、0.01〜5Pa・sec であり、かつシェアレート 1 sec
-1のときの粘度がシェアレート10sec-1のときの粘度よ
り高いようなチキソトロピー性を示すが、本発明におけ
る粘度は以下の方法により測定した。
含有共重合体の濃度が0.5 重量%になるようにイオン交
換水に添加して50℃で半日放置してハイドロゲルを得た
後、このハイドロゲルについて、HAAKE社製粘度
計、Rotovisco RV-20 、測定頭M10 を用い、ローターに
センサーシステムSV-DINの共軸2重円筒タイプを用い
た。ローター内に25℃で保存したハイドロゲルを10〜15
ml入れ、25℃で測定を開始した。シェアレート( se
c-1)のタイムプログラムは、2分でシェアレートを0s
ec-1から15 sec-1まで上昇させた。この間に60ポイント
のデータをソフトウェアを使って記憶させた。使用した
プログラムは、Rotation Version 2.3で、シェアレート
が1sec-1及び10sec-1のときの粘度η(Pa・sec)を算出
させた。
エタノールに添加し、粘度を測定する場合には添加濃度
を2.0 重量%とする以外はイオン交換水の場合と同様な
条件、方法で行なった。
動的粘弾性測定に関しては、以下に示す方法で行なっ
た。平均粒径が50μm以下のカチオン性基含有共重合体
の濃度が0.5 重量%になるようにイオン交換水に添加し
てハイドロゲルを調製する。これを25℃にて動的粘弾性
測定装置(Rheometrics 社製、Fluids Spectrometer RF
S-II) を用いて、Dynamic Strain Sweep (動的ひずみ掃
引)モードにて、直径50mm、ギャップ0.05mm、コーンア
ングル0.04radのコーンプレートを使用し、ひずみの周
波数を6.28rad/sec、ひずみの変化を0.5 〜500 %に設
定し、動的粘弾性測定を行なった。
的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。
循環させたシグマ型攪拌腕を2本有するステンレス製ニ
ーダー中に、ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミ
ドの塩化メチル付加物(MAPTAC:日東化学工業(株)
製) 17.58g、N, N−ジメチルアクリルアミド 71.37
g、ポリエチレングリコールジメタクリレート(NK−9
G:新中村化学(株)製)0.0429g、イオン交換水 350
gからなるあらかじめ窒素置換したモノマー水溶液を入
れ、20〜40分さらに窒素ガスを吹き込み反応系内を窒素
置換しながら、モノマー水溶液の昇温を行った。つい
で、重合開始剤として2,2'−アゾビス(2−アミジノプ
ロパン)2塩酸塩を0.22g添加した。重合開始剤を添加
してから30分〜1時間後に重合が開始し全体が柔らかい
ゲル状となった。そのまま攪拌を続け、重合開始剤を添
加してから4時間後にふたをはずし、重合を停止させ
た。餅状の内容物を取り出し、5リットルのエタノール
中で5〜10分攪拌しながら洗浄し、乾燥させた。その
後、コーヒーミル、ジェットミルで粉砕した。粉砕した
架橋粒子をハイボルターで分級し、カチオン性基含有共
重合体を得た。
ルアミドの塩化メチル付加物をメタクロイルオキシエチ
ルトリメチルアンモニウムクロライド(QDM:日東化学工
業(株)製)24.92gに、N, N−ジメチルアクリルア
ミドの量を67.41gに、ポリエチレングリコールジメタ
クリレートをペンタエリスリトールトリアリルエーテル
0.0103gに変えた以外は同様な操作を行い、カチオン性
基含有共重合体を得た。
定したところ図1に示すようなスペクトルが得られ、第
3アミド構造由来の1620〜1650cm-1(C=O 伸縮)、エス
テル結合由来の1730〜1740cm-1(C=O 伸縮)、メチル、
メチレン結合に由来の2900〜3000cm-1(CH2, CH3 伸縮)
が観察され、目的の共重合体が得られていることが示さ
れた。
アミドの塩化メチル付加物の量を 123.1gに、N, N−
ジメチルアクリルアミドの量を23.8gに、ポリエチレン
グリコールジメタクリレートの量を 0.107gに変えた以
外は、同様な操作を行い、カチオン性基含有共重合体を
得た。
ルアミドの塩化メチル付加物の量を 17.58gに、N, N
−ジメチルアクリルアミドをN, N−ジメチルアクリル
アミド67.8gとN−t−ブチルアクリルアミド4.58gと
の混合物に、ポリエチレングリコールジメタクリレート
をエチレングリコールジメタクリレート(NK−1G:新中
村化学(株)製)0.0429gに変えた以外は、同様な操作
を行い、カチオン性基含有共重合体を得た。
ルアミドの塩化メチル付加物をジアリルジメチルアンモ
ニウムクロライドの65%水溶液(DADMAC:ダイソー
(株)製) 29.85gに、N, N−ジメチルアクリルアミ
ドをN−メチルアクリルアミド57.8gに、ポリエチレン
グリコールジメタクリレートの量を0.0214gに変えた以
外は、同様な操作を行い、カチオン性基含有共重合体を
得た。
ルアミドの塩化メチル付加物をジメチルアミノエチルメ
タクリル酸ジエチル硫酸塩の80%水溶液(MOEDES:日東
化学工業(株)製) 93.42gに、N, N−ジメチルアク
リルアミドをN−アクロイルモルホリン(ACMO:興人
(株)製) 79.07gに、ポリエチレングリコールジメタ
クリレートの量を 0.129gに変えた以外は、同様な操作
を行い、カチオン性基含有共重合体を得た。
ルアミドの塩化メチル付加物の量を8.79gに、N, N−
ジメチルアクリルアミドの量を 75.34gにし、ポリエチ
レングリコールジメタクリレートを添加しなかった以外
は、同様な操作を行い、カチオン性基含有共重合体を得
た。
ルアミドの塩化メチル付加物を添加せず、N, N−ジメ
チルアクリルアミドの量を 75.34gに、ポリエチレング
リコールジメタクリレートをエチレングリコールジメタ
クリレート(NK-1G:新中村化学(株)製) 1.072gに
変えた以外は、同様な操作を行い、共重合体を得た。
ルアミドの塩化メチル付加物の量を 43.96gに、N, N
−ジメチルアクリルアミドをメトキシポリエチレングリ
コールメタクリレート(M-90G:新中村化学(株)製)9
3.6gに、ポリエチレングリコールジメタクリレートの
量を0.0214gに変えた以外は、同様な操作を行い、カチ
オン性基含有共重合体を得た。
ARBOPOL941(ポリアクリル酸架橋ポリマー)をそのまま
比較サンプルとして用いた。
い、イオン交換水に0.5 重量%になるように添加したと
きの25℃での粘度、エタノールに 2.0重量%になるよう
に添加したときの25℃での粘度、及びイオン交換水に
0.5重量%になるように添加した時の25℃での水溶液の
動的粘弾性を前記方法で測定した。結果を表1に示す。
1.0重量%になるようにイオン交換水に添加し、50℃で
半日放置すると粘稠なハイドロゲルが得られた。得られ
たハイドロゲルについて塗布のしやすさ及び残留感の強
さを以下に示す方法に従って調べた。結果を表2に示
す。
5mlを10人のパネラーの右手前腕部にのせ、左手の平
で、ゆっくりとのばした時の塗布のしやすさ(のばしや
すさ)を、以下の評価基準に基づいて評価した。
り、10人のパネラーの右手前腕部にのせ、左手の平で、
ゆっくりとのばし、5分放置後、水道水で良く洗い流し
てタオルで拭いた後の肌ざわりを、以下の評価基準に基
づいて調べた。
好ましい。
体の赤外線吸収スペクトルである。
Claims (16)
- 【請求項1】 イオン交換水に 0.5重量%になるように
添加したときの25℃での粘度が、シェアレート 1 sec-1
のとき、 0.3〜20Pa・sec であって、シェアレート 10s
ec-1のとき、0.01〜5Pa・sec であり、かつシェアレー
ト 1 sec-1のときの粘度がシェアレート 10sec-1のとき
の粘度より高いことを特徴とするカチオン性基含有共重
合体。 - 【請求項2】 イオン交換水に 0.5重量%になるように
添加した時の25℃での水溶液について動的粘弾性によっ
て得られる物性値が、周波数6.28rad/sec 、ひずみ1%
の時、複素弾性率が1N/m2 以上 300N/m2 以下、損失
正接(tanδ)が2以下であって、周波数6.28rad/sec 、
ひずみ 500%の時、複素弾性率が0.01N/m2 以上30N/m
2 以下、損失正接(tanδ)が1以上であることを特徴と
する請求項1記載のカチオン性基含有共重合体。 - 【請求項3】 イオン交換水に 0.5重量%になるように
添加した時の25℃での水溶液について動的粘弾性によっ
て得られる物性値が、周波数6.28rad/sec 、ひずみ1%
の時、複素弾性率が1N/m2 以上 300N/m2 以下、損失
正接(tanδ)が1.5以下であって、周波数6.28rad/sec
、ひずみ500%の時、複素弾性率が0.01N/m2 以上30N/
m2 以下、損失正接(tanδ)が1以上であることを特徴
とする請求項1又は2記載のカチオン性基含有共重合
体。 - 【請求項4】 イオン交換水に 0.5重量%になるように
添加した時の25℃での水溶液について動的粘弾性によっ
て得られる物性値が、周波数6.28rad/sec 、ひずみ1%
の時、複素弾性率が1N/m2 以上 300N/m2 以下、損失
正接(tanδ)が1以下であって、周波数6.28rad/sec 、
ひずみ500%の時、複素弾性率が0.01N/m2 以上30N/m
2 以下、損失正接(tanδ)が1以上であることを特徴と
する請求項1〜3のいずれか一項に記載のカチオン性基
含有共重合体。 - 【請求項5】 カチオン性基含有ビニル単量体の少なく
とも1種と、一般式(I)又は(II)で表される親水性
ノニオン性基含有ビニル単量体の少なくとも1種と、少
なくとも2個のビニル基を分子中に有する架橋性ビニル
単量体の少なくとも1種とを必須構成単量体とし、ラジ
カル重合することにより得られることを特徴とするカチ
オン性基含有共重合体。 【化1】 〔式中、R1は水素原子又はメチル基を示し、R2及びR3は
同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜4の直鎖状
もしくは分岐状のアルキル基又はアルケニル基を示
す。〕 【化2】 〔式中、R1は前記の意味を示し、A1及びA2は同一又は異
なって、式 -(CH2)n- (nは2〜6の整数を示す)で表さ
れる基を示し、B は -O-又は -CH2-基を示す。〕 - 【請求項6】 カチオン性基含有ビニル単量体が、一般
式(III) 又は(IV)で表される化合物から選ばれる少なく
とも1種であることを特徴とする請求項5記載のカチオ
ン性基含有共重合体。 【化3】 〔R1は前記の意味を示し、R4及びR5は同一又は異なっ
て、炭素数1〜4のアルキル基又はアルケニル基を示
し、R6は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示
し、Y は -O-、-NH-又は -O-CH2CH(OH)-基を示し、Z は
炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を示
し、X は酸の共役塩基、ハロゲン原子又は炭素数1〜4
のアルキルサルフェート基を示す。〕 【化4】 〔式中、R7及びR8は同一又は異なって水素原子又はメチ
ル基を示し、R9及びR10は同一又は異なって水素原子又
は炭素数1〜4のアルキル基を示し、X は前記の意味を
示す。〕 - 【請求項7】 親水性ノニオン性基含有ビニル単量体
が、N, N−ジメチル(メタ)アクリルアミド及びN,
N−ジエチル(メタ)アクリルアミドから選ばれる少な
くとも1種であることを特徴とする請求項5又は6記載
のカチオン性基含有共重合体。 - 【請求項8】 少なくとも2個のビニル基を分子中に有
する架橋性ビニル単量体の量が、単量体全量に対して
0.002〜5重量%であることを特徴とする請求項5〜7
のいずれか一項に記載のカチオン性基含有共重合体。 - 【請求項9】 少なくとも2個のビニル基を分子中に有
する架橋性ビニル単量体の量が、単量体全量に対して
0.002重量%以上 0.1重量%未満であることを特徴とす
る請求項5〜8のいずれか一項に記載のカチオン性基含
有共重合体。 - 【請求項10】 カチオン性基含有ビニル単量体の少な
くとも1種と、前記一般式(I)又は(II)で表される
親水性ノニオン性基含有ビニル単量体の少なくとも1種
と、少なくとも2個のビニル基を分子中に有する架橋性
ビニル単量体の少なくとも1種とを必須構成単量体と
し、ラジカル重合することにより得られることを特徴と
する請求項1〜4のいずれか一項に記載のカチオン性基
含有共重合体。 - 【請求項11】 カチオン性基含有ビニル単量体が、前
記一般式(III) 又は(IV)で表される化合物から選ばれる
少なくとも1種であることを特徴とする請求項10記載
のカチオン性基含有共重合体。 - 【請求項12】 親水性ノニオン性基含有ビニル単量体
が、N, N−ジメチル(メタ)アクリルアミド及びN,
N−ジエチル(メタ)アクリルアミドから選ばれる少な
くとも1種であることを特徴とする請求項10又は11
記載のカチオン性基含有共重合体。 - 【請求項13】 少なくとも2個のビニル基を分子中に
有する架橋性ビニル単量体の量が、単量体全量に対して
0.002〜5重量%であることを特徴とする請求項10〜
12のいずれか一項に記載のカチオン性基含有共重合
体。 - 【請求項14】 少なくとも2個のビニル基を分子中に
有する架橋性ビニル単量体の量が、単量体全量に対して
0.002重量%以上 0.1重量%未満であることを特徴とす
る請求項10〜13のいずれか一項に記載のカチオン性
基含有共重合体。 - 【請求項15】 エタノールに 2.0重量%になるように
添加したときの25℃での粘度が、シェアレート 1 sec-1
のとき、 0.3〜20Pa・sec であって、シェアレート 10s
ec-1のとき、0.01〜5Pa・sec であり、かつシェアレー
ト 1 sec-1のときの粘度がシェアレート 10sec-1のとき
の粘度より高いことを特徴とする請求項1〜14のいず
れか一項に記載のカチオン性基含有共重合体。 - 【請求項16】 請求項1〜15のいずれか一項に記載
のカチオン性基含有共重合体からなる増粘剤。
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