WO2015020060A1 - ポリウレタン、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂、及びウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液 - Google Patents

ポリウレタン、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂、及びウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液 Download PDF

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恵理 畠山
良介 川崎
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Definitions

  • the present invention relates to a urethane- (meth) acrylic composite resin, a polyurethane as a raw material thereof, an aqueous dispersion comprising the urethane- (meth) acrylic composite resin, and a cosmetic using the same.
  • the cosmetics of the present invention are characterized by being widely applicable to hair cosmetics, makeup cosmetics, skin care cosmetics, eye makeup cosmetics, and other cosmetics. Moreover, it can be preferably used as industrial and household paints and protective films (coating agents).
  • the urethane- (meth) acrylic composite resin is used as a cosmetic for maintaining the shape of the hair, protecting the skin, etc. by utilizing its film-forming properties (Patent Documents 1 and 2 below), or industrial ( Used for automobiles and household paints and protective films (Patent Document 3 below), but when a film to which these are applied comes into contact with an oil component, the oil resistance is insufficient and the film dissolves or swells. In some cases, the performance could not be fully demonstrated.
  • polymers such as acrylic, vinyl acetate, vinyl pyrrolidone, and vinyl methyl ether having various ionic properties such as anionic, cationic, nonionic, and amphoteric are widely used. These are all used for the purpose of maintaining the shape of the hair and protecting the skin by utilizing the film-forming property of the resin, but depending on the resin, there are problems such as the film being too hard or sticky. It was pointed out.
  • a urethane-acrylic composite resin comprising composite particles obtained by polymerizing a radical polymerizable monomer in the presence of polyurethane polymer particles as a cosmetic resin with improved defects such as the above-mentioned resin stiffness and hygroscopicity
  • An aqueous dispersion containing has been proposed.
  • Cosmetics using such cosmetic resins include, for example, “hair styling agents” for hair cosmetics.
  • the hair styling agent dosage form contains a large amount of oily components from a mist spray type water-based formulation. There are many uses for hair wax.
  • the usage of cosmetic resins is not limited to hair cosmetics, such as makeup cosmetics, suncare cosmetics (sun protection agents, etc.), skincare cosmetics (skin protection, moisturizing), etc. , Has come to be used in a wide variety.
  • the urethane- (meth) acrylic composite resin having the film-forming property when applied to various uses, for example, an oily oil represented by hair wax among cosmetics.
  • the oily component acts as a plasticizer for the resin, so that the fixation of the hair and the smooth feel of the finish may be impaired, and the original function of the resin may not be sufficiently exhibited. there were.
  • cosmetic resins when used in cosmetics, along with the diversification of such uses and usages, cosmetic resins are required to exhibit functions in various formulations more than ever.
  • the oily component acts as a plasticizer for the resin, so that the fixation of the hair and the smooth feel of the finish are impaired.
  • the original function of the resin is not sufficiently exhibited.
  • the present invention provides a urethane- (meth) acrylic composite resin and an aqueous dispersion thereof that can maintain the original excellent characteristics without contact with the oily component, and the raw materials thereof.
  • the urethane- (meth) acrylic composite resin aqueous dispersion for cosmetics has both flexibility and hair styling (set retention) and is easy even if the set is broken. It is an object of the present invention to provide an aqueous dispersion of a resin for cosmetics that can be restored to the original state and that maintains a smooth feeling, and a cosmetic obtained by using the aqueous dispersion.
  • the first gist of the present invention is a prepolymer obtained by emulsifying and dispersing (A) a polyurethane having an isocyanate group and a carboxyl group and (B) a (meth) acrylic acid ester-based polymerizable monomer in an aqueous medium.
  • the urethane- (meth) acrylic composite resin aqueous dispersion for cosmetics characterized by satisfying the above condition.
  • the polyol unit constituting the component (A) is a polyether polyol.
  • the polyether polyol has a constituent unit derived from a dialkylene glycol having 2 to 4 carbon atoms as a main component, and has a number average molecular weight of 400 or more and 4000 or less.
  • the weight ratio ((A) / (B)) between the component (A) and the component (B) is 80/20 to 30/70.
  • Another gist of the present invention resides in a cosmetic obtained using the above-described aqueous urethane- (meth) acrylic composite resin dispersion for cosmetics.
  • a second aspect of the present invention is a polyurethane obtained from a polyol component containing a polyester polyol and a polyvalent isocyanate component, wherein the polyester polyol is at least selected from the group consisting of phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid.
  • Another gist of the present invention is a urethane- (meth) acrylic composite resin comprising a composite of the above polyurethane and a (meth) acrylic resin, wherein a solution mixed with silicone oil at a weight ratio of 50/50 is provided.
  • the urethane- (meth) acrylic composite resin that can be cast at 23 ° C. also exists.
  • Another aspect of the present invention is to use an aqueous composite resin dispersion in which the urethane- (meth) acrylic composite resin is emulsified and dispersed in an aqueous medium, and the urethane- (meth) acrylic composite resin. It also exists in cosmetics.
  • the polyurethane of the present invention is so excellent in oil resistance that it can be formed from a state where it is mixed with an oily component, and this feature is characteristic of the urethane- (meth) acrylic composite resin containing this polyurethane.
  • the oil resistance is excellent while having the original characteristics of flexibility, softness and set retention.
  • the aqueous dispersion according to the present invention is used as a cosmetic for hair, it has good flexibility and soft feeling, and good set retention.
  • the polyurethane of the present invention is a polyurethane obtained from a polyol component and a polyvalent isocyanate component. Specifically, the polyurethane is obtained from a polyol component containing at least one of a polyether polyol and a polyester polyol and a polyvalent isocyanate component.
  • Polyurethane an invention relating to a polyurethane using a polyol component containing a polyether polyol, a U / A resin using this polyurethane and an aqueous U / A resin dispersion is referred to as a “first invention” and also includes a polyester polyol.
  • the invention relating to the polyurethane using the polyol component, the U / A resin and the U / A resin aqueous dispersion using this polyurethane is referred to as “second invention”.
  • the polyether polyol used in the polyurethane according to the first invention has a structural unit derived from a polyalkylene glycol having 2 to 4 carbon atoms as a main component and has a number average molecular weight of 400 or more, It is characterized by being a polyether polyol of 4000 or less.
  • the polyurethane as the component (A) specifically refers to a polymer having a carboxyl group obtained by reacting a polyol unit with a polyvalent isocyanate compound.
  • the polyol unit refers to a unit composed of an organic compound having two or more hydroxyl groups in one molecule.
  • Specific examples thereof include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1, 4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, trimethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene Diols such as adipic acid, sebacic acid, itaconic acid, maleic anhydride, terephthalic acid, isophthalic acid, etc., with relatively low molecular weight polyols such as glycol, tripropylene glycol, hexanediol and cyclohexanedimethanol, or at least one of them.
  • Polyester polyols obtained by polycondensation with at least one acid polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether polyol, polybutadiene polyol, hydrogenated polybutadiene polyol, polyether polyols such as polyalkylene glycol, polycaprolactone polyol, Examples include polycarbonate polyol, polyacrylate polyol, and polyether polyol obtained by adding propylene oxide to these polyols.
  • the polyether polyol having a structural unit derived from polyalkylene glycol as a main component as described above is particularly preferable because it can provide a flexible texture.
  • the polyol component constituting the polyol unit one type of polyol unit may be used, but at least two types of polyol components having different number average molecular weights and / or polyol components having different structural units.
  • the polyol unit to be used becomes a polydisperse unit having a molecular weight distribution and at least two peaks.
  • the average value of the number of carbon atoms of a plurality of types of polyol units used in the polydispersed polyol unit is preferably 2 to 4. By setting the average value within this range, a flexible texture can be imparted.
  • the average number average molecular weight of the polydispersed polyol unit is preferably 300 or more, preferably 400 or more, more preferably 500 or more, and particularly preferably 600 or more. When the number average molecular weight is too small, the flexibility tends to decrease. On the other hand, the upper limit is preferably 4000, preferably 3000, and more preferably 2500. If the number average molecular weight is too large, the self-emulsifying power may be reduced, or depending on the type of polyol unit, it may become excessively flexible.
  • the number average molecular weight of the polyol having the smallest number average molecular weight among the plurality of types of polyol used is preferably 400 or more, and more preferably 500 or more. If the number average molecular weight is too small, the resulting film may become hard and the flexibility may be impaired. On the other hand, the upper limit is preferably 1200 and 1500 is preferable. If the number average molecular weight is too large, the self-emulsifying power may be reduced, or the effect of using a low molecular weight diol may be insufficient.
  • polyol having the smallest number average molecular weight examples include PTMG650 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Hiflex D1000 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), and Sanniks PP1000 (manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.). ), Polyether P-1000 (manufactured by ADEKA Corporation), PEG1000 (manufactured by NOF Corporation) and the like.
  • the number average molecular weight of the polyol having the smallest number average molecular weight and the number average molecular weight of the polyol having the largest number average molecular weight is preferably 100 or more, and more preferably 500 or more. If the number average molecular weight difference is too small, the effect of using a plurality of types of polyols may be insufficient. On the other hand, the upper limit is preferably 2000, and preferably 1000. If the number average molecular weight difference is too large, the balance of the component (A) as a whole may be lost, and the synthesis reaction may become unstable.
  • the component (A) must have a carboxyl group.
  • the acid value of the component (A) is preferably 15 mgKOH / g or more, more preferably 20 mgKOH / g or more. If it is less than 15 mgKOH / g, the state of dispersion in water in the subsequent step may deteriorate and an aqueous dispersion may not be obtained.
  • the upper limit is preferably 60 mgKOH / g, more preferably 50 mgKOH / g or less. If it exceeds 60 mgKOH / g, the elasticity may be insufficient or it may be difficult to adhere to the hair when used in a hairdressing material.
  • Examples of the method of introducing a carboxyl group into the component (A) include a method of using a carboxyl group-containing polyvalent hydroxy compound as a part of the polyol unit.
  • Examples of the carboxyl group-containing polyvalent hydroxy compound include dimethylol alkanoic acid as shown in the following chemical formula (1).
  • R represents, for example, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably a methyl group or an ethyl group.
  • dimethylolalkanoic acid examples include dimethylolpropionic acid and dimethylolbutanoic acid. What is necessary is just to adjust the usage-amount of the said carboxyl group containing polyvalent hydroxy compound so that the acid value of the said (A) component formed by superposition
  • the preferred use ratio of the carboxyl group-containing polyvalent hydroxy compound is 30 mol% or more in the total of the polyol unit and the carboxyl group-containing polyvalent hydroxy compound. And is more preferably 50 mol% or more. On the other hand, 90 mol% or less is good and 80 mol% or less is more preferable. By setting it within this range, the above-mentioned acid value range can be satisfied.
  • the polyvalent isocyanate compound used for producing polyurethane refers to an organic compound having at least two isocyanate groups in one molecule, and aliphatic, alicyclic, aromatic and other polyvalent isocyanate compounds are used. it can.
  • Specific examples of such polyisocyanate compounds include dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-cyclohexylene diisocyanate, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 2,4-tolylene diene.
  • Examples include isocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, and 2,2′-diphenylmethane diisocyanate.
  • isocyanate 2,6-tolylene diisocyanate
  • 4,4′-diphenylmethane diisocyanate 2,4′-diphenylmethane diisocyanate
  • 2,2′-diphenylmethane diisocyanate 2,2′-diphenylmethane diisocyanate.
  • aliphatic or cycloaliphatic isocyanates are preferred in that they are less susceptible to yellowing over time.
  • the urethane formation reaction for producing the component (A) can be carried out in the absence of a solvent, but in order to carry out the reaction uniformly, ethers such as dioxane, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, dimethylformamide, Amides such as dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone, and other organic solvents which are inert to isocyanate groups and have a high affinity for water may be used.
  • solvents other than those described above can also be used as organic solvents that are not reactive with isocyanate groups, that is, do not contain active hydrogen groups.
  • the (B) component which is not reactive with an isocyanate group, that is, does not contain an active hydrogen group may be present during the production of the (A) component.
  • the reaction system is diluted with the component (B), and the reaction can be performed more uniformly.
  • the reaction for obtaining the component (A) is usually about 50 to 100 ° C. and about 0.5 to 20 hours. Thereby, (A) component which has an isocyanate group in a carboxyl group and the terminal can be obtained.
  • a catalyst generally used for a urethanization reaction can be used. Specific examples include dibutyltin dilaurate.
  • the glass transition temperature (Tg) of the component (A) is preferably ⁇ 60 ° C. or higher and 250 ° C. or lower. Moreover, a plurality of glass transition temperatures may be manifested by the glass transition temperature of the soft segment (derived from the polyol unit) of the component (A) and the glass transition temperature of the hard segment (derived from the isocyanate unit). At this time, the glass transition temperature on the low temperature side (soft segment side) is preferably ⁇ 60 ° C. or higher, more preferably ⁇ 50 ° C. or higher. If it is lower than ⁇ 60 ° C., the resulting film may be excessively soft. On the other hand, the low-temperature side glass transition temperature is preferably 0 ° C.
  • the glass transition temperature on the high temperature side is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, although the influence on the physical properties of the coating film is not as great as the lower temperature side. If it is less than 30 degreeC, the toughness of a film
  • the upper limit is preferably 250 ° C. or lower, and more preferably 200 ° C. or lower. If it exceeds 250 ° C., the film may become hard and the texture may be poor.
  • the glass transition temperature (Tg) can be measured by the method of JIS K7244-4.
  • the carboxyl group contained in the component (A) is neutralized with a basic compound.
  • a basic compound include organic amine compounds and alkali metal hydroxides.
  • organic amine compound tertiary amine compounds such as trimethylamine, triethylamine, tributylamine, and triethanolamine are preferably used.
  • alkali metal hydroxide examples include sodium hydroxide and potassium hydroxide.
  • the total use amount of these basic compounds is 1 equivalent or more with respect to the amount of carboxyl groups of the component (A) as the total use amount of the first neutralization step and the second neutralization step described later.
  • the carboxyl group in the component (A) is preferably neutralized by 100% or more with a basic compound. If it is less than 1 equivalent, a good dispersion state may not be obtained in an aqueous medium.
  • the upper limit is preferably 2.0 equivalents, more preferably 1.5 equivalents. If it exceeds 2.0 equivalents, the basic compound remains in the emulsion, which may cause problems when used for cosmetics.
  • Examples of the aqueous medium in which the component (A) is dispersed include water and a mixed solution of water and an organic solvent compatible with water such as methanol and ethanol. Among these, water is more preferable from the environmental aspect.
  • the component (A) can be adjusted within the range of the mode molecular weight (Mwp) of the urethane component (component (A)) described later by performing a chain extension reaction as necessary.
  • the chain extender used at this time include a compound having a plurality of active hydrogens capable of reacting with an isocyanate group, water (including water as the aqueous medium), and the like.
  • Examples of the compound having a plurality of active hydrogens capable of reacting with the isocyanate group include polyols having 1 to 8 carbon atoms and polyamine compounds.
  • Examples of the polyol include ethylene glycol and diethylene glycol.
  • Examples of polyamine compounds include diamines such as ethylene diamine, hexamethylene diamine, and isophorone diamine.
  • the chain extension reaction is carried out by using water as an aqueous medium when a mixed liquid containing the component (A) and the polymerizable monomer (B) is emulsified and dispersed in the aqueous medium to obtain a first emulsion.
  • a part of the chain elongation reaction of the component (A) may occur during the polymerization step of the component (B).
  • stretch extender can be added and chain
  • the chain extension reaction may occur for at least a part of the component (A) contained in the first emulsion. Moreover, after polymerizing the component (B) contained in the first emulsion or the second emulsion obtained by subjecting at least a part of the component (A) in the first emulsion to a chain extension reaction, At least a part of the component (A) in the emulsion may be positively chain extended.
  • the polyester polyol used in the polyurethane according to the second invention is a polyester polyol having a structural unit derived from at least one dicarboxylic acid selected from the group consisting of phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid. Is a feature.
  • this polyurethane is characterized in that cast film formation is possible at 23 ° C. from a mixed solution (weight ratio 50/50) of silicone oil and this polyurethane.
  • the polyol component that is a raw material of the polyurethane of the present invention contains a porester polyol.
  • This polyester polyol is composed of a structural unit derived from a polyol component (hereinafter sometimes referred to as “polyol unit”) and a structural unit derived from a dicarboxylic acid component (hereinafter sometimes referred to as “dicarboxylic acid unit”). Is a compound.
  • the polyol unit is a unit composed of an organic compound having two or more hydroxyl groups in one molecule.
  • Specific examples of the polyol constituting the polyol unit include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol.
  • the dicarboxylic acid unit is a unit composed of an organic compound having two or more carboxyl groups in one molecule.
  • the dicarboxylic acid unit is selected from phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid as described above. It is important to use a structural unit derived from at least one dicarboxylic acid component selected from the group (hereinafter sometimes referred to collectively as “phthalic acid-based unit”).
  • phthalic acid-based unit By using a polyester polyol having such a phthalic acid-based unit, oil resistance can be imparted to the resulting polyurethane or urethane- (meth) acrylic composite resin.
  • polyester polyols having structural units derived from isophthalic acid include, for example, Kuraray polyols P-1012, 2012, 530, 1030, 2030, etc. (manufactured by Kuraray Co., Ltd. Name), Teslac 2474 (manufactured by Nippon Kasei Polymer Co., Ltd., trade name), OD-X-2560 (manufactured by DIC Corporation, trade name), HS2F-136P (manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd., trade name), etc.
  • Kuraray polyols P-1012, 2012, 530, 1030, 2030, etc. manufactured by Kuraray Co., Ltd. Name
  • Teslac 2474 manufactured by Nippon Kasei Polymer Co., Ltd., trade name
  • OD-X-2560 manufactured by DIC Corporation, trade name
  • HS2F-136P manufactured by Toyokuni Oil Co., Ltd., trade name
  • polyester polyol having a structural unit derived from terephthalic acid examples include, for example, Kuraray polyols P-1011, 2011, 2013, 520, 1020, and 2020 (trade name, manufactured by Kuraray Co., Ltd.). Can do.
  • polyester polyols having phthalic acid units polyester polyols having a structural unit derived from isophthalic acid (hereinafter sometimes referred to as “isophthalic acid unit”) are preferred.
  • the content ratio of dicarboxylic acid units in the obtained polyurethane is preferably 0.05% by weight or more and 50% by weight or less.
  • the dicarboxylic acid unit is present in an amount of 0.05% by weight or more, an oil resistance improvement effect can be obtained.
  • the dicarboxylic acid unit is preferably present in an amount of 0.08% by weight or more, and more preferably 0.1% by weight or more.
  • the dicarboxylic acid unit needs to contain a phthalic acid-based unit, and particularly preferably an isophthalic acid unit. By including an isophthalic acid unit, an effect of improving oil resistance while maintaining flexibility can be obtained.
  • the polyester polyol is referred to as “PEsPO”
  • the phthalic acid unit is referred to as “PA”
  • the diol is referred to as “DOL” (in the case of a diol unit, referred to as “DOL unit”)
  • the number of phthalic acid units is referred to as “NumberPA”.
  • the polyester polyol since the (both) ends are always diol ends, the following relational expression is established.
  • PA unit formula amount + DOL unit formula amount is the formula amount of ester units in PEsPO formed by PA and DOL units.
  • the composition can be determined by using a method capable of analyzing a high molecular substance such as nuclear magnetic resonance spectrum analysis (NMR) or gel permeation chromatography (GPC). It can also be determined through analysis.
  • NMR nuclear magnetic resonance spectrum analysis
  • GPC gel permeation chromatography
  • polyol component of the polyurethane of the present invention it is also preferable to use a component having a polyol and a monocarboxylic acid in addition to the above polyol component.
  • dimethylol alkanoic acid such as dimethylolpropionic acid and dimethylolbutanoic acid, a sulfonic acid-containing polyol, and the like
  • dimethylolalkanoic acid is particularly preferable.
  • the polyol component various polyalkylene glycols, polyester polyols, polycarbonate polyols and the like other than those described above can be used as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • dimethylolalkanoic acid has a structure represented by the chemical formula (1).
  • R is, for example, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and among them, those having 1 to 6 carbon atoms are preferable. Particularly preferred is one in which R is a methyl group or an ethyl group, and in particular, when R is a methyl group, that is, dimethylolalkanoic acid is preferably dimethylolpropionic acid.
  • the amount of the dimethylol alkanoic acid used depends on the acid value of the resulting polyurethane or the performance (dispersibility in water, etc.) required for the urethane- (meth) acrylic composite resin (U / A resin) to be finally produced. What is necessary is just to adjust suitably according to.
  • polyol component one type of polyol component or a component derived from a plurality of types of polyols may be used.
  • the polyol component constituting the polyol unit one kind of polyol unit may be used, but at least two kinds of polyol components having different number average molecular weights and / or different constituent components.
  • the polyol unit to be used becomes a polydisperse unit having a molecular weight distribution and at least two peaks.
  • the average value of the number of carbon atoms of a plurality of types of polyol units used in the polydispersed polyol unit is preferably 2 to 4. By setting the average value within this range, a flexible texture can be imparted.
  • the average number average molecular weight of the polydispersed polyol unit is preferably 300 or more, preferably 400 or more, more preferably 500 or more, and particularly preferably 600 or more. When the number average molecular weight is too small, the flexibility tends to decrease. On the other hand, the upper limit is preferably 4000, preferably 3000, and more preferably 2500. If the number average molecular weight is too large, the self-emulsifying power may be reduced, or depending on the type of polyol unit, it may become excessively flexible.
  • the number average molecular weight of the polyol having the smallest number average molecular weight is preferably 400 or more, and more preferably 500 or more. If the number average molecular weight is too small, the resulting film may become hard and the flexibility may be impaired. On the other hand, the upper limit is preferably 1200 and 1500 is preferable. If the number average molecular weight is too large, the self-emulsifying power may be reduced, or the effect of using a low molecular weight diol may be insufficient.
  • the number average molecular weight of the polyol having the smallest number average molecular weight and the number average molecular weight of the polyol having the largest number average molecular weight is preferably 100 or more, and more preferably 500 or more. If the number average molecular weight difference is too small, the effect of using a plurality of types of polyols may be insufficient. On the other hand, the upper limit is preferably 2000, and preferably 1000. If the number average molecular weight difference is too large, the balance of the component (A) as a whole may be lost, and the synthesis reaction may become unstable.
  • polyvalent isocyanate used for producing polyurethane the polyvalent isocyanate described above can be used.
  • the obtained polyurethane contains the above-mentioned diol component, particularly an acid component derived from polyester polyol, dimethylol alkanoic acid and the like.
  • the acid value of this polyurethane is preferably 15 mgKOH / g or more, preferably 20 mgKOH / g. g or more is more preferable. If it is less than 15 mgKOH / g, the dispersibility in water will worsen, and in an extreme case, an aqueous dispersion may not be obtained.
  • the upper limit is preferably 60 mgKOH / g, more preferably 50 mgKOH / g or less. If it exceeds 60 mgKOH / g, the elasticity becomes insufficient, the polymer becomes too hard, and when used in hair cosmetics, it causes wrinkles or becomes white powder during use, which is insufficient as a cosmetic. It can be a thing.
  • the acid value can be measured according to a potentiometric titration method (JIS-K-0070) using potassium hydroxide.
  • “amount of polyurethane” is used as the mass of the sample.
  • the “theoretical acid value” per 1 g of polyurethane may be calculated and used according to the following formula.
  • Theoretical acid value (mgKOH / g-polyurethane) Mole number of acid-containing raw material charged ⁇ 56.1 (KOH molecular weight) / polyurethane amount (g) ⁇ 1000
  • the conditions for the solvent for the polyurethane formation reaction for producing the component (A1), the presence of the component (B), the reaction temperature, the reaction time, the catalyst, the chain extension reaction, etc. are for producing the component (A).
  • the reaction can be carried out under the same conditions as in the polyurethane formation reaction.
  • the weight average molecular weight of the polyurethane is preferably 1000 or more, more preferably 2000 or more.
  • the weight average molecular weight is less than 1000, the resulting film becomes hard, and problems such as a feeling of stickiness may occur when used as a cosmetic.
  • the upper limit of the weight average molecular weight is usually about 150,000, preferably 100,000, and more preferably 70,000. If it is larger than 150,000, the viscosity of the prepolymer itself becomes high, and gelation may occur or a stable emulsion may not be obtained.
  • the glass transition temperature (Tg) of the component (A1) can take the same value for the same reason as the glass transition temperature (Tg) of the component (A).
  • the carboxyl group contained in the polyurethane is preferably at least partially neutralized with one or more basic compounds.
  • the basic compound include organic amine compounds and alkali metal hydroxides.
  • This neutralization reaction can be performed at any time after the polyurethane is produced, and may be performed in one step or divided into two or more steps. Moreover, the basic compound used for this neutralization reaction may use a different kind for every process. In particular, the neutralization step is divided into two steps, the first neutralization step is performed after the production of polyurethane, and the second neutralization step is performed after the polyurethane neutralized in the first step is dispersed in an aqueous medium. Is preferred.
  • organic amine compound tertiary amine compounds such as trimethylamine, triethylamine, tributylamine, and triethanolamine are preferably used.
  • alkali metal hydroxide examples include sodium hydroxide and potassium hydroxide.
  • the total use amount of these basic compounds is preferably 1 equivalent or more with respect to the amount of carboxyl groups of the polyurethane (as the total use amount of the first neutralization step and the second neutralization step). That is, it is preferable that the carboxyl group in the polyurethane is neutralized by 100% or more with a basic compound. If it is less than 1 equivalent, a good dispersion state may not be obtained in an aqueous medium. On the other hand, the upper limit is preferably 2.0 equivalents, more preferably 1.5 equivalents. If it exceeds 2.0 equivalents, the basic compound remains in the emulsion, which may cause problems when used for cosmetics.
  • Examples of the aqueous medium in which the polyurethane is dispersed include water and a mixed solution of water and an organic solvent compatible with water such as methanol and ethanol. Among these, water is more preferable from the environmental aspect.
  • This polyurethane can be cast into a film at 23 ° C. from a solution mixed with silicone oil at a weight ratio of 50/50.
  • “Cast film can be formed” means that after casting, the film is allowed to stand at 23 ° C. for 6 hours, and when the part of the film is picked up with tweezers or the like, the film is not damaged. Say that it will be raised.
  • the silicone oil that can be used here include cyclopentasiloxane (for example, KF-995 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: volatile cyclic silicone)) and the like.
  • a feature of being capable of being cast at 23 ° C. from a solution mixed with this silicone oil at a weight ratio of 50/50 is that cosmetics containing a large amount of oily components such as mascara, lipstick, lip balm and hair wax (makeup) When used in a preparation, the film exhibits excellent film-forming properties, and when used as a cosmetic, effects such as improvement in the sustainability (holding) of makeup and imparting a firm feeling can be obtained.
  • the U / A resin according to the first aspect of the present invention includes the component (A) and the (B) (meth) acrylate-based polymerizable monomer (hereinafter referred to as “component (B)”). Can be obtained to obtain a U / A resin obtained by combining polyurethane and a (meth) acrylic resin.
  • the component (B) is emulsion-polymerized in an emulsion formed by emulsifying and dispersing the component (A) and the component (B) in an aqueous medium.
  • the U / A resin is obtained as an aqueous U / A resin dispersion.
  • Examples of the (meth) acrylic acid ester polymerizable monomer of the component (B) include (meth) acrylic acid alkyl ester. Specific examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, (meth) S-butyl acrylate, t-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, s-pentyl (meth) acrylate, 1-ethylpropyl (meth) acrylate, 2-methylbutyl (meth) acrylate, Isopentyl (meth) acrylate, t-pentyl (meth) acrylate, 3-methylbutyl (meth) acrylate, neopentyl (meth) acrylate, hexy
  • components (B) may be used alone or in combination of a plurality of types.
  • this component (B) if necessary, other monomers other than the (meth) acrylic monomer, for example, an ester group-containing vinyl monomer, as long as the purpose and effect of the present invention are not impaired.
  • an ester group-containing vinyl monomer Styrene derivatives, vinyl ether monomers and the like may be used in combination.
  • the ester group-containing vinyl monomer include hydrophobic vinyl monomers such as vinyl acetate, diethyl maleate, and dibutyl maleate, and unsaturated group-containing macromonomers such as radically polymerizable unsaturated group-containing silicon macromonomers. Illustrated.
  • examples of the styrene derivative include styrene, ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, vinyltoluene and the like.
  • specific examples of the vinyl ether monomer include vinyl methyl ether and vinyl cyclohexyl ether.
  • the glass transition temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 5 ° C. or higher, further preferably 40 ° C. or higher, and particularly preferably 60 ° C. or higher. If it is less than 0 degreeC, the heat return property (a set property is included) of the cosmetics obtained may deteriorate.
  • the glass transition temperature is preferably 120 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or lower.
  • the minimum film-forming temperature increases, and a uniform film may not be formed.
  • the glass transition temperature it is possible to suppress plasticization of the polymer due to the oil even in a cosmetic formulation containing a large amount of the oil.
  • the glass transition temperature (Tg) can be measured by the JIS method described in the section of the component (A), and can also be calculated by the following formula (1) (FOX formula).
  • Tg is the glass transition temperature (K) of the (co) polymer
  • Tga, Tgb, Tgc, etc. are the glass transition temperatures (K) of the homopolymers of the constituent monomers a, b, c, etc.
  • Wa , Wb, Wc, etc. indicate the weight fraction of each constituent monomer a, b, c in the copolymer.
  • Tg is the glass transition temperature (K) of the (co) polymer
  • Wa , Wb, Wc, etc. indicate the weight fraction of each constituent monomer a, b, c in the copolymer.
  • Tg is the glass transition temperature (K) of the (co) polymer
  • Tga, Tgb, Tgc, etc. are the glass transition temperatures (K) of the homopolymers of the constituent monomers a, b, c, etc.
  • Wa , Wb, Wc, etc. indicate the weight fraction of
  • the first monomer having a high Tg of the homopolymer and the second monomer having a low Tg of the homopolymer are preferred.
  • a monomer having a different Tg of the homopolymer as the component (B) it is possible to adjust to a suitable film flexibility.
  • the Tg of the homopolymer of the first monomer is preferably 95 ° C. or higher, and preferably 100 ° C. or higher. When the temperature is lower than 95 ° C., the adjustment range of the film flexibility becomes small.
  • the upper limit of Tg is usually about 150 ° C.
  • the Tg of the homopolymer of the second monomer is preferably 30 ° C. or less, and preferably 10 ° C. or less. When it is higher than 30 ° C., the flexibility is insufficient or the adjustment range of the film flexibility is reduced.
  • the lower limit of Tg is preferably ⁇ 70 ° C., and preferably ⁇ 60 ° C. If it is lower than -70 ° C, stickiness of the film may occur.
  • the cosmetic U / A resin aqueous dispersion according to the present invention prepares a mixed liquid in which the component (A) and the component (B) are mixed, and then emulsifies and disperses this in an aqueous medium.
  • an aqueous emulsion of urethane- (meth) acrylic composite resin can be obtained.
  • the chain extension reaction of the component (A) is performed as necessary.
  • the component (A) and the component (B), which are water-dispersible by neutralizing at least part of the carboxyl group, are an aqueous medium. Any method can be used as long as it can be uniformly dispersed therein, and the addition timing of the component (B) is not particularly limited.
  • a method of adding the component (B) before neutralizing at least a part of the carboxyl groups in the component (A), or a method of adding the component after neutralization can be mentioned.
  • a part or all of the component (B) is mixed with a polyol unit or a polyvalent isocyanate compound as a raw material of the component (A), and in the presence of the component (B), the polyol unit, the polyvalent isocyanate.
  • the component (A) may be produced by reacting a compound, a carboxyl group-containing polyvalent hydroxy compound and the like. At this time, even when the remaining amount of the component (B) is added after the production of the component (A), the addition time is any time before, simultaneously with, or after neutralizing the carboxyl group in the component (A). I do not care.
  • the method of obtaining the component (A) by reacting the polyol unit, the carboxyl group-containing polyvalent hydroxy compound and the polyvalent isocyanate in the presence of the component (B) includes the components (A) and (B). This is preferable because the components can be mixed more uniformly (hereinafter, this step is referred to as a “prepolymerization step”).
  • Examples of the reaction method of the polyol unit, the carboxyl group-containing polyvalent hydroxy compound and the polyvalent isocyanate include polymerization in the presence of a urethane polymerization catalyst such as dibutyltin dilaurate.
  • heat returnability including setability
  • the amount is less than 20% by weight, emulsification becomes insufficient during synthesis, and gelation may occur during water dispersion, or a non-uniform water dispersion may occur.
  • the concentration of the liquid mixture of the component (A) and the component (B) is not particularly limited, but the amount of nonvolatile components in the finally obtained aqueous emulsion composition is 20% by weight or more. It is preferable to make it 30% by weight or more. If it is less than 20% by weight, drying may take time.
  • the upper limit is preferably 70% by weight or less, more preferably 60% by weight or less. If it exceeds 70% by weight, preparation of water dispersibility may be difficult, and dispersion stability may be lowered.
  • first neutralization step When the carboxyl group in the component (A) is not neutralized at all, the carboxyl group contained in the component (A) is obtained by adding the basic compound to the mixture of the component (A) and the component (B). It is preferable to neutralize at least a part of (A) to obtain a neutralized product (hereinafter, this step is referred to as “first neutralization step”).
  • the amount of carboxyl groups neutralized in the first neutralization step is preferably 0.5 equivalents or more, preferably 0.55 equivalents or more, based on all carboxyl groups in the component (A).
  • the second neutralization step described later may not be performed.
  • the amount is less than 1 equivalent, a second neutralization step described later is performed as necessary.
  • a mixed solution of the neutralized product of the component (A) and the component (B) is emulsified and dispersed in the aqueous medium (hereinafter, this step is referred to as “emulsification step”).
  • emulsification step As a method of adding an aqueous medium to the mixed liquid of the neutralized product of the component (A) and the component (B), a method of dropping and dispersing the aqueous medium in the mixed liquid, the mixed liquid in the aqueous medium The method of dropping and dispersing is not particularly limited.
  • the temperature during emulsification dispersion is preferably 0 ° C or higher, and preferably 10 ° C or higher. On the other hand, 80 degrees C or less is good and 60 degrees C or less is preferable. If the temperature is too high, component (A) may be denatured.
  • component (B) is polymerized to obtain an aqueous emulsion of urethane- (meth) acrylic composite resin (hereinafter, this step is referred to as “polymerization step”).
  • the polymerization reaction of the component (B) can be performed by a general polymerization method according to the component (B) to be used.
  • the polymerization reaction can be performed by adding a radical polymerization initiator to the mixed solution.
  • radical polymerization initiator a conventional radical polymerization initiator can be used.
  • an azo initiator such as azobisisobutyronitrile, azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, azobiscyanovaleric acid, Persulfate initiators such as sodium sulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, t-butyl hydroperoxide, dilauroyl peroxide, t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, t-butyl peroxypivalate An organic peroxide-based initiator such as can be used.
  • a redox polymerization initiator in which an organic peroxide initiator or persulfate initiator is combined with a reducing agent such as ascorbic acid, Rongalite or metal sulfite is also preferably used.
  • the amount of the radical polymerization initiator used may be about 0.1 to 5% by weight, preferably about 0.5 to 2% by weight, based on the polymerizable monomer (B).
  • the polymerization of the component (B) is preferably carried out at a polymerization temperature of 10 to 80 ° C., more preferably 30 to 60 ° C. Further, after the heat generation is completed, the polymerization is almost completed by maintaining the temperature at about 40 to 90 ° C. for about 30 minutes to 3 hours. Thereby, an aqueous emulsion of urethane- (meth) acrylic composite resin is obtained.
  • the diol having a relatively high molecular weight (1) is a diol having a (weight average) molecular weight of 1000 or more, such as polyester diols and polyalkylene glycols obtained by condensation polymerization of low molecular weight diols and dicarboxylic acid. Can be exemplified.
  • the low molecular weight diols include diols having a molecular weight of less than 500 such as ethylene glycol and propylene glycol.
  • the polyalkylene glycols include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, (hydrogenated) polybutadiene diol, and the like.
  • polycaprolactone diol, polycarbonate diol, polyacrylate diol, and the like can also be used.
  • the unreacted component (B) usually remains, but in order to suppress the odor derived therefrom, for example, the concentration thereof is reduced. It should be 100 ppm or less, preferably 70 ppm or less, and the concentration is preferably closer to 0.
  • a method for reducing the concentration of the component (B) for example, a method of volatilizing the remaining component (B) by heating the aqueous emulsion, a method of circulating a gas such as air in the gas phase part of the emulsion, A method of blowing water vapor, a method of distilling off the component (B) under reduced pressure, and the like may be mentioned, and these may be combined as necessary (hereinafter, this step is referred to as “deodorizing step”).
  • the liquid temperature of the aqueous emulsion is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher.
  • the liquid temperature is preferably not higher than the boiling point of the aqueous medium, and is preferably 100 ° C. or lower.
  • the gas temperature is preferably 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or higher and 95 ° C. or lower.
  • the flow rate (volume / hour under the use conditions of the gas) when the gas is circulated is not particularly limited, but is preferably 2 to 100 volume times / minute of the gas phase part volume of the container, and preferably 5 to 80 volume times / minute. . If it is less than 2 volume times / minute, the removal of the component (B) tends to be insufficient. On the other hand, if it is more than 100 vol./min, deposits may be generated on the container wall due to scattering of the aqueous emulsion and filming of the liquid surface, which is not preferable.
  • the water evaporated by the heating can be replenished as necessary after the removal of the component (B).
  • the aqueous dispersion of the urethane- (meth) acrylic composite resin in which the residual amount of the component (B) is 100 ppm or less can be used as a raw material having almost no odor for cosmetics such as hairdressing. it can. Furthermore, when the urethane- (meth) acrylic composite resin aqueous dispersion according to the present invention is used, the hair styling agent has a good heat return property (including setability) and a good feel such as slipping of hair. .
  • (A) component (The neutralized product of (A) component is included as needed.
  • the same may be applied to chain extension.
  • a part of the component (A) is chain-extended between the emulsification step and the polymerization step, and the chain extension step is performed between the polymerization step and the deodorization step.
  • at least a part of the remaining component (A) may be chain-extended.
  • component (A) The chain elongation reaction of component (A) occurs gradually in the emulsion and also with water as the dispersion medium, so that the chain elongation reaction may partially occur during the polymerization process.
  • chain extension with water usually has a slow reaction rate, in order to perform chain extension more effectively and reliably, the chain extension reaction should be carried out positively using a chain extender other than the water described above. Good. As a result, a urethane polymer that is chain-extended more quickly can be obtained, and a flexible and elastic film can be obtained.
  • At least one part of the carboxyl group in the component (A) is at least selected from between the emulsification step and the polymerization step, between the polymerization step and the deodorization step, and after the deodorization step.
  • the basic compound may be used for further neutralization (hereinafter, this step is referred to as “second neutralization step”).
  • second neutralization step By advancing the degree of neutralization to a predetermined range, it is possible to obtain effects such as improving the storage stability of the resulting emulsion and improving the film-forming property.
  • the amount of the basic compound used in the second neutralization step is preferably 1 equivalent or more as an amount combined with the amount used in the first neutralization step with respect to the carboxyl group in the component (A).
  • this second neutralization step may be omitted.
  • the basic compound used in the first neutralization step and the second neutralization step is preferably used as an aqueous solution or an aqueous dispersion in order to facilitate addition and mixing.
  • the neutralized urethane- (meth) acrylic composite resin is dissolved or dispersed in water alone, a mixed solvent of a polar organic solvent and water, or an organic solvent.
  • the organic solvent include alcohols, ketones, and other organic solvents.
  • alcohols examples include alcohols containing 1 to 8 carbon atoms such as ethanol, propanol, isopropanol, butanol, benzyl alcohol, and phenylethyl alcohol, and divalent or higher valents such as alkylene glycols such as glycerin, ethylene glycol, and propylene glycol. Alcohol etc. are mentioned.
  • ketones include acetone and methyl ethyl ketone.
  • Other organic solvents include low boiling point hydrocarbons such as pentane, ethers such as dimethyl ether and dimethoxymethane, glycol ethers such as mono-, di-, or tri-ethylene glycol monoalkyl ether, esters such as methyl acetate, etc. Is mentioned.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the U / A composite resin in the aqueous urethane- (meth) acrylic composite resin dispersion (U / A composite resin aqueous dispersion) obtained in this invention is preferably 180,000 or more, and 200,000 or more. More preferred. If the weight average molecular weight (Mw) is too small, the pigment dispersibility may be inferior. On the other hand, the upper limit of the weight average molecular weight (Mw) is preferably 1000000 and more preferably 800000. If the weight average molecular weight (Mw) is too large, it may be inferior in softness when applied to hair. By setting it as the range of such a weight average molecular weight (Mw), especially favorable oil resistance (cast film-forming property from the liquid mixture with a silicone oil) can be obtained.
  • the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) of the U / A composite resin in the aqueous dispersion of U / A composite resin is preferably 10 or more, more preferably 20 or more. More preferred. If Mw / Mn is too small, it tends to be difficult to achieve both of the two characteristics of having flexibility and high setting power (high CR value). On the other hand, the upper limit of Mw / Mn is preferably 70, and more preferably 60. If Mw / Mn is too large, the texture of the film may be impaired by either the low molecular weight side or the high molecular weight side polymer or both.
  • the most frequent molecular weight among the weight average molecular weights (Mw) of the urethane component contained in the U / A composite resin that is, the U / A composite resin as shown in FIG.
  • the molecular weight (hereinafter referred to as urethane component) of the peak position corresponding to the urethane component polymer (the portion indicated by (A) in FIG. 1).
  • the molecular weight of the polymer is referred to as the mode molecular weight (Mwp) of the polymer of the urethane component, and may be referred to as “Mwp of the urethane component”) is preferably 10,000 or more, and more preferably 20,000 or more.
  • the Mwp of the urethane component is smaller than 10,000, the long-term stability of the U / A resin is insufficient, and there is a concern that the deterioration will be accelerated, for example, in an environment exceeding 30 ° C. in the summer.
  • the upper limit of Mwp of the urethane component is preferably 200000, more preferably 100000. If the Mwp of the urethane component is greater than 200000, it may become hard and the texture may be impaired, or the viscosity of the system may increase excessively in the synthesis process, and productivity may deteriorate.
  • the mode molecular weight (Mwp) of the polymer of the acrylic component contained in the U / A composite resin refers to the portion indicated by (B) in FIG. 1 and may be referred to as “Mwp of the acrylic component” hereinafter).
  • Mwp of the acrylic component Is preferably 200000 or more, more preferably 250,000 or more. If the Mwp of the acrylic component is less than 200000, the 1,3BG resistance and pigment dispersibility may be deteriorated.
  • the upper limit of Mwp of the acrylic component is preferably 2000000 and more preferably 1500000. If the Mwp of the acrylic component is larger than 2000000, the texture may be deteriorated.
  • the difference between the mode molecular weight (Mwp) of the acrylic component contained in the U / A composite resin and the mode molecular weight (Mwp) of the urethane component ((Mwp of the acrylic component) ⁇ (Mwp of the urethane component)) is 200,000 or more is preferable, and 250,000 or more is more preferable.
  • the upper limit of this difference is preferably 2000000 and more preferably 1000000. If this difference is larger than 2000000, there is too much difference, and there is a possibility that both softness during hair application and 1,3BG resistance cannot be achieved.
  • 1,3BG resistance generally means that even if 1,3BG (1,3-butanediol) is added to an aqueous dispersion and mixed, the sample liquid does not change. It is a kind of blending stability test. In particular, in cosmetic applications, C.I. R. In the test, it means that the result does not change with or without 1,3BG, that is, the measurement target resin is not affected by 1,3BG.
  • (B) component (meth) acrylic acid ester-based polymerizable monomer is emulsion-polymerized in an aqueous medium, a polymerization initiator, an emulsifier, etc. in the aqueous medium in the middle of the polymerization or other polymer produced A chain transfer reaction to the polymer tends to occur, and the molecular weight of the resulting polymer may be low.
  • (A) component (polyurethane having an isocyanate group and a carboxyl group) and (B) component ((meth) acrylic acid ester-based polymerizable monomer) are emulsified and dispersed in an aqueous medium.
  • the urethane- (meth) acrylic composite resin aqueous dispersion (U / A resin aqueous dispersion) obtained by polymerizing the component (B) is produced using the pre-emulsion thus prepared. Radical polymerization occurs in the state where the component (B) is arranged inside the component. At this time, the component (B) is protected by the component (A), and not only the chain transfer reaction during the polymerization of the component (B) hardly occurs, but also the polymerization proceeds in a state where the termination reaction of the polymerization hardly occurs. Therefore, the molecular weight of the component (B) tends to increase.
  • the urethane resin constitutes the shell portion, and the (meth) acrylic resin constitutes the core portion, thereby forming a core-shell composite resin.
  • the molecular weight of the component (B) tends to be larger than that of the emulsion polymerization in the absence of the component (A), and the molecular weight distribution of the resulting composite resin has two peaks as shown in FIG. Will be shown.
  • the horizontal axis (RT min ) in FIG. 1 means the retention time (minutes), and the shorter the RT, the higher the molecular weight.
  • An example of this molecular weight distribution is as shown in FIG. 1, and the relationship between each peak position, that is, the Mwp of the acrylic component and the Mwp of the urethane component is as described above.
  • the minimum film-forming temperature (MFT) of the U / A composite resin aqueous dispersion obtained in the present invention is preferably ⁇ 10 ° C. or higher when measured by a method based on JIS K6828-2, as will be described later. C. or higher is preferable. If it is lower than ⁇ 10 ° C., the film is too soft and the setting property and heat return property of the formed film may be insufficient.
  • the upper limit of MFT is preferably 60 ° C., preferably 50 ° C., more preferably 30 ° C., and even more preferably 20 ° C. If it is higher than 60 ° C., it becomes too hard, and it is difficult to form a film in a living environment, which may be unsuitable for cosmetic use.
  • various methods are used to bring the minimum film-forming temperature of the urethane- (meth) acrylic composite resin into the above-mentioned preferable range.
  • a method for lowering the minimum film-forming temperature (1) to (3).
  • a method opposite to this method may be used.
  • the amount of relatively high molecular weight diols whose molecular weight exceeds 1000, for example, is increased.
  • the equivalent ratio of the polyol unit and the polyvalent isocyanate compound in producing the component (A) is brought close to 1: 1.
  • a component having a low glass transition temperature (Tg) is used as the component (B).
  • the gel content of the U / A composite resin aqueous dispersion obtained in the present invention is preferably 50% by weight or more, and preferably 60% by weight or more. When the amount is less than 50% by weight, the hardness is insufficient and the blending stability and dispersion stability tend to be inferior.
  • the upper limit of the gel content is preferably 99% by weight, and preferably 95% by weight. If it is more than 99% by weight, it may become too hard or it may become irritated in cosmetic applications. By setting it as such a gel part, the above-mentioned oil resistance (cast film forming property) improves more. This characteristic can be obtained particularly effectively by setting the weight average molecular weight (Mw) of the U / A resin in the above range.
  • the (meth) acrylic resin is used in order to produce such a U / A resin.
  • a method of emulsion polymerization of monomers can be used, and at this time, the U / A resin is obtained as an aqueous dispersion.
  • water in the emulsion may cause a chain elongation reaction of polyurethane.
  • the chain elongation reaction can be performed by adding the chain extender to the emulsion.
  • the chain extension reaction may be performed before or after the polymerization of the (meth) acrylic monomer.
  • the radical polymerization initiator used in the above polymerization reaction may be the same as the radical polymerization initiator used in the U / A resin and the aqueous U / A resin dispersion according to the first invention.
  • the polymerization temperature is usually 10 to 80 ° C., preferably 30 to 60 ° C. After completion of heat generation, the polymerization is almost completed by maintaining at 40 to 90 ° C. for about 30 minutes to 3 hours. Thereby, the aqueous emulsion of U / A resin is obtained.
  • the urethane component of the U / A resin and the U / A resin aqueous dispersion of the second invention includes a polyurethane having a component derived from the polyester polyol having the phthalic acid-based unit, and the U / A resin contains The content ratio of the polyurethane in the contained urethane component is 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, more preferably 85% by weight or more, and most preferably the whole amount is the polyurethane.
  • the urethane component other than the polyurethane having a component derived from the polyester polyol having the phthalic acid unit is not particularly limited as long as the object and effect of the present invention are not impaired.
  • the content of the dicarboxylic acid-derived structural unit (dicarboxylic acid unit) contained in the polyurethane among the constituent components of the U / A resin is 0.05% by weight or more and 50% by weight as described above.
  • the content is preferably 0.08% by weight or more and 40% by weight or less, more preferably 0.1% by weight or more and 35% by weight or less.
  • the content of the structural unit derived from the dicarboxylic acid (dicarboxylic acid unit) contained in the polyol component in the polyurethane described above is also preferably in the same range for the same reason. This is because in the U / A resin, the component that affects oil resistance is a component derived from polyurethane, so increasing the oil resistance of the polyurethane will improve the oil resistance of the entire U / A resin. is there.
  • the dicarboxylic acid unit is at least one selected from the group consisting of phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid, and an isophthalic acid unit is particularly preferred from the viewpoint of oil resistance.
  • the content of the dicarboxylic acid unit should be calculated from the composition of the U / A resin and the content of the unit in the urethane in accordance with the above-described method for calculating the content of the phthalic acid component in the polyester polyol. Can do.
  • (B) component used in this reaction and other monomers other than (B) component are the (B) component used in the U / A resin and U / A resin aqueous dispersion according to the first invention described above. And the component similar to other monomers other than (B) component can be used.
  • the glass transition temperature (Tg) of the homopolymer or copolymer containing the component (B) as a main component is preferably ⁇ 50 ° C. or higher, more preferably ⁇ 40 ° C. or higher.
  • Tg is lower than ⁇ 50 ° C., stickiness may appear in the feel of the resulting cosmetic, and the touch may be deteriorated.
  • the glass transition temperature (Tg) is preferably 120 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or lower. When it exceeds 120 ° C., the minimum film-forming temperature increases, and a uniform film may not be formed. By setting the glass transition temperature within this range, the plasticization of the polymer due to the oil can be suppressed even in the blending with a large amount of the oil without greatly deteriorating the performance as a cosmetic.
  • the glass transition temperature (Tg) is measured or calculated using the method for measuring or calculating the glass transition temperature (Tg) described in the U / A resin and the U / A resin aqueous dispersion according to the first invention. can do.
  • membrane is used by using together the monomer with high Tg of a homopolymer, and the monomer with low Tg of a homopolymer. Can be adjusted.
  • the Tg of the homopolymer of one monomer is preferably 95 ° C. or more and 150 ° C. or less, preferably 100 ° C. or more and 140 ° C. or less.
  • the Tg of the homopolymer of the other monomer is ⁇ It is preferably 70 ° C or higher and 30 ° C or lower, and preferably -60 ° C or higher and 10 ° C or lower.
  • the film becomes too hard, and when the Tg of the monomer on the low Tg side is too low, it may become sticky.
  • the U / A resin of the present invention contains a polyester polyol as a polyol component in the urethane component, and the polyester polyol is derived from at least one dicarboxylic acid selected from the group consisting of phthalic acid, isophthalic acid and terephthalic acid.
  • a component having a structural unit that is, a structural component derived from a phthalic acid-based polyester component, particularly an isophthalic acid-based polyester component, the property of having good oil resistance is exhibited.
  • composition ratio of the polyurethane component to the (meth) acrylic component in the U / A resin is preferably 80/20 to 30/70 as the polyurethane component / (meth) acrylic component by weight, and 70/30 to 35/65. Is preferred.
  • the total amount of both the polyurethane component and the (meth) acrylic component is 100.
  • the heat returnability (including setability) when used as a hair styling agent may deteriorate.
  • the emulsion stability during the production of the U / A resin may be insufficient, or the aqueous emulsion to be produced may become non-uniform.
  • the concentration thereof is not particularly limited, but the amount of nonvolatile components is preferably 20% by weight or more, and preferably 30% by weight or more. More preferably. If it is less than 20% by weight, drying may take time.
  • the upper limit is preferably 70% by weight or less, and more preferably 60% by weight or less. If it exceeds 70% by weight, the emulsion may become unstable.
  • the minimum film forming temperature of the U / A resin is preferably 10 ° C. or less, and preferably 5 ° C. or less. When it exceeds 10 ° C., the flexibility of the film may be insufficient. On the other hand, the minimum film forming temperature is preferably ⁇ 20 ° C. or higher, and preferably ⁇ 10 ° C. or higher. Below -20 ° C, the heat returnability (including setability) of the resulting film may deteriorate.
  • (A) As the polyol unit use a relatively high molecular weight polyol having a molecular weight exceeding 1000, for example, or increase the amount used.
  • the aqueous dispersion of U / A resin in which the residual amount of the (meth) acrylic monomer component is 100 ppm by weight or less has almost no odor when used for cosmetics such as hairdressing. It can be preferably used as a raw material.
  • this U / A resin can be cast into a film at 23 ° C. from a solution mixed with a silicone oil such as cyclopentasiloxane at a weight ratio of 50/50.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the U / A resin is preferably 100,000 or more and preferably 150,000 or more. Further, the upper limit of the weight average molecular weight is preferably 2000000, preferably 1000000, and more preferably 800000. By satisfying this range, the mechanical stability and the pigment stability when a pigment is added are excellent. On the other hand, if the weight average molecular weight is less than 100,000, the pigment dispersibility may be inferior. On the other hand, if the weight average molecular weight is larger than 2,000,000, the film tends to be hard and brittle and the texture may be deteriorated. By setting the weight average molecular weight (Mw) in such a range, particularly good oil resistance (cast film forming property) can be obtained.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the U / A resin is usually 1.5 or more and 2.5 or less, and preferably 1.7 or more and 2 or less.
  • the most frequent molecular weight among the weight average molecular weights (Mw) of the urethane component contained in the U / A composite resin that is, the U / A composite resin as shown in FIG.
  • Mw weight average molecular weights
  • the molecular weight (hereinafter referred to as urethane component) of the peak position corresponding to the urethane component polymer (the portion indicated by (A) in FIG. 1).
  • Mwp of the polymer of the urethane component This molecular weight of the polymer is referred to as the mode molecular weight (Mwp) of the polymer of the urethane component, and may be referred to as “Mwp of the urethane component”) is preferably 30000 or more, and more preferably 40000 or more. If the Mwp of the urethane component is smaller than 30000, the long-term stability of the U / A resin is insufficient, and there is a concern that the deterioration will be accelerated, for example, in an environment exceeding 30 ° C. in summer. On the other hand, the upper limit of Mwp of the urethane component is preferably 200000 and more preferably 150,000. If the Mwp of the urethane component is greater than 200000, it may become hard and the texture may be impaired, or the viscosity of the system may increase excessively in the synthesis process, and productivity may deteriorate.
  • Mwp of the urethane component is preferably
  • the mode molecular weight (Mwp) of the polymer of the acrylic component contained in the U / A composite resin refers to the portion indicated by (B) in FIG. 1 and may be referred to as “Mwp of the acrylic component” hereinafter).
  • Mwp of the acrylic component Is preferably 200000 or more, more preferably 300000 or more. If the Mwp of the acrylic component is less than 200,000, the 1,3-BG resistance and pigment dispersibility may deteriorate.
  • the upper limit of Mwp of the acrylic component is preferably 2000000 and more preferably 1000000. When the Mwp of the acrylic component is larger than 2000000, the film tends to be hard and brittle and the texture may be deteriorated.
  • the difference between the mode molecular weight (Mwp) of the acrylic component contained in the U / A composite resin and the mode molecular weight (Mwp) of the urethane component ((Mwp of the acrylic component) ⁇ (Mwp of the urethane component)) is It is desirable that the distance is moderate, preferably 200000 or more, more preferably 250,000 or more. If this difference is smaller than 200000, the mechanical stability may be insufficient. On the other hand, the upper limit of this difference is preferably 2000000 and more preferably 1000000. When this difference is larger than 2000000, the high molecular weight side affects the film, and the film tends to be hard and brittle, and the texture may be deteriorated.
  • the “1,3BG resistance” is as described above.
  • (B) component (meth) acrylic acid ester-based polymerizable monomer is emulsion-polymerized in an aqueous medium, a polymerization initiator, an emulsifier, etc. in the aqueous medium in the middle of the polymerization or other polymer produced A chain transfer reaction to the polymer tends to occur, and the molecular weight of the resulting polymer may be low.
  • (A) component (polyurethane having an isocyanate group and a carboxyl group) and (B) component ((meth) acrylic acid ester-based polymerizable monomer) are emulsified and dispersed in an aqueous medium.
  • the urethane- (meth) acrylic composite resin aqueous dispersion (U / A resin aqueous dispersion) obtained by polymerizing the component (B) is produced using the pre-emulsion thus prepared. Radical polymerization occurs in the state where the component (B) is arranged inside the component. At this time, the component (B) is protected by the component (A), and not only the chain transfer reaction during the polymerization of the component (B) hardly occurs, but also the polymerization proceeds in a state where the termination reaction of the polymerization hardly occurs. Therefore, the molecular weight of the component (B) tends to increase.
  • the urethane resin constitutes the shell portion, and the (meth) acrylic resin constitutes the core portion, thereby forming a core-shell composite resin.
  • the molecular weight of the component (B) tends to be larger than that of the emulsion polymerization in the absence of the component (A), and the molecular weight distribution of the resulting composite resin has two peaks as shown in FIG. Will be shown.
  • the horizontal axis (RT min ) in FIG. 1 means the retention time (minutes), and the shorter the RT, the higher the molecular weight.
  • An example of this molecular weight distribution is as shown in FIG. 1, and the relationship between each peak position, that is, the Mwp of the acrylic component and the Mwp of the urethane component is as described above.
  • the U / A resin preferably contains a component (gel content) that does not dissolve in THF (tetrahydrofuran).
  • the preferred gel content is preferably 10% by weight or more, more preferably 30% by weight or more. If the gel fraction is too small, blending stability and oil resistance may be inferior.
  • the upper limit of the gel content is not particularly limited, and may be 100% by weight, but is preferably 99% by weight or less. By setting it as such a gel part, the above-mentioned oil resistance (cast film forming property) improves more. This characteristic can be obtained particularly effectively by setting the weight average molecular weight (Mw) of the U / A resin in the above range.
  • U / A resin or U / A resin aqueous dispersion of the present invention can be suitably used for the following applications.
  • the U / A resin or the U / A resin aqueous dispersion according to the second invention contains phthalic acid units, particularly isophthalic acid units, it exhibits excellent oil resistance as described above and is a self-emulsifying polyurethane. This may be because of the mechanical stability (emulsion stability) and pigment dispersibility.
  • the U / A resin or aqueous U / A resin dispersion according to the present application is added to hair cosmetics such as known shampoos, rinses, treatments, setting agents, and permanent wave liquids. To do. At this time, you may use together with the well-known polymer currently used conventionally.
  • the hair cosmetic used for addition may be in any shape such as liquid, cream, emulsion, spray, gel, mousse (cream / gel that can be ejected in foam).
  • the amount of the U / A resin or U / A resin aqueous dispersion added varies depending on the form and purpose of the hair cosmetic, or the type and amount of the polymer used in combination.
  • the resin content of the aqueous resin dispersion is preferably added in a proportion of 0.05 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 8% by weight.
  • the U / A resin or the U / A resin aqueous dispersion can be used alone or in combination with conventional anionic, nonionic, cationic and amphoteric known setting polymers.
  • the set polymer used in combination is more preferably an anionic or nonionic set polymer from the standpoint of mixing stability.
  • anionic polymer used as a set polymer examples include a copolymer of (meth) acrylic acid and alkyl methacrylate (trade name: Diahold (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), trade name: plus size L- 53 series (manufactured by Kyodo Chemical Industry Co., Ltd.)), maleic acid monoalkyl ester and methyl vinyl ether copolymer (trade name: GANTREZ AN-119 (manufactured by IPS Japan Ltd.)) and the like.
  • Diahold manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
  • plus size L- 53 series manufactured by Kyodo Chemical Industry Co., Ltd.
  • maleic acid monoalkyl ester and methyl vinyl ether copolymer trade name: GANTREZ AN-119 (manufactured by IPS Japan Ltd.)
  • Nonionic polymers used as the set polymer include, for example, polyvinylpyrrolidone polymer (trade name: PVP series (manufactured by ASP Japan)), vinylpyrrolidone and vinyl acetate copolymer (trade name: LUVISKOL VA series). (BASF Japan Co., Ltd.)).
  • Examples of amphoteric polymers include methacrylate ester copolymers (trade name: Yucaformer series (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)).
  • Examples of the cationic polymer used as the set polymer include ethers of hydroxycellulose and glycidyltrimethylammonium chloride (trade name: Leogard G (manufactured by Lion Corporation), trade names: polymers JR-30M-125 and -400.
  • the cosmetics for setting in which the U / A resin or the U / A resin aqueous dispersion and the setting polymer are used include aerosol hair spray, pump hair spray, foam hair spray, hair mist, set lotion, hair cream And various hair styling agents containing water and / or alcohols such as ethanol and isopropanol, such as hair oil.
  • the hair styling material is a hair cosmetic (mousse) that can be ejected in a foam state
  • the U / A resin or U / A resin aqueous dispersion (solid content) is 0.01 to 10% by weight
  • the composition of a known set polymer 0 to 15% by weight, nonionic surfactant 0.1 to 5% by weight, liquefied gas 3 to 25% by weight, water-soluble solvent mainly composed of water 60% to remaining, etc. Used. (However, water is contained in the hair cosmetic by 60% by weight or more).
  • nonionic surfactant for example, sorbitan fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene Castor oil, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, fatty acid alkanolamide and the like can be mentioned.
  • the U / A resin or U / A resin aqueous dispersion (solid content) is 0.01 to 10% by weight, the set polymer is 0 to 15% by weight, the gel A composition of 0.1 to 3% by weight of the base, 72% by weight of water to the remainder is used.
  • the U / A resin or U / A resin aqueous dispersion (solid content) 0.01 to 10% by weight, the set polymer 0 to 15% by weight, the organic solvent 30 to 80% by weight, jetting A composition such as 10 to 70% by weight of the agent is used.
  • examples of the propellant that can be used for the spray and mousse include liquefied gas such as ethanol, liquefied petroleum gas, dimethyl ether and halogenated hydrocarbon, and compressed gas such as air, carbon dioxide and nitrogen gas.
  • the U / A resin or U / A resin aqueous dispersion of the present invention can be used in conditioning cosmetics such as shampoos, conditioners (rinse), and permanent liquids.
  • conditioning cosmetics such as shampoos, conditioners (rinse), and permanent liquids.
  • hair cosmetics often contain, for example, water and / or alcohols such as ethanol and isopropanol as a solvent, and hydrocarbons having a boiling point of 50 ° C. to 300 ° C. as a solvent.
  • Such conditioning cosmetics like the above-described set cosmetics, are usually U / A resins or U / A resin aqueous dispersions alone, or conventional anionic, nonionic, cationic and amphoteric conditioning polymers. Used together.
  • an anionic or nonionic set polymer is more preferable in terms of miscibility.
  • the U / A resin or U / A resin aqueous dispersion can be added to an anionic, amphoteric or nonionic surfactant.
  • surfactants used herein include anionic surfactants such as N-coconoyl-N-methyl- ⁇ -alanine sodium and N-myristoyl-N-methyl- ⁇ -alanine sodium. And fatty acid acyl-N-methyl- ⁇ -alanine salts.
  • amphoteric surfactants include cocoaside propyl betaine, dimethyl lauryl betaine, bis (2-hydroxyethyl) lauryl betaine, cyclohexyl lauryl amine oxide, dimethyl lauryl amine oxide, and bis (2-hydroxyethyl) lauryl amine oxide. It can be illustrated.
  • nonionic surfactants include stearic acid diethanolamide, coconut oil fatty acid diethanolamide, sorbitan sesquioleate, and polyoxyethylene stearyl ether.
  • the U / A resin or aqueous U / A resin dispersion of the present application can be added to the cationic surfactant.
  • cationic surfactants include stearyl trimethyl ammonium chloride, distearyl dimethyl ammonium chloride, stearyl dimethyl benzyl ammonium chloride, and the like.
  • U / A resin or aqueous U / A resin dispersion is added to oxidizing agents such as bromates and perboric acids, and reducing agents such as thioglycolic acid and its salts and cysteine. And use it.
  • a cationic surfactant when used as a hair treatment, this is used in combination with or in place of a cationic surfactant and / or a cationic polymer such as cationic polypeptide, cationic cellulose, cationic polysiloxane, etc.
  • a cationic surfactant for example, those exemplified for rinsing can be used without any particular problem.
  • optional components may be blended if necessary within a range that does not affect the effects of the present invention.
  • Such optional components include hydrocarbons, linear alcohols, branched alcohols, higher fatty acids and derivatives thereof, plant polymers, microbial polymers, natural water-soluble polymers, cellulose polymers, semi-polymers Synthetic water-soluble polymer, vinyl polymer, polyoxyethylene polymer, synthetic water-soluble polymer, inorganic water-soluble polymer, silicones, N-fatty acid acyl-L-glutamate, N-fatty acid-N- Methyl taurine salt, salt of N-fatty acid sarcosine condensate, surfactant other than the above-mentioned surfactant, emulsifier, moisturizer, antibacterial agent, vasodilator, refresher, stimulant, vitamins, bactericidal Preservatives, chelating agents, pH adjusters, foam boosters
  • a propellant such as liquefied petroleum gas or dimethyl ether is used in combination, and other metal ion scavengers, fungicides, bactericides, Emulsifiers, conditioning agents, thickeners, antioxidants, solubilizers, rosin, hydrotropes, hair nourishing agents, herbal medicines, pigments, fragrances and the like may be used.
  • hydrocarbons examples include liquid paraffin, petrolatum, solid paraffin, squalane, and olefin oligomer.
  • linear alcohol examples include lauryl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, behenyl alcohol, myristyl alcohol, oleyl alcohol, cetostearyl alcohol and the like.
  • branched alcohols examples include monostearyl glycerin ether, 2-decyltetradecinol, lanolin alcohol, cholesterol, phytosterol, hexyl decanol, isostearyl alcohol, octyldodecanol and the like.
  • Higher fatty acids and derivatives thereof include lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, behen (behenyl) acid, oleic acid, 1,2-hydroxystearic acid, undecylenic acid, tallic acid, lanolin fatty acid, isostearic acid, Examples thereof include linoleic acid, linolenic acid, ⁇ -linolenic acid, eicosapentaenoic acid and the like.
  • Examples of the plant-based polymer include carrageenan, pectin, agar, quince seed (malmello), algae colloid (gypsum extract), starch (rice, corn, potato, wheat), glycyrrhizic acid and the like.
  • Examples of the microbial polymer include xanthan gum, dextran, pullulan and the like.
  • Examples of the natural water-soluble polymer include animal polymers such as collagen and gelatin.
  • Examples of the cellulose polymer include methyl cellulose, ethyl cellulose, methyl hydroxypropyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, cellulose sodium sulfate, hydroxypropyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose (CMC), crystalline cellulose, and cellulose powder.
  • Examples of the semi-synthetic water-soluble polymer include alginic acid polymers such as sodium alginate and propylene glycol alginate.
  • Examples of the vinyl polymer include polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl pyrrolidone, carboxyvinyl polymer (carbopol) and the like.
  • polyoxyethylene polymer examples include polyethylene glycol 20,000, 4,0000, 60,000 and the like.
  • synthetic water-soluble polymer examples include polyethyleneimine.
  • inorganic water-soluble polymer examples include bentonite, aluminum magnesium silicate (beegum), labonite, hectorite, and anhydrous silicic acid.
  • silicones include volatile silicone oils, silicone resins, silicone gums, alkyl-modified silicones, and the N-fatty acid acyl-L-glutamate includes N-lauryl-L-glutamate monosodium, N -Palm oil fatty acid-L-glutamate monotriethanolamine, N-myristylate acyl-L-glutamate monosodium, N-mixed fatty acid acyl-L-glutamate monosodium, etc.
  • N-fatty acid-N-methyl taurate examples include methyl taurine sodium laurate and coconut oil fatty acid methyl taurine sodium.
  • salt of the N-fatty acid sarcosine condensate examples include lauroyl sarcosine sodium and cocoyl sarcosine sodium.
  • surfactants examples include acyl sarcosine sodium, acyl glutamate, acyl- ⁇ -alanine sodium, acyl taurate, lauryl sulfate, lauryl dimethylaminoacetic acid betaine, alkyltrimethylammonium chloride, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, and the like. Can be mentioned.
  • emulsifier examples include glyceryl monostearate, sorbitan monopalmitate, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene sorbitan monolaurate and the like.
  • Moisturizers include (poly) ethylene glycol, (poly) propylene glycol, glycerin, 1,3-butylene glycol, maltitol, sorbitol, chondroitin sulfate, hyaluronic acid, atelocollagen, cholesteryl-1,2-hydroxystearate, lactic acid Sodium, bile salt, dl-pyrrolidone carboxylate, short chain soluble collagen and the like can be mentioned.
  • antibacterial agents examples include hinokitiol, hexachlorophene, benzalkonium chloride, trichlorocarbanilide, pithionol, and the like.
  • vasodilator examples include carpronium chloride.
  • refreshing sensation agent examples include menthols.
  • irritation imparting agent examples include benzyl nicotinate.
  • vitamins include vitamins A, B, C, D, E, and the like.
  • bactericidal / preservatives include chlorhexidine gluconate, isopropylmethylphenol, and paraoxybenzoic acid esters.
  • chelating agents include protein hydrolysates, amino acids, plant extracts, EDTA-Na and the like.
  • pH adjuster examples include succinic acid, sodium succinate, triethanolamine and the like.
  • makeup cosmetics examples include mascara, eyeliner, eye shadow, lipstick, lip gloss, foundation, and makeup applege. These makeup cosmetics are the U / A resin or U of the present invention. / A Resin aqueous dispersion, oils such as solid oils, fats and oils, waxes, silicone oils, etc., powder components such as pigments, or materials usually used in cosmetics such as solvents such as liquid alcohols. It is obtained by adding and mixing depending on the condition.
  • examples of the powder component such as the pigment include the following. (1) Dyes such as Red No. 104, Red No. 102, Red No. 226, Red No. 201, Red No. 202, Yellow No. 4, Black No. 401, (2) Lake No. 1 aluminum lake, yellow No. 4 aluminum lake, yellow No. 5 aluminum lake, yellow No. 203 barium lake and other lake dyes,
  • Powdered polymers such as nylon powder, silk powder, urethane powder, Teflon (registered trademark) powder, silicone powder, polymethyl methacrylate powder, cellulose powder, silicone elastomer spherical powder, polyethylene powder, (4) Colored pigments such as yellow iron oxide, red iron oxide, black iron oxide, chromium oxide, carbon black, ultramarine and bitumen,
  • White pigments such as zinc oxide, titanium oxide, cerium oxide, extender pigments such as talc, mica, sericite, kaolin, plate-like barium sulfate, (6) Pearl pigments such as titanium mica, bengara-coated mica titanium, carmine-coated mica titanium, bitumen-coated mica titanium, black iron oxide-coated mica titanium,
  • Metal salts such as barium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, aluminum silicate, magnesium silicate, (8) Inorganic powders such as silica and alumina, (9) Bentonite, smectite, boron nitride, lauroyl lysine, fine particle titanium oxide, fine particle zinc oxide and the like.
  • the size of these powders is preferably in the range of 5 nm to 100 ⁇ m, more preferably 10 nm to 50 ⁇ m.
  • the shape is not particularly limited.
  • the various powders exemplified above may be blended individually, or may be blended after being previously mixed as a mixture of powder blending agents.
  • the color of the mixture may be adjusted to a desired color such as skin color, and UV scattering components such as fine particle titanium oxide and fine particle zinc oxide are added to give the composition an ultraviolet protection function. You can also
  • oil component such as the solid oil agent
  • examples of the oil component include volatile or non-volatile oil agents, solvents, and resins that are usually used in cosmetics, and may be liquid, paste, or solid at room temperature.
  • oil agent components examples include the following. (1) Fatty acids such as isostearic acid, undecylenic acid, oleic acid, (2) Fatty acid esters such as myristyl myristate, hexyl laurate, decyl oleate, isopropyl myristate, hexyl decyl dimethyloctanoate, glyceryl monostearate, diethyl phthalate, ethylene glycol monostearate, octyl oxystearate,
  • Fatty acids such as isostearic acid, undecylenic acid, oleic acid
  • Fatty acid esters such as myristyl myristate, hexyl laurate, decyl oleate, isopropyl myristate, hexyl decyl dimethyloctanoate, glyceryl monostearate, diethyl phthalate, ethylene glycol monostearate
  • Higher hydrocarbons such as liquid paraffin, paraffin, petrolatum, squalane, lanolin, reduced lanolin, carnauba wax, candelilla wax, ceresin, ozokerite, microcrystalline wax and so-called wax, mink oil, cocoa butter, coconut oil, Oils and fats such as palm kernel oil, camellia oil, sesame oil, castor oil, olive oil, (4) Medium to low molecular weight synthetic polymers such as polyethylene wax, ethylene / ⁇ -olefin / co-oligomer, ethylene propylene, copolymer, etc.
  • Cyclic silicone dimethylpolysiloxane, methylhydrogenpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, polyether-modified organopolysiloxane, alkyl-modified organopolysiloxane, terminal-modified organopolysiloxane, polyglyceryl-modified silicone, amodimethicone, amino-modified organopoly Silicone oils and silicone compounds such as siloxane, silicone gel, acrylic silicone, trimethylsiloxysilicic acid, (6) Fluorine compounds such as perfluoropolyether, fluorocarbon, and fluoroalcohol.
  • Examples of the solvent such as the liquid alcohol include the following. (1) Lower alcohol: ethanol, isopropyl alcohol, etc. (2) Higher alcohol: cetyl alcohol, isostearyl alcohol, lauryl alcohol, hexadecyl alcohol, octyldodecanol, etc.
  • Polyhydric alcohol Polyhydric alcohol such as glycerin, sorbitol, ethylene glycol, propylene glycol, 1.3 butylene glycol, polyethylene glycol, etc.
  • Other solvents water, light liquid isoparaffin, ethers, LPG, fluorocarbon, N-methylpyrrolidone, fluoroalcohol, volatile linear silicone, various chlorofluorocarbons, etc.
  • the cosmetics of the present invention include fluorine compounds, various resins, surfactants, viscosity-imparting agents, preservatives, fragrances, ultraviolet absorbers (organic) that are commonly used in cosmetics.
  • System inorganic system (which may correspond to UV-A or B), physiologically active ingredients, salts, antioxidants, chelating agents, neutralizing agents, pH adjusting agents, etc. As long as the object and effect of the invention are not impaired, they can be appropriately blended.
  • U / A resin or the U / A resin aqueous dispersion according to the first invention when used, various hairs such as hair sprays, mousses, set lotions, gels, sprays, etc. having a good setting effect and texture. Cosmetics can be provided.
  • these U / A resins can be preferably used as skin cosmetics because the resulting film is flexible.
  • it can be used for liquid foundation, skin cream, UV care cream, skin lotion, and the like.
  • the U / A resin of the present invention can also be used in cosmetics other than those described above.
  • the fluorine compound for cosmetics, various resins, and surfactants are used according to the respective purposes and applications.
  • Ingredients such as viscosity imparting agents, preservatives, perfumes, organic / inorganic ultraviolet absorbers, physiologically active ingredients, salts, antioxidants, chelating agents, neutralizing agents, pH adjusters, etc. As long as the effect is not impaired, it can mix
  • the U / A resin or the U / A resin aqueous dispersion according to the second invention takes advantage of its oil resistance, flexibility, adhesion, substrate follow-up property, wear resistance, etc. Paints), paints for household use, coating agents, protective film forming agents, and the like.
  • MMA Mitsubishi Rayon Co., Ltd., methyl methacrylate
  • BA Mitsubishi Chemical Co., Ltd., n-butyl acrylate
  • Measurement device LC-20AD (manufactured by Shimadzu Corporation)
  • Detector RI (refractive index) -Column: PLgel Mixed B (manufactured by Agilent Technologies)
  • Developing solvent THF (tetrahydrofuran)
  • Developing solvent flow rate 1 ml / min
  • Measurement sample injection volume 100 ⁇ L
  • Measurement sample A dry sample is prepared from the obtained urethane- (meth) acrylic composite resin dispersion under the following drying conditions, and a 0.2 wt% solution is prepared using THF. This solution was filtered with the following filter, and the obtained filtrate was used as a measurement sample.
  • Drying conditions After drying at 40 ° C.
  • the filter for gel content after filtration is dried at 105 ° C. for 3 hours, the residual solid content is determined from the weight of the unused filter dried in the same manner, and the gel content is calculated by the following formula.
  • Gel content (% by weight) (filter weight after drying (mg) ⁇ filter weight before use (mg)) / 40 (mg) ⁇ 100
  • MFT film forming temperature
  • the degree of neutralization of the obtained polyurethane or urethane-acrylic resin is determined based on the content of carboxyl based on the component (A) used for preparation, as shown in the description of the first neutralization step and the second neutralization step in this specification. It calculated
  • Tg Glass transition temperature
  • Tg of the polymer was calculated from the Tg and weight fraction of each homopolymer of the polymerizable monomer to be used.
  • 1 / Tg (Wa / Tga) + (Wb / Tgb) + (Wc / Tgc) + (1)
  • Tg is the glass transition temperature (K) of the (co) polymer
  • Tga, Tgb, Tgc, etc. are the glass transition temperatures (K) of the homopolymers of the constituent monomers a, b, c, etc.
  • Wa , Wb, Wc, etc. indicate the weight fraction of each constituent monomer a, b, c in the copolymer.
  • Tg is expressed as “° C.”, “273” may be subtracted from the numerical value of Tg obtained by the above formula.
  • Stress-Strain (SS) (1) Preparation of test piece On a polypropylene plate, a sample (aqueous dispersion) is applied so that the thickness of the dry film becomes 200 ⁇ m, and left overnight at room temperature to form a film. The obtained film is peeled off and dried in a vacuum dryer for 6 hours.
  • Test method The dried film obtained above was cut into a strip of 0.5 cm width, and constant temperature and constant at 23 ° C. and 50% RH using an Autocom C-type universal testing machine (manufactured by KeySE Co., Ltd.). In a wet chamber, 100% modulus, maximum strength, and maximum elongation were measured under conditions of a chuck interval of 2 cm and a tensile speed of 200 mm / min.
  • Examples 1-1 to 1-14 Comparative Examples 1-1 to 1-4
  • a thermometer To a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, predetermined amounts of the components of the pre-emulsion urethane, polymerization inhibitor, and acrylic column in Table 1 were added and mixed at an internal temperature of 50 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 90 ° C. and reacted at this temperature for 5 hours to obtain a carboxyl group-containing polyurethane (A) containing an isocyanate group and a carboxyl group.
  • A carboxyl group-containing polyurethane
  • the obtained dispersion liquid was kept at 50 ° C., and at this temperature, the polymerization initiator and the reducing agent described in the column of the polymerization step in Table 1 were added in the indicated amounts to start polymerization of the polymerizable monomer. did. After the end of heat generation, the temperature was further raised to 70 ° C. and maintained for 3 hours to obtain an aqueous emulsion containing urethane- (meth) acrylic composite resin and unreacted polymerizable monomer (B).
  • DMPA Perstorp Co., Ltd .: dimethylolpropionic acid (carboxylic acid-containing polyol)
  • Examples 2-1 and 2-2 Comparative Example 2-2: Production of urethane
  • a predetermined amount of the urethane raw material and reaction solvent shown in Table 3 are added, mixed at an internal temperature of 50 ° C., and then heated to 90 ° C. Then, the reaction was carried out at this temperature for 5 hours to obtain a carboxyl group-containing urethane prepolymer containing an isocyanate group and a carboxyl group. Subsequently, the liquid temperature was kept at 50 ° C.
  • phase inversion water (pure water: DW) is added in the amount shown in Table 3 dropwise over 15 minutes while maintaining the internal temperature at 50 ° C., phase change of the emulsion is performed, and milky white and transparent A dispersion was obtained.
  • This dispersion was heated to 80 ° C., and the reaction solvents (methyl ethyl ketone (MEK) and ethanol (EtOH)) used during the production of the urethane prepolymer were collected to obtain a polyurethane dispersion (dispersion).
  • MEK methyl ethyl ketone
  • EtOH ethanol
  • the content of the isophthalic acid unit in Example 2-1 is calculated as follows according to the above description.
  • P-1030 has an acid component of isophthalic acid alone, a diol component of methylpentanediol alone, and a molecular weight (PEsPO) of 1,000. From this, the formula weight of PA unit is 148, the formula weight of DOL unit is 100, and the molecular weight of terminal diol is 101, so the PA unit content in polyurethane can be calculated as follows.
  • the isophthalic acid unit content% in the polyurethane can be calculated as follows based on the above results and the charged amount of each component as the urethane raw material in Table 3.
  • IP isophthalic acid
  • Examples 2-3 to 2-8 Comparative Example 2-3: Production of U / A resin
  • a thermometer To a four-necked flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux condenser, predetermined amounts of the urethane raw material, acrylic raw material, and polymerization inhibitor described in Table 3 were added and mixed at an internal temperature of 50 ° C. The mixture was heated to 90 ° C. and reacted at this temperature for 5 hours to obtain a carboxyl group-containing urethane prepolymer containing an isocyanate group and a carboxyl group dispersed in a (meth) acrylic polymerizable monomer.
  • phase inversion water (pure water: DW) is added in the amount shown in Table 3 dropwise over 15 minutes while maintaining the internal temperature at 50 ° C., phase inversion of the emulsion, and milky white and transparent dispersion A liquid was obtained.
  • PA unit content in polyurethane can be calculated as follows. 1) Multiply the formula amount of the dicarboxylic acid used by each usage ratio (molar fraction) and add up the total number, and use the “average formula amount of dicarboxylic acid” to obtain the “NumberPA” when the dicarboxylic acid is used alone.
  • the dicarboxylic acid unit content in the polyurethane can be calculated from the raw material charge in Table 3 as follows.
  • the PA unit content in the polyurethane is calculated from the formula amount of PA units and the molar fraction of PA.
  • Example 2-9 Example of performing first and second neutralization steps
  • the liquid temperature was subsequently raised to 50 ° C.
  • TEA triethanolamine
  • phase inversion was performed using phase inversion water (pure water: DW) to obtain a milky white transparent dispersion.
  • an acrylic raw material (monomer) of the type and amount shown in Table 3 and a polymerization catalyst (initiator and reducing agent) were added, and polymerization and aging were carried out in the same manner as in Examples 3 to 8 above ( The temperature was raised and maintained after completion of the polymerization heat generation) to obtain an aqueous urethane- (meth) acrylic composite resin dispersion containing a urethane- (meth) acrylic composite resin and an unreacted polymerizable monomer.
  • a second neutralization step was performed using the amount of potassium hydroxide shown in Table 3, and a part of the carboxyl groups in the urethane- (meth) acrylic composite resin. was neutralized to prepare an aqueous U / A resin dispersion.
  • Examples 2-1 to 2-9 contain a predetermined amount of dicarboxylic acid units (particularly phthalic acid units) in the polyurethane or U / A resin, so that they have oil resistance (film formation from silicone oil). It is good. On the other hand, in a comparative example, since it does not contain a dicarboxylic acid unit or does not contain a predetermined amount even if it contains, oil resistance is inferior.

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Abstract

 柔軟性と整髪性(セット保持性)を併せ持ち、一旦セットが崩れても、容易に元に戻すことができる化粧用の水性分散液及びこれを用いて得られる化粧料を提供することを課題とする。ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールの少なくとも1種を含むポリオール成分と、多価イソシアネート成分とから得られるポリウレタンであって、前記ポリオール成分のポリエーテルポリオールが、炭素数2~4のポリアルキレングリコール由来の構成単位を主成分として、かつ、数平均分子量が400以上、4000以下であるポリエーテルポリオールであるか、又は、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステルポリオールであることを特徴とするポリウレタンを用いる。

Description

ポリウレタン、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂、及びウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液
 この発明は、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂、その原料となるポリウレタン、及びこのウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂からなる水性分散液、並びに、これを用いた化粧料に関する。本発明の化粧料は、毛髪化粧料を始めとして、メークアップ用化粧品、スキンケア用化粧品、アイメイク用化粧料、その他の化粧料等に広く適用できるという特徴を有する。また、工業用、家庭用の塗料や保護皮膜(コーティング剤)としても好ましく使用可能である。
 ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂は、その皮膜形成性を利用して、毛髪の形状維持や皮膚の保護等のための化粧料として用いられたり(下記特許文献1、2)、あるいは工業用(自動車用)・家庭用の塗料や保護皮膜として用いられている(下記特許文献3)が、これらを適用した皮膜が油状成分と接触した場合、耐油性が不十分で、皮膜が溶解したり膨潤したりして、その性能を十分発揮できないことがあった。
 この耐油性を改良するためには、用いる樹脂の分子量を高くしたり、ハードセグメントの含有量を多くする等の方法があるが、場合によっては皮膜が硬くなって基材への追従性がなくなって、屈曲時に剥離したり、あるいは化粧料とした場合に、ゴワつきや使用時の違和感をもたらしたりすることがあった。
 また、化粧料に用いられる合成樹脂としては、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、或いは両性等の各種イオン性を有するアクリル系、酢酸ビニル系、ビニルピロリドン系、ビニルメチルエーテル系等のポリマーが広く知られている。これらはいずれも樹脂の皮膜形成性を利用して、毛髪の形状維持や皮膚の保護等を目的として用いられているが、樹脂によっては皮膜が硬すぎたり、或いはべたついたりする等の問題点が指摘されていた。
 前記の樹脂のごわつきや吸湿性などの欠点を改良した化粧料用樹脂として、ポリウレタンのポリマー粒子の存在下でラジカル重合性単量体を重合させて得られる複合粒子からなるウレタン-アクリル系複合樹脂を含む水性分散液が提案されている。(下記特許文献1、2)
 こうした化粧料用樹脂を使用する化粧料としては、例えば毛髪化粧料の「ヘアスタイリング剤」があるが、このヘアスタイリング剤の剤形は、ミスト噴霧タイプの水系処方から、多量に油状成分が含まれるヘアワックスまで多くの用法がある。また、化粧料用樹脂の用法は、毛髪化粧料用にとどまらず、例えばメークアップ用化粧品、サンケア用化粧料用途(日焼け防止剤など)、スキンケア化粧料用途(皮膚の保護、湿潤性付与)など、多岐にわたって用いられるようになっている。
特許第2587801号公報 特許第5281232号公報 特開2011-149011号公報
 前記のような耐油性を改良する方法において、多様な用途に前記皮膜形成性を有するウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂を適用した場合、例えば化粧料の中でもヘアワックスに代表されるような、油状成分を多く含む配合では、油状成分が樹脂に対して可塑剤として作用するため、毛髪の固定化や仕上げのサラッと感などが損なわれることがあり、樹脂本来の機能が十分発揮されないという問題があった。
 また、化粧料に用いる場合は、こうした用途・用法の多様化に伴って、化粧料用樹脂にも従来以上に多様な処方における機能発現が求められるようになっている。
 特に、前記ヘアワックスに代表されるような、油状成分を多く含む配合においては、油状成分が樹脂に対して可塑剤として作用するため、毛髪の固定化や仕上げのサラッと感などが損なわれることがあり、樹脂本来の機能が十分発揮されないという問題があった。
 そこでこの発明は、油状成分と接触した場合も、その皮膜が損なわれることなく、本来の優れた特性を維持できるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂とその水性分散液を提供すること、及びその原料となる特定のポリウレタンを提供すること、並びに化粧料用のウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液に関しては、柔軟性と整髪性(セット保持性)を併せ持ち、一旦セットが崩れても、容易に元に戻すことができ、サラッと感が保持された化粧料用樹脂の水性分散液及びこれを用いて得られる化粧料を提供しようとするものである。
 この発明の第1の要旨は、(A)イソシアネート基とカルボキシル基とを有するポリウレタンと、(B)(メタ)アクリル酸エステル系重合性単量体とを水性媒体中で乳化分散してなるプレエマルジョン中の、(B)成分を重合させて得られるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の水性分散液であって、上記(A)成分及び(B)成分が、以下の(1)~(3)の条件を満たすものであることを特徴とする化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液に存する。
(1)(A)成分を構成するポリオール単位がポリエーテルポリオールである。
(2)上記ポリエーテルポリオールは、炭素数2~4のジアルキレングリコール由来の構成単位を主成分とし、かつ、数平均分子量が400以上、4000以下である。
(3)(A)成分と(B)成分の重量比率((A)/(B))が、80/20~30/70である。
 この発明のもう一つの要旨は、上記化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液を用いて得られる化粧料に存する。
 この発明の第2の要旨は、ポリエステルポリオールを含むポリオール成分と、多価イソシアネート成分とから得られるポリウレタンであって、前記ポリエステルポリオールが、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも一種のジカルボン酸由来の構成単位を有し、かつ、シリコーンオイルと前記ポリウレタンとの混合溶液(重量比50/50)から、23℃でキャスト成膜が可能であるポリウレタン、に存する。
 この発明の別の要旨は、前記のポリウレタンと(メタ)アクリル系樹脂とを複合してなるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂であって、シリコーンオイルと50/50の重量比で混合した溶液が、23℃でキャスト成膜が可能であるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂にも存している。
 また、この発明のもう一つの要旨は、前記のウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂が水性媒体中に乳化分散されてなる複合樹脂水性分散液、及び該ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂を用いてなる化粧料にも存する。
 本発明のポリウレタンは、油状成分と混合した状態から成膜することが可能なほど、その膜の耐油性が優れており、この特徴は、このポリウレタンを含有するウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂にも反映されて、その本来の特性である、柔軟性、ソフト感及びセット保持性を有しつつ、耐油性が優れたものとなる。
 また、この発明にかかる水性分散液を毛髪用の化粧料として用いた場合に、柔軟性が良好でソフト感があり、かつ、セット保持性も良好である。
実施例1-2の重量平均分子量を測定した結果を示すグラフ
 以下、この発明について詳細に説明する。
 以下、この発明について、ポリウレタン、このポリウレタンを用いて得られるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂(以下「U/A樹脂」と略記することがある)、このU/A樹脂を用いて得られるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂(U/A樹脂)水性分散液に分けて、詳細に説明する。
 なお、本明細書において「(メタ)アクリル」は、「アクリル又はメタクリル」を意味する。
<ポリウレタン>
 本発明のポリウレタンは、ポリオール成分と、多価イソシアネート成分とから得られるポリウレタンであり、具体的には、ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールの少なくとも1種を含むポリオール成分と、多価イソシアネート成分とから得られるポリウレタンである。
 以下において、ポリエーテルポリオールを含むポリオール成分を用いたポリウレタン、このポリウレタンを用いたU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液に係る発明を「第1発明」と称し、また、ポリエステルポリオールを含むポリオール成分を用いたポリウレタン、このポリウレタンを用いたU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液に係る発明を「第2発明」と称する。
<第1発明にかかるポリウレタン((A)成分)>
 次に、第1発明にかかるポリウレタン((A)成分)で用いられるポリエーテルポリオールは、炭素数2~4のポリアルキレングリコール由来の構成単位を主成分として、かつ、数平均分子量が400以上、4000以下であるポリエーテルポリオールであることが特徴である。
 前記(A)成分であるポリウレタンは、詳しくは、ポリオール単位と多価イソシアネート化合物とを反応させた、カルボキシル基を有する重合体をいう。
 前記のポリオール単位と多価イソシアネート化合物との使用割合は、当量比で、ポリオール単位:多価イソシアネート化合物=1:1.2~2がよく、1:1.5~1.9が好ましい。
 前記ポリオール単位とは、1分子中に2つ以上のヒドロキシル基を有する有機化合物からなる単位をいい、具体例としては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等の比較的低分子量のポリオール類、又はこれらの少なくとも一種と、アジピン酸、セバシン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸の少なくとも一種とを重縮合して得られるポリエステルポリオール類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルポリオール、ポリブタジエンポリオール、水添ポリブタジエンポリオール、ポリアルキレングリコール等のポリエーテルポリオール類、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリアクリル酸エステルポリオール、これらのポリオール類にプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオール等が挙げられる。
 これらのなかでも、前記したようなポリアルキレングリコール由来の構成単位を主成分とするポリエーテルポリオールは、柔軟な質感を付与できる点で特に好ましい。
 前記ポリオール単位を構成するポリオール成分としては、1種類のポリオール単位を用いてもよいが、数平均分子量が相異なるポリオール成分及び/又はその構成単位が相異なるポリオール成分である、少なくとも2種のポリオール成分を用いると、使用するポリオール単位が分子量分布で少なくとも二山の分布を有する多分散系の単位となる。このようなポリオール単位を用いることにより、柔軟な質感を維持しつつ、ポリマーの機械的強度(伸び、破断強度)を高くすることができる。
 この多分散系のポリオール単位に用いられる複数種のポリオールの単位の炭素数の平均値は2~4が好ましい。平均値がこの範囲内とすることにより、柔軟な質感を付与することができる。
 前記多分散系のポリオール単位の数平均分子量の平均は、300以上がよく、400以上が好ましく、500以上がより好ましく、600以上が特に好ましい。数平均分子量が小さすぎると、柔軟性が低下する傾向となる。一方、上限は、4000がよく、3000が好ましく、2500がより好ましい。数平均分子量が大きすぎると、自己乳化力が低下したり、ポリオール単位の種類によっては、過度に柔軟になる場合がある。
 前記のとおり、複数種のポリオールに由来する単位を用いる場合、用いられる複数種のポリオールのうち、数平均分子量が最も小さいポリオールの数平均分子量は、400以上がよく、500以上が好ましい。数平均分子量が小さすぎると、得られる膜が硬くなり、柔軟性を損なう場合がある。一方、上限は、1200がよく、1500が好ましい。数均分子量が大きすぎると、自己乳化力が低下したり、低分子量ジオールを用いることによる効果が不十分になる場合がある。
 前記の数平均分子量が最も小さいポリオールの具体例としては、PTMG650(三菱化学(株)製)、ハイフレックスD1000(第一工業製薬(株)製)、サンニックスPP1000(三洋化成工業(株)製)、ポリエーテルP-1000((株)ADEKA製)、PEG1000(日油(株)製)等があげられる。
 前記のとおり、複数種のポリオールに由来する単位を用いる場合、用いられる複数種のポリオールのうち、数平均分子量が最も小さいポリオールの数平均分子量と、数平均分子量が最も大きいポリオールの数平均分子量の差、すなわち、数平均分子量差は、100以上がよく、500以上が好ましい。数平均分子量差が小さすぎると、複数種のポリオールを用いる効果が不十分となる場合がある。一方、上限は、2000がよく、1000が好ましい。数平均分子量差が大きすぎると、(A)成分全体としてのバランスが崩れ、合成反応が不安定になる場合がある。
 また、前記(A)成分は、カルボキシル基を有することが必要である。そして、この(A)成分の酸価は15mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上がより好ましい。15mgKOH/g未満であると、後の工程における水への分散状態が悪くなって水性分散液が得られないことがある。一方で、その上限は60mgKOH/gが好ましく、50mgKOH/g以下がより好ましい。60mgKOH/gを超えると、弾性が不十分となったり、整髪料に用いた際に髪に付着しにくくなったりする場合がある。
 この(A)成分にカルボキシル基を導入する方法としては、ポリオール単位の一部として、カルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物を使用する方法が挙げられる。このカルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物の例としては、下記化学式(1)に示されるようなジメチロールアルカン酸等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 なお、前記式(1)において、Rは、例えば、炭素数1~10のアルキル基、好ましくはメチル基又はエチル基を示す。
 このジメチロールアルカン酸の具体例としては、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等を挙げることができる。前記カルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物の使用量は、重合により形成される前記(A)成分の酸価が前記した範囲となるように調整すればよい。
 前記の(A)成分を重合により製造するにあたって、前記カルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物の好ましい使用割合としては、ポリオール単位とカルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物との合計中の30モル%以上とするのがよく、50モル%以上とするのがより好ましい。一方で、90モル%以下がよく、80モル%以下がより好ましい。この範囲内とすることで、前記の酸価の範囲を満たすことができる。
 ポリウレタンを製造するために用いる前記多価イソシアネート化合物とは、1分子中に少なくとも2つのイソシアネート基を有する有機化合物をいい、脂肪族、脂環式、芳香族等の多価イソシアネート化合物を用いることができる。このような多価イソシアネート化合物の具体例としては、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3-シクロヘキシレンジイソシアネート、1,4-シクロヘキシレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’-ジフェニルメタンジイソシアネート等を挙げることができる。これらの内で、脂肪族又は脂環式のイソシアネートは経時的な黄変が少ない点で好適である。
 前記(A)成分を製造するためのウレタン生成反応は、無溶媒下でも行うことができるが、反応を均一に行うために、ジオキサン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン等のアミド類、その他のイソシアネート基に対して不活性で水との親和性の大きい有機溶媒を使用してもよい。また、前記以外の溶媒でも、イソシアネート基に対して反応性のない、即ち活性水素基を含まない有機溶媒も使用可能である。さらに、イソシアネート基に対して反応性のない、すなわち、活性水素基を含まない(B)成分が(A)成分の製造の際に存在していてもよい。この場合、(B)成分によって反応系が希釈されて反応をより均一に行うことができる。この(A)成分を得る反応は、通常50~100℃程度で、0.5~20時間程度である。これにより、カルボキシル基及び末端にイソシアネート基を有する(A)成分を得ることができる。
 前記(A)成分の製造に使用される触媒としては、一般にウレタン化反応に使用される触媒が使用できる。具体例としては、ジブチル錫ジラウレート等が挙げられる。
 前記(A)成分のガラス転移温度(Tg)は、-60℃以上、250℃以下であることが好ましい。また、(A)成分のソフトセグメント(ポリオール単位由来)のガラス転移温度と、ハードセグメント(イソシアネート単位由来)とのガラス転移温度とで複数のガラス転移温度が発現する場合がある。このときの低温側(ソフトセグメント側)ガラス転移温度は、-60℃以上であることが好ましく、-50℃以上がより好ましい。-60℃より低いと、得られる皮膜が過度に柔軟になる場合がある。一方で、低温側ガラス転移温度は0℃以下であるのが好ましく、-5℃以下であるのがより好ましい。0℃を超えると、皮膜の柔軟性が不足する傾向となる。また、高温側(ハードセグメント側)ガラス転移温度は、低温側ほど塗膜物性への影響は大きくないものの、30℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましい。30℃未満では、皮膜の強靱性が劣ることがある。一方で上限は、250℃以下が好ましく、200℃以下がより好ましい。250℃を超えると、皮膜が硬くなって質感に劣ることがある。
 なお、ガラス転移温度(Tg)は、JIS K7244-4の方法で測定することができる。
 上記(A)成分が含有するカルボキシル基は、その少なくとも一部が、塩基性化合物により中和されることが好ましい。これにより、(A)成分の水性媒体中での分散性を向上させることができる。この塩基性化合物としては、有機アミン化合物又はアルカリ金属水酸化物が挙げられる。この中和反応は、(A)成分を製造した後、水性媒体中に分散する前であれば、任意の時期に行うことができる。その中でも、後述する第1中和工程、及び必要に応じて、後述する第2中和工程で行われるのが好ましい。
 上記の有機アミン化合物としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等の三級アミン化合物が好ましく用いられる。また、上記のアルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられる。
 これらの塩基性化合物の総使用量は、後述する第1中和工程及び第2中和工程の合計使用量として、(A)成分が有するカルボキシル基の量に対して、1当量以上であると好ましい。すなわち、上記(A)成分中のカルボキシル基が、塩基性化合物により100%以上中和されていることが好ましい。1当量未満では、水性媒体中で良好な分散状態が得られないことがある。一方その上限は、2.0当量が好ましく、1.5当量がより好ましい。2.0当量を超えると塩基性化合物がエマルジョン中に残るため、化粧料用として用いる際に問題を生じるおそれがある。
 上記(A)成分を分散させる水性媒体としては、水や、水とメタノール、エタノール等の水と相溶可能な有機溶媒との混合溶液等が挙げられる。この中でも、環境的な側面から、水がより好ましい。
 上記の(A)成分は、必要に応じて鎖伸長反応を行って、後述するウレタン成分((A)成分)の最頻分子量(Mwp)の範囲内に調整することができる。このとき使用される鎖伸長剤としては、イソシアネート基と反応可能な活性水素を複数個有する化合物や水(上記水性媒体としての水を含む。)等が挙げられる。
 上記イソシアネート基と反応可能な活性水素を複数個有する化合物としては、炭素数1~8のポリオール、ポリアミン化合物等が挙げられる。上記ポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール等が挙げられる。また、ポリアミン化合物の例としては、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン等のジアミン類を挙げることができる。
 前記の鎖伸長反応は、前記の(A)成分と重合性単量体(B)とを含む混合液を前記水性媒体中に乳化分散させて第1乳化液を得る際に、水性媒体として水を用いると、この水によって、前記(B)成分の重合工程中に、前記(A)成分の鎖伸長反応が一部生じることがある。また、積極的に鎖伸長反応を行う場合、この第1乳化液を得る乳化分散後に、前記鎖伸長剤を加えて鎖伸長反応を行うことができる。なお、該鎖伸長反応は、第1乳化液に含まれる(A)成分の少なくとも一部について生起すればよい。また、前記第1乳化液、又はこの第1乳化液中の(A)成分の少なくとも一部を鎖伸長反応させて得られる第2乳化液に含まれる前記(B)成分を重合させた後、乳化液中の(A)成分の少なくとも一部を、積極的に鎖伸長させてもよい。
<第2発明にかかるポリウレタン((A2)成分)>
 第2発明にかかるポリウレタン((A2)成分)で用いられるポリエステルポリオールは、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステルポリオールであることが特徴である。
 また、このポリウレタンは、シリコーンオイルとこのポリウレタンとの混合溶液(重量比50/50)から、23℃でキャスト成膜が可能であることが特徴である。
 本発明のポリウレタンの原料であるポリオール成分は、ポルエステルポリオールを含む。このポリエステルポリオールは、ポリオール成分由来の構成単位(以下、「ポリオール単位」と称する場合がある。)とジカルボン酸成分由来の構成単位(以下、「ジカルボン酸単位」と称する場合がある。)とからなる化合物である。
 前記ポリオール単位とは、1分子中に2つ以上のヒドロキシル基を有する有機化合物からなる単位であり、ポリオール単位を構成するポリオールの具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等の比較的低分子量のジオール類、又はこれらの少なくとも一種と、アジピン酸、セバシン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸の少なくとも一種とを重縮合して得られるポリエステルポリオール類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリカプロラクトンジオール、ポリテトラメチレンエーテルジオール、ポリカーボネートジオール、ポリブタジエンジオール、水添ポリブタジエンジオール、ポリ(メタ)アクリル酸エステルジオール、ジアルキレングリコール、これらのポリオール類にプロピレンオキサイドを付加したポリエーテルポリオール等が挙げられる。
 前記ジカルボン酸単位とは、1分子中に2つ以上のカルボキシル基を有する有機化合物からなる単位であり、本発明では、ジカルボン酸単位として、上記したように、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも一種のジカルボン酸成分由来の構成単位(以下、まとめて「フタル酸系単位」と称する場合がある。)を用いることが重要である。このようなフタル酸系単位を有するポリエステルポリオールを用いることにより、得られるポリウレタンやウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂に耐油性を付与することができる。
 このようなフタル酸系単位を有するポリエステルポリオールのうち、イソフタル酸由来の構成単位を有するポリエステルポリオールとしては、例えばクラレポリオールP-1012、2012、530、1030、2030等((株)クラレ製、商品名)、テスラック2474(日本化成ポリマー(株)製、商品名)、OD-X-2560(DIC(株)製、商品名)、HS2F-136P(豊国製油(株)製、商品名)等を挙げることができ、また、テレフタル酸由来の構成単位を有するポリエステルポリオールとしては、例えばクラレポリオールP-1011、2011、2013、520、1020、2020等((株)クラレ製、商品名)を挙げることができる。
 このフタル酸系単位を有するポリエステルポリオールの中でも、イソフタル酸由来の構成単位(以下、「イソフタル酸単位」と称する場合がある。)を有するポリエステルポリオールが好ましい。
 得られるポリウレタン中のジカルボン酸単位の含有割合は、0.05重量%以上50重量%以下が好ましい。ジカルボン酸単位が0.05重量%以上存在することにより、耐油性向上効果を得ることができる。一方、ジカルボン酸単位の含有量を50重量%以下とすることで、十分な耐油性を維持しつつ、膜の強度を高くすることが可能となる。この範囲を外れた場合は、耐油性向上効果が不十分となったり、得られる膜が脆くなったりすることがある。ジカルボン酸単位は、0.08重量%以上存在することが好ましく、0.1重量%以上存在することがより好ましい。また、40重量%以下存在することが好ましく、35重量%以下存在することがより好ましい。このジカルボン酸単位には、フタル酸系単位が含まれることが必要で、特にイソフタル酸単位が含まれるのが好ましい。イソフタル酸単位を含むことで、柔軟性を保持しつつ、耐油性が向上するという効果が得られる。
 前記ポリエステルポリオール中のフタル酸系単位(PA単位)(C=式量148)の含有量や、ポリウレタン中のフタル酸系単位の含有量は、次のようにして算出することができる。なお、ポリエステルポリオールを「PEsPO」、フタル酸系単位を「PA」、ジオールを「DOL」(ジオール単位の場合は「DOL単位」と記す)、フタル酸系単位数を「NumberPA」と称する。
 ポリエステルポリオールにおいては、(両)末端は常にジオール末端となるので、以下の関係式が成立する。
1)ポリエステルポリオール(PEsPO)中のフタル酸系単位(PA単位)の数
 =(PEsPOの分子量-末端DOL分子量)/(PA単位式量+DOL単位式量)
 =NumberPA
(なお、上記式において「PA単位式量+DOL単位式量」はPAとDOL単位で形成されるPEsPO中のエステル単位の式量となる。)
2)PEsPO中のPA単位含有割合(wtPA(重量分率))
 =(NumberPA×PA単位式量)/PEsPO分子量
3)PEsPO仕込量(F)中のPA単位含有量(重量)
 =F×wtPA
4)ポリウレタン中のPA単位含有量(重量%)
 =(F×wtPA)×100/総ポリウレタン量(=ウレタン原料の総仕込量)
 また、酸成分としてフタル酸系単位以外のジカルボン酸が併用されている場合は、上記計算において、1)の「PA単位式量」に代えて、併用される他のジカルボン酸類の式量(-OC-X―CO-O-、但し「X」はベンゼン核以外の二価の炭化水素基である)とPA単位の式量とを、各成分のモル分率をそれぞれ乗じた上で合計した「ジカルボン酸平均式量」を用いて、上記「NumberPA」に相当する「ジカルボン酸総単位数」を求め、これらを用いて、上記と同様にして「ポリウレタン中のジカルボン酸単位含有率(重量%)を算出し、この量を両者のモル分率と式量とを用いて案分して「ポリウレタン中のPA単位含有量」を求めることができる。
 ジオール成分が複数種用いられている場合も同様である。
 なお、市販品等、その組成が明らかにされていない場合などは、核磁気共鳴スペクトル分析(NMR)やゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)等の高分子物質を分析できる方法を用いて、組成分析を行って求めることもできる。
 本発明のポリウレタンのポリオール成分として、前記のポリオール成分に加えて、ポリオールとモノカルボン酸とを有する成分を用いることも好ましい。
 このような成分としてはジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等のジメチロールアルカン酸や、スルホン酸含有ポリオールなどを用いることが好ましく、特にジメチロールアルカン酸が好ましい。この他にもポリオール成分としては、本発明の効果を損なわない限り、前記以外の各種のポリアルキレングリコール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール等も使用できる。
 このようなジメチロールアルカン酸は、前記化学式(1)に示される構造を有している。
 なお、前記式(1)において、Rは、例えば、炭素原子数1~10のアルキル基であり、中でも炭素原子数が1~6であるものが好ましい。特に好ましいのは、Rがメチル基又はエチル基であるものであり、中でもRがメチル基の場合、即ちジメチロールアルカン酸がジメチロールプロピオン酸であることが好ましい。
 前記のようなジメチロールアルカン酸を用いることで、良好な共重合性を得ることができ、また得られるポリウレタンにカルボキシル基を導入できて、水分散体として用いる場合に分散安定性が向上すると共に、ポリウレタンに反応性を付与したり、特に化粧料用に使用した場合、極性成分との混和性を改良したり、毛髪や皮膚への密着性を高くすることができる。
 前記ジメチロールアルカン酸の使用量は、得られるポリウレタンの酸価、あるいは最終的に生成するウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂(U/A樹脂)に求められる性能(水への分散性等)に応じて適宜調整すればよい。
 このようなポリオール成分としては、1種類のポリオール成分を用いても、複数種のポリオールの由来する成分を用いてもよい。
 上記ポリオール単位を構成するポリオール成分としては、1種類のポリオール単位を用いてもよいが、数平均分子量が相異なるポリオール成分及び/又はその構成単位が相異なるポリオール成分である、少なくとも2種のポリオール成分を用いると、使用するポリオール単位が分子量分布で少なくとも二山の分布を有する多分散系の単位となる。このようなポリオール単位を用いることにより、柔軟な質感を維持しつつ、ポリマーの機械的強度(伸び、破断強度)を高くすることができる。
 この多分散系のポリオール単位に用いられる複数種のポリオールの単位の炭素数の平均値は2~4が好ましい。平均値がこの範囲内とすることにより、柔軟な質感を付与することができる。
 上記多分散系のポリオール単位の数平均分子量の平均は、300以上がよく、400以上が好ましく、500以上がより好ましく、600以上が特に好ましい。数平均分子量が小さすぎると、柔軟性が低下する傾向となる。一方、上限は、4000がよく、3000が好ましく、2500がより好ましい。数平均分子量が大きすぎると、自己乳化力が低下したり、ポリオール単位の種類によっては、過度に柔軟になる場合がある。
 上記のとおり、複数種のポリオールに由来する単位を用いる場合、用いられる複数種のポリオールのうち、数平均分子量が最も小さいポリオールの数平均分子量は、400以上がよく、500以上が好ましい。数平均分子量が小さすぎると、得られる膜が硬くなり、柔軟性を損なう場合がある。一方、上限は、1200がよく、1500が好ましい。数均分子量が大きすぎると、自己乳化力が低下したり、低分子量ジオールを用いることによる効果が不十分になる場合がある。
 上記のとおり、複数種のポリオールに由来する単位を用いる場合、用いられる複数種のポリオールのうち、数平均分子量が最も小さいポリオールの数平均分子量と、数平均分子量が最も大きいポリオールの数平均分子量の差、すなわち、数平均分子量差は、100以上がよく、500以上が好ましい。数平均分子量差が小さすぎると、複数種のポリオールを用いる効果が不十分となる場合がある。一方、上限は、2000がよく、1000が好ましい。数平均分子量差が大きすぎると、(A)成分全体としてのバランスが崩れ、合成反応が不安定になる場合がある。
 また、ポリウレタンを製造するために用いる前記の多価イソシアネートとしては、前記した多価イソシアネートを用いることができる。
 なお、得られるポリウレタンには、前記のジオール成分、特にポリエステルポリオールやジメチロールアルカン酸等に由来する酸成分が含まれるが、このポリウレタンの酸価は15mgKOH/g以上であることが好ましく、20mgKOH/g以上がより好ましい。15mgKOH/g未満では水への分散性が悪くなって、極端な場合は水性分散液が得られないことがある。一方で、その上限は60mgKOH/gが好ましく、50mgKOH/g以下がより好ましい。60mgKOH/gを超えると、弾性が不十分となったり、ポリマーが硬くなり過ぎて、毛髪化粧料等に用いる場合、ゴワつきを発生させたり、使用中に白粉化して、化粧料として不十分なものとなることがある。
 なお、酸価は、水酸化カリウムを用いる電位差滴定法(JIS-K-0070)に従って測定できる。この時、試料の質量としては「ポリウレタン量」を用いることとする。
 また、例えば、ポリウレタンの製造に際して、その中和に水酸化カリウムを用いている場合は、塩交換が起きにくくなるため、上記JIS法による測定が困難になる場合がある。このような時は、下式に従ってポリウレタン1gあたりの「理論酸価」を算出して用いればよい。
 理論酸価(mgKOH/g-ポリウレタン)=酸含有原料仕込モル数×56.1(KOH分子量)/ポリウレタン量(g)×1000
 前記(A1)成分を製造するためのポリウレタンの生成反応の溶媒、(B)成分の存在、反応温度、反応時間、触媒、鎖伸長反応等に関する条件は、前記の(A)成分を製造するためのポリウレタンの生成反応と同様の条件で行うことができる。
 本発明のポリウレタンを製造する際の、前記のポリエステルポリオールと多価イソシアネート化合物との使用割合は、ポリエステルポリオールのヒドロキシル基と多価イソシアネート化合物のイソシアネート基の当量比で、ポリエステルポリオール:多価イソシアネート化合物=1:1.2~2がよく、1:1.5~1.9が好ましい。
 前記のポリウレタンの重量平均分子量は1000以上が好ましく、2000以上がより好ましい。重量平均分子量が1000未満では、得られる皮膜が硬くなり、化粧料として用いる際に、ごわつき感等の問題が生じる可能性がある。一方、重量平均分子量の上限は、通常150000程度であり、100000が好ましく、70000がより好ましい。150000より大きいと、プレポリマーそのものの粘度が高くなり、ゲル化したり、安定なエマルジョンが得られなくなったりする場合がある。
 前記(A1)成分のガラス転移温度(Tg)は、前記した(A)成分のガラス転移温度(Tg)と同様の理由により、同様の値をとることができる。
 前記ポリウレタンが含有するカルボキシル基は、その少なくとも一部が、一種又は二種以上の塩基性化合物により中和されていることが好ましい。これにより、ポリウレタンの水性媒体中での分散性を向上させることができる。この塩基性化合物としては、有機アミン化合物やアルカリ金属水酸化物が挙げられる。この中和反応は、ポリウレタンを製造した後であれば、任意の時期に行うことができ、1工程で実施しても、2工程以上に分割して行ってもよい。また、この中和反応に用いる塩基性化合物も工程毎に異なる種類のものを用いても構わない。
 中でも、中和工程を2工程に分割し、第1中和工程をポリウレタンの製造後に、そして第2中和工程を第1工程で中和されたポリウレタンを水性媒体中に分散させた後に行うことが好ましい。
 前記の有機アミン化合物としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等の三級アミン化合物が好ましく用いられる。また、前記のアルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられる。
 これらの塩基性化合物の総使用量は、(第1中和工程及び第2中和工程の合計使用量として、)ポリウレタンが有するカルボキシル基の量に対して、1当量以上であることが好ましい。すなわち、前記ポリウレタン中のカルボキシル基が、塩基性化合物により100%以上中和されていることが好ましい。1当量未満では、水性媒体中で良好な分散状態が得られないことがある。一方その上限は、2.0当量が好ましく、1.5当量がより好ましい。2.0当量を超えると塩基性化合物がエマルジョン中に残るため、化粧料用として用いる際に問題を生じるおそれがある。
 前記ポリウレタンを分散させる水性媒体としては、水や、水とメタノール、エタノール等の水と相溶可能な有機溶媒との混合溶液等が挙げられる。この中でも、環境的な側面から、水がより好ましい。
 このポリウレタンは、シリコーンオイルと50/50の重量割合で混合した溶液から、23℃でキャスト成膜が可能である。なお、「キャスト成膜可能である」とはキャスト後、23℃×6時間静置してから、その膜の一部をピンセット等でつまみ上げた時に、膜が破損することなく一体となって引き上げられることを言う。ここで使用できるシリコーンオイルとしては、シクロペンタシロキサン(例えば、KF-995(信越化学工業(株)製:揮発性環状シリコーン))等があげられる。
 このシリコーンオイルと50/50の重量割合で混合した溶液から23℃でキャスト成膜が可能であるという特徴は、例えばマスカラ、口紅、リップクリーム、ヘアワックス等の油性成分を多く含む化粧料(化粧製剤)に用いた場合、優れた膜形成性を示すこととなり、化粧料として使用した際に、被膜によるメイクの持続性(持ち)の向上やハリ感の付与等の効果を得ることができる。
<第1発明にかかるU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液>
 この発明にかかる第1発明にかかるU/A樹脂は、前記(A)成分と、(B)(メタ)アクリル酸エステル系重合性単量体(以下、「(B)成分」と称する。)とを重合することによって、ポリウレタンと(メタ)アクリル系樹脂を複合してなるU/A樹脂を得ることができる。
 このようなU/A樹脂を製造するためには、例えば前記(A)成分と(B)成分とを水性媒体中で乳化分散して形成されたエマルジョン中で、前記(B)成分を乳化重合する方法を用いることができ、この時、U/A樹脂はU/A樹脂水性分散液として得られる。
 前記(B)成分の(メタ)アクリル酸エステル系重合性単量体の例としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル等が挙げられる。具体例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s-ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸s-ペンチル、(メタ)アクリル酸1-エチルプロピル、(メタ)アクリル酸2-メチルブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸t-ペンチル、(メタ)アクリル酸3-メチルブチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-メチルペンチル、(メタ)アクリル酸4-メチルペンチル、(メタ)アクリル酸2-エチルブチル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸2-ヘプチル、(メタ)アクリル酸3-ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸3,3,5-トリメチルヘキシル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸ドコシル、(メタ)アクリル酸テトラコシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ノルボルニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェネチル等が例示される。これらの中でも、アルキル基の炭素数が1~24の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましく、特にアルキル基の炭素数が1~8のものが好ましい。
 これらの(B)成分は、一種類のみを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。
 この(B)成分には、必要に応じて、本発明の目的・効果を阻害しない範囲で、(メタ)アクリル系単量体以外の他の単量体、例えば、エステル基含有ビニル単量体、スチレン誘導体、ビニルエーテル系単量体等を併用してもよい。前記エステル基含有ビニル単量体の例としては、酢酸ビニル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル等の疎水性ビニルモノマー、ラジカル重合性不飽和基含有シリコンマクロモノマー等の不飽和基含有マクロモノマー等が例示される。
 また、前記スチレン誘導体としては、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。さらに、前記ビニルエーテル系単量体の具体例としては、ビニルメチルエーテル、ビニルシクロヘキシルエーテル等が例示される。
 前記(B)成分からなる単独重合体又は共重合体のガラス転移温度(Tg)、すなわち、一種類からなる場合はその単独重合体の、複数種類からなる場合は、その組成比における共重合体のガラス転移温度は、0℃以上であることが好ましく、5℃以上がより好ましく、40℃以上がさらに好ましく、60℃以上が特に好ましい。0℃未満では、得られる化粧料の熱戻り性(セット性を含む)が悪化することがある。一方、ガラス転移温度は120℃以下であるのが好ましく、110℃以下がより好ましい。120℃を超えると、最低造膜温度が高くなり、均一な皮膜が形成されないことがある。ガラス転移温度をこの範囲とすることで、油分配合量の多い化粧料配合においても、油分による重合体の可塑化を抑制することができる。
 このガラス転移温度(Tg)は、前記(A)成分の項で説明したJIS法で測定することもでき、また、下記式(1)(FOX式)により算出することもできる。
 1/Tg=(Wa/Tga)+(Wb/Tgb)+(Wc/Tgc)+… (1)
但し、Tgは(共)重合体のガラス転移温度(K)、Tga、Tgb、Tgc等は各構成単量体a、b、c等の単独重合体のガラス転移温度(K)であり、Wa、Wb、Wc等は各構成単量体a、b、cの、共重合体中の重量分率を示す。
 なお、Tgを「℃」で表記したい場合は上記式で得られたTgの数値から「273」を減じればよい。
 前記(B)成分として複数の(メタ)アクリル酸エステル系重合性単量体の混合物を用いる場合、単独重合体のTgが高い第1単量体と、単独重合体のTgが低い第2単量体とを含有する混合物であることが好ましい。このように、(B)成分として、単独重合体のTgが異なる単量体を用いることにより、好適な皮膜の柔軟性に調整することができる。
 前記第1単量体の単独重合体のTgは、95℃以上がよく、100℃以上が好ましい。95℃より低いと、皮膜柔軟性の調整範囲が小さくなる。Tgの上限は、通常150℃程度である。
 また、前記第2単量体の単独重合体のTgは、30℃以下がよく、10℃以下が好ましい。30℃より高いと、柔軟性が不足したり、皮膜柔軟性の調整範囲が小さくなったりする。一方、Tgの下限は、-70℃がよく、-60℃が好ましい。-70℃より低いと、皮膜のベタつきが発生する場合がある。
 次に、この発明にかかる化粧料用U/A樹脂水性分散液の製造方法について説明する。この発明にかかる化粧料用U/A樹脂水性分散液は、前記の通り、(A)成分及び(B)成分を混合した混合液を調製し、次いで、これを水性媒体中で乳化分散させ、その乳化液中の(B)成分を重合させることによって、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の水性エマルジョンが得られる。また、その過程において、必要に応じて、前記(A)成分の鎖伸長反応が行われる。
 前記(A)成分と(B)成分とを含む混合液を得る方法は、カルボキシル基の少なくとも一部を中和して水分散性にした(A)成分と(B)成分とが、水性媒体中に均一に分散できる方法であればよく、(B)成分の添加時期は特に限定されるものではない。
 例えば、(A)成分中のカルボキシル基の少なくとも一部を中和する前に(B)成分を添加する方法や、中和した後に添加する方法が挙げられる。さらに、前記(A)成分の原料であるポリオール単位や多価イソシアネート化合物等に、(B)成分の一部又は全部を混合し、この(B)成分の存在下で、ポリオール単位、多価イソシアネート化合物、カルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物等を反応させて、(A)成分を製造してもよい。このとき、(A)成分の製造後に(B)成分の残量を添加する場合も、その添加時期は、(A)成分中のカルボキシル基を中和する前、同時又は後の任意の時期で構わない。
 中でも、前記(B)成分の存在下で、前記ポリオール単位、カルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物及び多価イソシアネートを反応させて、前記(A)成分を得る方法が、(A)成分と(B)成分とをより均一に混合することができるので好ましい(以下、この工程を「プレポリマー化工程」と称する)。
 前記のポリオール単位、カルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物及び多価イソシアネートの反応方法としては、ジブチル錫ジラウレート等のウレタン重合触媒の存在下で重合する方法が挙げられる。
 前記の混合液中の(A)成分と(B)成分との混合割合は、純分重量比で(A)/(B)=80/20~30/70がよく、70/30~35/65が好ましい。(A)成分が80重量%を超えると、整髪料として使用した際の熱戻り性(セット性を含む)が悪くなることがある。一方、20重量%未満の場合は、合成時に乳化不足となり、水分散時にゲル化を起こしたり、不均一な水分散体となったりすることがある。
 前記の(A)成分と(B)成分との混合液の濃度は、特に限定されるものではないが、最終的に得られる水性エマルジョン組成物中の不揮発成分量が20重量%以上となるようにすることが好ましく、30重量%以上となるようにするのがより好ましい。20重量%未満では、乾燥に時間を要する場合がある。一方で、その上限は70重量%以下となる量とすることが好ましく、60重量%以下がより好ましい。70重量%を超えると、水分散性の調製が難しくなったり、分散安定性が低くなったりすることがある。
 (A)成分中のカルボキシル基が全く中和されていない場合、前記(A)成分及び(B)成分の混合液に、前記塩基性化合物を加えて、前記(A)成分が含有するカルボキシル基の少なくとも一部を中和し、(A)成分の中和物を得るのが好ましい(以下、この工程を「第1中和工程」と称する)。
 前記第1中和工程により中和されるカルボキシル基の量は、前記(A)成分中の全カルボキシル基に対して、0.5当量以上がよく、0.55当量以上が好ましい。
 前記第1中和工程により中和されるカルボキシル基の量が1当量又はそれ以上の場合は、後述する第2中和工程は行わなくてもよい。一方、1当量未満の場合は、後述する第2中和工程が必要に応じて行われる。
 次いで、前記(A)成分の中和物と(B)成分との混合液を前記水性媒体中に乳化分散させる(以下、この工程を「乳化工程」と称する)。前記(A)成分の中和物と(B)成分との混合液に水性媒体を加える方法としては、前記混合液に水性媒体を滴下して分散させる方法、前記混合液を前記水性媒体中に滴下して分散させる方法等、特に限定されない。
 乳化分散時の温度は、0℃以上がよく、10℃以上が好ましい。一方で80℃以下がよく、60℃以下が好ましい。温度が高過ぎると(A)成分が変性するおそれがある。
 前記のようにして得られた乳化分散液において、(B)成分を重合させて、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の水性エマルジョンを得る(以下、この工程を「重合工程」と称する)。この(B)成分の重合反応は、用いる(B)成分に応じた一般的な重合方法で行うことができ、例えば、前記混合液にラジカル重合開始剤を添加して行うことができる。
 このラジカル重合開始剤としては、慣用のラジカル重合開始剤を用いることができ、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス-2,4-ジメチルバレロニトリル、アゾビスシアノ吉草酸等のアゾ系開始剤、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩系開始剤、t-ブチルハイドロパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシピバレート等の有機過酸化物系開始剤を用いることができる。また、有機過酸化物系開始剤や過硫酸塩系開始剤と、アスコルビン酸、ロンガリット又は亜硫酸金属塩等の還元剤を組み合わせたレドックス系重合開始剤も好ましく用いられる。前記ラジカル重合開始剤の使用量は、重合性単量体(B)に対して、0.1~5重量%程度、好ましくは0.5~2重量%程度とすればよい。
 前記(B)成分の重合は、重合温度10~80℃で行うのがよく、30~60℃で行うことがより好ましい。また、発熱終了後、40~90℃程度に30分~3時間程度維持することによって、重合がほぼ完了する。これにより、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の水性エマルジョンが得られる。
 前記(1)の比較的高分子量のジオール類としては、低分子量ジオール類とジカルボン酸とを縮重合して得られるポリエステルジオール類やポリアルキレングリコール類等の(重量平均)分子量が1000以上のジオール類を例示できる。
 前記低分子量ジオール類の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール等の分子量が500未満のジオール類が挙げられる。また、前記ポリアルキレングリコール類の具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、(水添)ポリブタジエンジオール等が挙げられる。この他に、ポリカプロラクトンジオール、ポリカーボネートジオール、ポリアクリル酸エステルジオール等も用いることができる。
 前記重合工程で得られたウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の水性エマルジョン中には、通常未反応の(B)成分が残存するが、これに由来する臭気を抑えるためには、例えばその濃度を100ppm以下、好ましくは70ppm以下とするのがよく、濃度は0に近いほど好ましい。
 (B)成分の濃度を低減させる方法としては、例えば、水性エマルジョンを加熱して残存する(B)成分を揮発させる方法や、エマルジョンの気相部に空気等の気体を流通させる方法、エマルジョンに水蒸気を吹き込む方法、(B)成分を減圧留去する方法等が挙げられ、これらを必要に応じて組み合わせて行ってもよい(以下、この工程を「脱臭工程」と称する。)。
 前記の水性エマルジョンを加熱する場合、水性エマルジョンの液温は40℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましい。一方で、その液温は、水性媒体の沸点以下とするのがよく、100℃以下が好ましい。また、気体を吹き込んだり流通させたりする場合は、その気体温度は20℃以上、100℃以下が好ましく、60℃以上、95℃以下がより好ましい。なお、水蒸気を吹き込む場合も、水性エマルジョンの液温は前記の条件を満たすことが好ましい。
 気体を流通させる場合の流通量(気体の使用条件における体積/時間)は特に限定されないが、容器の気相部体積の2~100容量倍/分がよく、5~80容量倍/分が好ましい。2容量倍/分未満では、(B)成分の除去が不十分となりやすい。一方、100容量倍/分より多いと、水性エマルジョンの飛散や、液表面の膜張りにより、容器壁に付着物が生成することがあり、好ましくない。
 前記の加熱により蒸発した水分は、(B)成分の除去後に、必要に応じて補充することができる。なお、(B)成分を含む排気を大気中に放出することは好ましくないため、排気を冷却して得られる凝縮液をタンク等に回収し、廃水処理を行うことが好ましい。
 前記のようにして、(B)成分の残留量を100ppm以下としたウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の水性分散液は、整髪料等の化粧料用に、臭気がほとんど無い原材料として用いることができる。さらにこの発明にかかるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液を用いた場合、整髪料として、熱戻り性(セット性を含む)が良好で、髪のすべり等の感触も良好なものとなる。
 ところで、前記の乳化工程と重合工程との間、及び前記重合工程と脱臭工程との間のいずれか1箇所で、必要に応じて、(A)成分((A)成分の中和物を含む。以下、同様)の少なくとも一部を鎖伸長させてもよい。また、前記の乳化工程と重合工程との間で、前記(A)成分の一部を鎖伸長させ、かつ、前記の重合工程と脱臭工程との間で、前記の鎖伸長工程によって鎖伸長されずに残存した(A)成分の少なくとも一部を鎖伸長させてもよい。
 (A)成分の鎖伸長反応は、乳化液中でも、分散媒である水によっても徐々に生起するので、重合工程中も鎖伸長反応が一部起こることがある。しかし、水による鎖伸長は、通常反応速度が遅いので、より効果的かつ確実に鎖伸長を行うためには、前記した水以外の鎖伸長剤を用いて積極的に鎖伸長反応を行うのがよい。これにより、より速やかに鎖伸長されたウレタンポリマーが得られ、柔軟でかつ弾力のある皮膜を得ることができる。
 また、前記の乳化工程と重合工程との間、前記重合工程と脱臭工程との間、及び前記脱臭工程の後から選ばれる少なくとも1箇所に、(A)成分中のカルボキシル基の少なくとも一部を、前記塩基性化合物を用いて、さらに中和してもよい(以下、この工程を「第2中和工程」と称する)。中和度を所定の範囲まで進めることで、得られるエマルジョンの保存安定性を改良したり、造膜性を改良する等の効果を得ることができる。
 前記第2中和工程において用いる塩基性化合物の量は、前記(A)成分中のカルボキシル基に対して、前記第1中和工程において使用した量と合算した量として、1当量以上が好ましい。なお、第1中和工程で既に1当量以上の塩基性化合物が使用されている場合は、この第2中和工程を省略してもよい。
 前記第1中和工程及び第2中和工程で使用される塩基性化合物は、添加・混合を容易にするために、水溶液又は水分散液として用いるのがよい。中和されたウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂は、水単独、極性有機溶媒と水との混合溶媒、又は有機溶媒に溶解又は分散される。この有機溶媒としては、アルコール類、ケトン類、又はその他の有機溶媒が挙げられる。アルコール類としては、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール等の1~8個の炭素原子を含むアルコールや、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコール等の二価以上のアルコール等が挙げられる。また、ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。その他の有機溶媒としては、ペンタン等の低沸点炭化水素、ジメチルエーテル、ジメトキシメタン等のエーテル類、モノ-、ジ-、又はトリ-エチレングリコールモノアルキルエーテル等のグリコールエーテル類、酢酸メチル等のエステル等が挙げられる。
 この発明で得られるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液(U/A複合樹脂水性分散液)中のU/A複合樹脂の重量平均分子量(Mw)は、180000以上が好ましく、200000以上がより好ましい。重量平均分子量(Mw)が小さすぎると、顔料分散性に劣る場合がある。一方、重量平均分子量(Mw)の上限は、1000000が好ましく、800000がより好ましい。重量平均分子量(Mw)が大きすぎると、毛髪に塗布した時の柔らかさに劣る場合がある。このような重量平均分子量(Mw)の範囲とすることで、特に良好な耐油性(シリコーンオイルとの混合液からのキャスト成膜性)を得ることができる。
 また、このU/A複合樹脂水性分散液中のU/A複合樹脂の重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、10以上が好ましく、20以上がより好ましい。Mw/Mnが小さすぎると、柔軟性と高いセット力を有する(C.R.値が高い)という2つの特徴を両立し難くなる傾向がある。一方、Mw/Mnの上限は、70が好ましく、60がより好ましい。Mw/Mnが大きすぎると、低分子量側又は高分子量側のいずれか又は両方の重合体により、膜の風合いが損なわれる場合がある。
 さらに、このU/A複合樹脂に含まれるウレタン成分の重量平均分子量(Mw)のうちの最頻度の分子量、すなわち、図1に示すような、U/A複合樹脂をゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)によってMwを測定した際に得られるチャート(クロマトグラム)のうち、ウレタン成分の重合体に相当するピークの位置(図1の(A)で示した部分)の分子量(以下、ウレタン成分の重合体の当該分子量をウレタン成分の重合体の最頻分子量(Mwp)といい、「ウレタン成分のMwp」と称する場合がある。)は、10000以上が好ましく、20000以上がより好ましい。ウレタン成分のMwpが10000より小さいと、U/A樹脂の長期安定性が不足して、例えば、夏期、30℃を超えるような環境下では、劣化が速くなる懸念がある。一方、ウレタン成分のMwpの上限は、200000が好ましく、100000がより好ましい。ウレタン成分のMwpが200000より大きいと、硬くなって風合いを損ねたり、合成工程で系の粘度が上がりすぎて生産性が悪化したりする場合がある。
 また、このU/A複合樹脂に含まれるアクリル成分の重合体の最頻分子量(Mwp)(図1の(B)で示した部分をいい、以下、「アクリル成分のMwp」と称する場合がある。)は、200000以上が好ましく、250000以上がより好ましい。アクリル成分のMwpが200000より小さいと、耐1,3BG性や顔料分散性が悪くなる場合がある。一方、アクリル成分のMwpの上限は、2000000が好ましく、1500000がより好ましい。アクリル成分のMwpが2000000より大きいと、風合いが悪くなる場合がある。
 また、このU/A複合樹脂に含まれるアクリル成分の最頻分子量(Mwp)とウレタン成分の最頻分子量(Mwp)との((アクリル成分のMwp)-(ウレタン成分のMwp))差は、200000以上が好ましく、250000以上がより好ましい。この差が200000より小さいと、毛髪塗布時の柔らかさと耐1,3BG性の両立が出来ないおそれがある。一方、この差の上限は、2000000が好ましく、1000000がより好ましい。この差が2000000より大きいと、差がありすぎるため、毛髪塗布時の柔らかさと耐1,3BG性の両立が出来ないおそれがある。
 なお、「耐1,3BG性」とは、一般的には、水性分散液に1,3BG(1,3-ブタンジオール)を添加し混合してもその試料液に変化が起きないということをいい、配合安定性試験の一種である。特に、化粧料用途においては、後記するC.R.試験において、1,3BGの有無で結果に変化が起きないこと、すなわち、測定対象樹脂が1,3BGの影響を受けないという状態を指す。
 なお、(B)成分である(メタ)アクリル酸エステル系重合性単量体を水性媒体中で乳化重合する場合、重合途中で水性媒体中の重合開始剤、乳化剤等や生成した他の重合体等への連鎖移動反応が生じやすく、得られる重合体の分子量が低くなることがある。
 一方、本願においては、(A)成分(イソシアネート基とカルボキシル基とを有するポリウレタン)と、(B)成分((メタ)アクリル酸エステル系重合性単量体)とを水性媒体中で乳化分散してなるプレエマルジョンを用いて、(B)成分を重合させて得られるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液(U/A樹脂水性分散液)を製造するので、エマルジョン液滴において、(A)成分の内側に(B)成分が配された状態で、ラジカル重合が起きることとなる。このとき、(B)成分は、(A)成分によって保護されることとなり、(B)成分の重合中の連鎖移動反応が生じにくいだけでなく、重合の停止反応が起きにくい状態で重合が進むため、(B)成分の分子量が大きくなる傾向となる。そして、ウレタン樹脂がシェル部を構成し、(メタ)アクリル樹脂がコア部を構成する、コア-シェル構造の複合樹脂となる。このとき、(B)成分の分子量は、(A)成分が存在しない状態での乳化重合に比べて大きくなりやすく、得られる複合樹脂の分子量分布は、図1に示すように、2つのピークを示すこととなる。なお、図1の横軸(RTmin)は、保持時間(分)を意味し、RTが短いほど分子量が大きいことを示す。
 この分子量分布の例は、図1に示すとおりで、それぞれのピーク位置、即ちアクリル成分のMwpとウレタン成分のMwpとの関係は、上記に記した通りとなる。
 ところで、前記のU/A複合樹脂に含まれるウレタン成分の最頻分子量(Mwp)とアクリル成分の最頻分子量(Mwp)が明確に判別できない場合、すなわち、図1に示すような、U/A複合樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)のチャート(クロマトグラム)において、明瞭に2つのピークが表れない場合は、ウレタン成分とアクリル成分とを対応する条件で個別に重合して水性分散液を得、それぞれについてゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)によってMwを測定し、そのピーク位置をウレタン成分の最頻分子量(Mwp)又はアクリル成分の最頻分子量(Mwp)としてもよい。但し、この場合、特にアクリル成分((B)成分)のMwpは、前記のような分子量増大効果がないため、通常、実際よりは低めの値となる。
 この発明で得られるU/A複合樹脂水性分散液の最低造膜温度(MFT)は、後述するように、JIS K6828-2に基づいた方法で測定したとき、-10℃以上がよく、-5℃以上が好ましい。-10℃より低いと、柔らかくなりすぎて、形成される皮膜のセット性や熱戻り性が不十分となる場合がある。一方、MFTの上限は、60℃がよく、50℃が好ましく、さらには30℃が好ましく、20℃であればさらによい。60℃より高いと、硬くなりすぎ、また、生活環境下では、造膜し難く、化粧品用途等には不向きなことがある。
 本発明において、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の最低造膜温度を、上記の好適範囲とするためには、種々の方法が用いられるが、例えば最低造膜温度を低くする方法としては、以下の(1)~(3)の方法が挙げられる。なお、最低造膜温度を高くするためには、一般に、この方法と逆の手法を用いればよい。
(1)上記ポリオール単位として、分子量が例えば1000を超えるような、比較的高分子量のジオール類の使用量を増す。
(2)(A)成分を製造する際のポリオール単位と多価イソシアネート化合物との当量比を1:1に近づける。
(3)(B)成分として、ガラス転移温度(Tg)の低いものを用いる。
 この発明で得られるU/A複合樹脂水性分散液のゲル分は、50重量%以上がよく、60重量%以上が好ましい。50重量%より少ないと、硬さが不足し、配合安定性や分散安定性に劣る傾向がある。一方、ゲル分の上限は、99重量%がよく、95重量%が好ましい。99重量%より多いと、硬くなりすぎたり、化粧品用途ではゴワつきを生じたりする場合がある。このようなゲル分とすることで、前述の耐油性(キャスト成膜性)がより向上する。この特性はU/A樹脂の重量平均分子量(Mw)を前記のような範囲とすることで、特に効果的に得ることができる。
<第2発明にかかるU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液>
(1)ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂(U/A樹脂)の製造方法
 前記の(A1)成分の存在下で(B)成分を重合することによって、ポリウレタンと(メタ)アクリル系樹脂を複合してなるU/A樹脂を得ることができる。
 このようなU/A樹脂を製造するためには、例えば前記のポリウレタンと(メタ)アクリル系単量体とを水性媒体中で乳化分散して形成されたエマルジョン中で、前記(メタ)アクリル系単量体を乳化重合する方法を用いることができ、この時、U/A樹脂は水性分散液として得られる。
 (メタ)アクリル系単量体の重合と並行して、前記エマルジョン中の水によって、ポリウレタンの鎖伸長反応が生じることがある。
 また前記エマルジョン中に前記鎖伸長剤を添加して鎖伸長反応を行うこともできる。なお、鎖伸長反応は(メタ)アクリル系単量体を重合させる前に行っても、重合後に行ってもよい。
 前記の重合反応で用いられるラジカル重合開始剤は、第1発明にかかるU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液で用いられるラジカル重合開始剤と同様のものを用いることができる。
 また重合温度は通常10~80℃であり、30~60℃で行うことが好ましい。発熱終了後、40~90℃で30分~3時間程度維持することによって、重合がほぼ完了する。これにより、U/A樹脂の水性エマルジョンが得られる。
<第2発明のU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液のウレタン成分>
 第2発明のU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液のウレタン成分は、前記のフタル酸系単位を有するポリエステルポリオール由来の構成成分を有するポリウレタンを含むものであり、U/A樹脂中に含まれるウレタン成分中における該ポリウレタンの含有割合は50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは85重量%以上であり、その全量が前記ポリウレタンであることがもっとも好ましい。
 なお、前記のフタル酸系単位を有するポリエステルポリオール由来の構成成分を有するポリウレタン以外のウレタン成分は、本発明の目的・効果を損なわない限り、特に限定されない。
 更に、本発明においては、U/A樹脂の構成成分のうちのポリウレタン中に含まれるジカルボン酸由来の構成単位(ジカルボン酸単位)の含有量は前述の通り、0.05重量%以上50重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.08重量%以上40重量%以下、特に好ましくは0.1重量%以上35重量%以下である。ジカルボン酸単位の含有量を前記範囲とすることで、本発明のU/A樹脂の優れた柔軟性、強度及び耐油性を特に良好なものとすることができる。
 なお、前記したポリウレタンにおけるポリオール成分に含まれるジカルボン酸由来の構成単位(ジカルボン酸単位)の含有量も、同様の範囲が同様の理由で好ましい。
 これは、U/A樹脂において、耐油性を左右する成分がポリウレタン由来の成分であるため、ポリウレタンの耐油性を高くすることが、U/A樹脂全体の耐油性を改良することとなるからである。
 また、このジカルボン酸単位は、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、特にイソフタル酸単位であることが、耐油性の点から好ましい。
 なお、このジカルボン酸単位の含有量は、上記したポリエステルポリオール中のフタル酸系構成成分の含有量の算出方法に準じ、U/A樹脂の組成とウレタン中の当該単位の含有量から計算することができる。
 この反応で用いられる(B)成分及び(B)成分以外の他の単量体は、前記した第1発明にかかるU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液において使用される(B)成分及び(B)成分以外の他の単量体と同様の成分を用いることができる。
 前記の(B)成分を主成分とする単独重合体又は共重合体のガラス転移温度(Tg)は、-50℃以上であることが好ましく、-40℃以上がより好ましい。Tgが-50℃よりも低くなると、得られる化粧料の手触り感にべたつきが現れることがあり、触感が悪化する恐れがある。
 一方、このガラス転移温度(Tg)は120℃以下であるのが好ましく、110℃以下がより好ましい。120℃を超えると、最低造膜温度が高くなり、均一な皮膜が形成されないことがある。ガラス転移温度をこの範囲とすることで、化粧料としての性能を大きく悪化させることなく、油分配合量の多い配合においても、油分による重合体の可塑化を抑制することができる。なお、ガラス転移温度(Tg)は、前記した第1発明にかかるU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液において説明したガラス転移温度(Tg)の測定方法又は算出方法を用いて測定又は算出することができる。
 なお、複数種の(メタ)アクリル系単量体を用いる場合は、単独重合体のTgが高い単量体と、単独重合体のTgが低い単量体とを併用することにより皮膜の柔軟性の調整が可能である。
 この場合、一方の単量体の単独重合体のTgは、95℃以上、150℃以下がよく、100℃以上、140℃以下が好ましく、他方の単量体の単独重合体のTgは、-70℃以上、30℃以下がよく、-60℃以上、10℃以下が好ましい。
 高Tg側の単量体のTgが高すぎると皮膜が硬くなり過ぎ、低Tg側の単量体のTgが低すぎるとべたつくことがある。
<第2発明のU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液の特徴>
 次に、本発明のU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液について説明する。
 本発明のU/A樹脂は、ウレタン成分中のポリオール成分として、ポリエステルポリオールを含み、かつ、このポリエステルポリオールが、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも一種のジカルボン酸由来の構成単位を有する成分、すなわち、フタル酸系ポリエステル成分、特にイソフタル酸系ポリエステル成分由来の構成成分を有することで、耐油性が良好であるという性質を示す。
 U/A樹脂中のポリウレタン成分と(メタ)アクリル成分との組成比は、重量比でポリウレタン成分/(メタ)アクリル成分として、80/20~30/70がよく、70/30~35/65が好ましい。なお、ポリウレタン成分及び(メタ)アクリル成分の両者の合計量を100とする。
 ポリウレタン成分が80/20より多くなると、整髪料として使用した際の熱戻り性(セット性を含む)が悪くなることがある。一方、30/70より少ないと、U/A樹脂の製造時の乳化安定性が不足したり、生成する水性エマルジョンが不均一になったりすることがある。
 前記U/A樹脂を水性エマルジョンとして用いる場合、その濃度は、特に限定されるものではないが、不揮発成分量が20重量%以上となるようにすることが好ましく、30重量%以上となるようにするのがより好ましい。20重量%未満では、乾燥に時間を要する場合がある。一方で、その上限は70重量%以下とすることが好ましく、60重量%以下がより好ましい。70重量%を超えると、エマルジョンが不安定になることがある。
 また、前記U/A樹脂の最低造膜温度は10℃以下がよく、5℃以下であるのが好ましい。10℃を超えると、皮膜の柔軟性が不足することがある。一方、最低造膜温度は-20℃以上がよく、-10℃以上が好ましい。-20℃未満では得られる皮膜の熱戻り性(セット性を含む)が悪化することがある。
 前記U/A樹脂の最低造膜温度を、前記の好適範囲とするためには、種々の方法が用いられるが、例えば最低造膜温度を低くする方法としては、以下の(a)~(c)の方法が挙げられる。なお、最低造膜温度を高くするためには、一般に、この方法と逆の手法を用いればよい。
(a)ポリオール単位として、分子量が例えば1000を超えるような、比較的高分子量のポリオール類を使用する、あるいはその使用量を多くする。
(b)ポリウレタン中のポリオール単位と多価イソシアネート化合物との当量比を1:1に近づける。
(c)(メタ)アクリル系単量体成分として、ガラス転移温度(Tg)の低いものを用いる。
 また、前記U/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液の脱臭工程については、前記した第1発明にかかるU/A樹脂及びU/A樹脂水性分散液の脱臭工程と同様の方法を用いることが好ましい。
 このようにして、(メタ)アクリル単量体成分の残留量を100重量ppm以下としたU/A樹脂の水性分散液は、整髪料等の化粧料用に用いた場合、臭気がほとんど無いので、原材料として好ましく使用できる。
 このU/A樹脂は、前述の通り、シクロペンタシロキサン等のシリコーンオイルと50/50の重量割合で混合した溶液から、23℃でキャスト成膜が可能である。
 前記U/A樹脂の重量平均分子量(Mw)は、100000以上がよく、150000以上が好ましい。また、重量平均分子量の上限は、2000000がよく、1000000が好ましく、800000がより好ましい。この範囲を満たすことにより、機械安定性や、顔料を添加する場合の顔料安定性に優れたものとなる。
 一方、重量平均分子量が100000より小さいと、顔料分散性に劣る場合がある。また、重量平均分子量が2000000より大きいと、皮膜が硬く脆くなりやすく、風合いが悪くなるおそれがある。このような重量平均分子量(Mw)の範囲とすることで、特に良好な耐油性(キャスト成膜性)を得ることができる。
 またU/A樹脂の分子量分布(Mw/Mn)は、通常1.5以上、2.5以下であり、1.7以上、2以下であることが好ましい。
 分子量分布をこの範囲とすることで、得られる製品の、低分子量成分によるベタつきや高分子量成分によるゴワつきを低減することができ、特に皮膚用化粧品に用いた時の使用感を改良することができる。
 さらに、このU/A複合樹脂に含まれるウレタン成分の重量平均分子量(Mw)のうちの最頻度の分子量、すなわち、図1に示すような、U/A複合樹脂をゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)によってMwを測定した際に得られるチャート(クロマトグラム)のうち、ウレタン成分の重合体に相当するピークの位置(図1の(A)で示した部分)の分子量(以下、ウレタン成分の重合体のこの分子量をウレタン成分の重合体の最頻分子量(Mwp)といい、「ウレタン成分のMwp」と称する場合がある。)は、30000以上が好ましく、40000以上がより好ましい。ウレタン成分のMwpが30000より小さいと、U/A樹脂の長期安定性が不足して、例えば、夏期、30℃を超えるような環境下では、劣化が速くなる懸念がある。一方、ウレタン成分のMwpの上限は、200000が好ましく、150000がより好ましい。ウレタン成分のMwpが200000より大きいと、硬くなって風合いを損ねたり、合成工程で系の粘度が上がりすぎて生産性が悪化したりする場合がある。
 また、このU/A複合樹脂に含まれるアクリル成分の重合体の最頻分子量(Mwp)(図1の(B)で示した部分をいい、以下、「アクリル成分のMwp」と称する場合がある。)は、200000以上が好ましく、300000以上がより好ましい。アクリル成分のMwpが200000より小さいと、耐1,3BG性や顔料分散性が悪くなる場合がある。一方、アクリル成分のMwpの上限は、2000000が好ましく、1000000がより好ましい。アクリル成分のMwpが2000000より大きいと、皮膜が硬く脆くなりやすく、風合いが悪くなる場合がある。
 また、このU/A複合樹脂に含まれるアクリル成分の最頻分子量(Mwp)とウレタン成分の最頻分子量(Mwp)との((アクリル成分のMwp)-(ウレタン成分のMwp))差は、適度に離れているのがよく、200000以上が好ましく、250000以上がより好ましい。この差が200000より小さいと、機械安定性が不十分となるおそれがある。一方、この差の上限は、2000000が好ましく、1000000がより好ましい。この差が2000000より大きいと、高分子量側が影響して皮膜が硬く脆くなりやすく、風合いが悪くなるおそれがある。
 なお、「耐1,3BG性」とは、前記の通りである。
 なお、(B)成分である(メタ)アクリル酸エステル系重合性単量体を水性媒体中で乳化重合する場合、重合途中で水性媒体中の重合開始剤、乳化剤等や生成した他の重合体等への連鎖移動反応が生じやすく、得られる重合体の分子量が低くなることがある。
 一方、本願においては、(A)成分(イソシアネート基とカルボキシル基とを有するポリウレタン)と、(B)成分((メタ)アクリル酸エステル系重合性単量体)とを水性媒体中で乳化分散してなるプレエマルジョンを用いて、(B)成分を重合させて得られるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液(U/A樹脂水性分散液)を製造するので、エマルジョン液滴において、(A)成分の内側に(B)成分が配された状態で、ラジカル重合が起きることとなる。このとき、(B)成分は、(A)成分によって保護されることとなり、(B)成分の重合中の連鎖移動反応が生じにくいだけでなく、重合の停止反応が起きにくい状態で重合が進むため、(B)成分の分子量が大きくなる傾向となる。そして、ウレタン樹脂がシェル部を構成し、(メタ)アクリル樹脂がコア部を構成する、コア-シェル構造の複合樹脂となる。このとき、(B)成分の分子量は、(A)成分が存在しない状態での乳化重合に比べて大きくなりやすく、得られる複合樹脂の分子量分布は、図1に示すように、2つのピークを示すこととなる。なお、図1の横軸(RTmin)は、保持時間(分)を意味し、RTが短いほど分子量が大きいことを示す。
 この分子量分布の例は、図1に示すとおりで、それぞれのピーク位置、即ちアクリル成分のMwpとウレタン成分のMwpとの関係は、上記に記した通りとなる。
 ところで、前記のU/A複合樹脂に含まれるウレタン成分の最頻分子量(Mwp)とアクリル成分の最頻分子量(Mwp)が明確に判別できない場合、すなわち、図1に示すような、U/A複合樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)のチャート(クロマトグラム)において、明瞭に2つのピークが表れない場合は、ウレタン成分とアクリル成分とを対応する条件で個別に重合して水性分散液を得、それぞれについてゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)によってMwを測定し、そのピーク位置をウレタン成分の最頻分子量(Mwp)又はアクリル成分の最頻分子量(Mwp)としてもよい。但し、この場合、特にアクリル成分((B)成分)のMwpは、前記のような分子量増大効果がないため、通常、実際よりは低めの値となる。
 前記U/A樹脂は、THF(テトラヒドロフラン)に溶解しない成分(ゲル分)を含有することが好ましい。好ましいゲル分は10重量%以上が好ましく、30重量%以上が好ましい。り、ゲル分率が小さすぎると、配合安定性や耐油性に劣るおそれがある。
 ゲル分の上限は特に限定されず、100重量%でもよいが、99重量%以下が好ましい。このようなゲル分とすることで、前述の耐油性(キャスト成膜性)がより向上する。この特性はU/A樹脂の重量平均分子量(Mw)を前記のような範囲とすることで、特に効果的に得ることができる。
<U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液の主な用途>
 本発明のU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液は、次のような用途に好適に使用できる。
特に、第2発明にかかるU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液は、フタル酸単位、特にイソフタル酸単位を含むため、前記のように優れた耐油性を示すとともに、自己乳化性のポリウレタンから構成されているためか、機械的安定性(エマルジョンの安定性)や顔料分散性も優れたものとなる。
(1)化粧料
 本願の第1発明及び第2発明にかかるU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液は、毛髪化粧品用や皮膚用化粧品用等、化粧料用の樹脂として好適に使用することができる。以下、その用法について簡単に説明する。
[毛髪化粧品]
 毛髪化粧品用樹脂として使用する場合は、公知のシャンプー、リンス、トリートメント、セット剤、パーマネントウエーブ液等の毛髪化粧料中に、本願にかかるU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液を添加使用する。この時、従来使用されている公知のポリマーと併用使用してもよい。添加使用される毛髪化粧料は、液体、クリーム、エマルジョン、スプレー、ゲル、ムース(泡沫状態で噴出可能なクリーム/ジェル状物)等いかなる形状でもよい。
 このU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液の添加量は、毛髪化粧料の形態や目的、或いは併用するポリマーの種類や量によって異なるが、毛髪化粧料に対し、化粧料用U/A樹脂水性分散液の樹脂分として0.05~10重量%の割合で添加することが好ましく、0.1~8重量%の割合で添加することがより好ましい。
 また、前記U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液は、単独で、又は慣用のアニオン性、ノニオン性、カチオン性及び両性の公知のセット用ポリマーと併用して使用することができる。併用されるセット用ポリマーとしては、混和安定性の面からアニオン性、ノニオン性のセット用ポリマーがより好ましい。
 セット用ポリマーとして用いられるアニオン性ポリマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸とメタクリル酸アルキルとの共重合体(商品名:ダイヤホールド(三菱化学(株)製)、商品名:プラスサイズL-53シリーズ等(互応化学工業(株)製))、マレイン酸モノアルキルエステルとメチルビニルエーテル共重合体(商品名:GANTREZ AN-119(アイエスピージャパン(株)製))等が挙げられる。
 セット用ポリマーとして用いられるノニオン性ポリマーとしては、例えば、ポリビニルピロリドン重合体(商品名:PVPシリーズ(アイエスピージャパン(株)製))、ビニルピロリドンと酢酸ビニル共重合体(商品名:LUVISKOL VAシリーズ(BASFジャパン(株)製))等が挙げられる。両性ポリマーでは、例えば、メタクリル酸エステル共重合体(商品名:ユカフォーマ-シリーズ(三菱化学(株)製))等が挙げられる。
 セット用ポリマーとして用いられるカチオン性ポリマーとしては、例えばヒドロキシセルロースとグリシジルトリメチルアンモニウムクロライドとのエーテル(商品名:レオガードG(ライオン(株)製)、商品名:ポリマーJR-30M-125及び同-400(ユニオンカーバイド製))、ビニルピロリドン-ジメチルアミノエチルメタクリレート共重合体の4級化物(商品名:GAFQUAT 734及び755(アイエスピージャパン(株)製))、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合体(商品名:MERQUAT 100(Lubrizol社製))、ジメチルジアリルアンモニウムクロライドアクリロアマイド共重合体(商品名:MERQUAT550(Lubrizol社製))等が挙げられる。
 前記U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液とセット用ポリマーとが使用されるセット用化粧料には、エアゾールヘアスプレー、ポンプ式ヘアスプレー、フォーム状ヘアスプレー、ヘアミスト、セットローション、ヘアクリーム、ヘアーオイル等の、水及び/又はエタノール、イソプロパノール等のアルコール類を含有する各種の整髪料が含まれる。
 前記整髪料として、泡状態で噴出可能な毛髪化粧料(ムース)とする場合、例えば、前記U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液(固形分)として、0.01~10重量%、公知のセット用ポリマー0~15重量%、ノニオン性界面活性剤0.1~5重量%、液化ガス3~25重量%及び水を主体とする水溶性溶媒60重量%~残余分等の組成が用いられる。(但し、水は毛髪化粧料中60重量%以上含有される)。
 ここで、用いるノニオン性界面活性剤としては、例えば、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、脂肪酸アルカノールアミド等が挙げられる。
 また、ゲル(ジェル)状の整髪料とする場合は、前記U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液(固形分)0.01~10重量%、セット用ポリマー0~15重量%、ジェルベース0.1~3重量%、水72重量%~残余分等の組成が用いられる。
 ヘアスプレーとする場合は、前記U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液(固形分)0.01~10重量%、セット用ポリマー0~15重量%、有機溶媒30~80重量%、噴射剤10~70重量%等の組成が用いられる。
 また、前記のスプレーやムースに使用できる噴射剤としては、エタノール、液化石油ガス、ジメチルエーテル、ハロゲン化炭化水素等の液化ガスや空気、二酸化炭素、窒素ガス等の圧縮ガス等が挙げられる。
 本発明のU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液は、シャンプー、コンディショナー(リンス)、パーマネント液等のコンディショニング化粧料に使用することができる。このような毛髪化粧品には、配合として、例えば、溶媒として水及び/又はエタノール、イソプロパノール等のアルコール類や、これに加えて沸点50℃~300℃の炭化水素類が含まれることが多い。こうしたコンディショニング化粧料は、前述のセット用化粧料と同様に、通常U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液単独で、又は慣用のアニオン性、ノニオン性、カチオン性及び両性のコンディショニング用ポリマーと併せて用いられる。併用するセット用ポリマーとしては混和安定性の面からアニオン性又はノニオン性のセット用ポリマーがより好ましい。
 また、シャンプー用に使用する場合、アニオン性、両性又はノニオン性の界面活性剤に、前記U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液を添加して使用できる。ここで使用される界面活性剤の例としては、アニオン性界面活性剤としては、N-ココノイル-N-メチル-β-アラニンナトリウム、N-ミリストイル-N-メチル-β-アラニンナトリウム等のN-脂肪酸アシル-N-メチル-β-アラニン塩等が挙げられる。
 また、両性界面活性剤としては、ココアシドプロピルベタイン、ジメチルラウリルベタイン、ビス(2-ヒドロキシエチル)ラウリルベタイン、シクロヘキシルラウリルアミンオキシド、ジメチルラウリルアミンオキシド、ビス(2-ヒドロキシエチル)ラウリルアミンオキシド等が例示できる。
 ノニオン性界面活性剤としては、ステアリン酸ジエタノールアミド、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、ソルビタンセスキオレエート、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、等が挙げられる。
 また、リンス用に使用する場合、カチオン性界面活性剤に本願のU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液を添加して使用することができる。このようなカチオン性界面活性剤としては、塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、塩化ジステアリルジメチルアンモニウム、塩化ステアリルジメチルベンジルアンモニウム等が挙げられる。
 さらに、パーマネント液として用いる場合は、臭素酸塩類、過ホウ素酸類等の酸化剤、及びチオグリコール酸及びその塩、システイン等の還元剤に、U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液を添加して使用する。
 前記以外に、例えば、ヘアートリートメントとして使用する場合には、カチオン性界面活性剤、及び/又はカチオン性ポリペプタイド、カチオン性セルロース、カチオン性ポリシロキサン等のカチオン化ポリマーと併用又は代替して、本発明のU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液を使用することができる。このようなカチオン性界面活性剤としては、例えばリンス用に例示したものが、特に問題なく使用できる。
 前記のセット用化粧料及びコンディショニング化粧料のいずれの場合も、前述した各種成分の他に、必要に応じて、本発明の効果に影響のない範囲で、他の任意成分を配合してもよい。このような任意成分としては、炭化水素類、直鎖アルコール、分枝アルコール類、高級脂肪酸類及びその誘導体、植物系高分子、微生物系高分子、天然水溶性高分子、セルロース系高分子、半合成水溶性高分子、ビニル系高分子、ポリオキシエチレン系高分子、合成水溶性高分子、無機の水溶性高分子、シリコーン類、N-脂肪酸アシル-L-グルタミン酸塩、N-脂肪酸-N-メチルタウリン塩、N-脂肪酸サルコシン縮合物の塩、前記した界面活性剤以外の界面活性剤、乳化剤、保湿剤、抗菌剤、血管拡張剤、清涼感付与剤、刺激感付与剤、ビタミン類、殺菌防腐剤、キレート化剤、pH調製剤、増泡剤、発泡剤、泡安定剤等が挙げられる。さらに、これらの化粧料が、エアゾール形態の製品の場合には、液化石油ガス、ジメチルエーテル等の噴射剤が併用され、その他用途・目的に応じて、金属イオン捕捉剤、防黴剤、殺菌剤、乳濁剤、コンディショニング剤、増粘剤、酸化防止剤、可溶化剤、ロジン、ハイドロトロープ、養毛剤、生薬、色素、香料等を用いてもよい。
 炭化水素類としては、流動パラフィン、ワセリン、固形パラフィン、スクワラン、オレフィンオリゴマー等が挙げられる。前記直鎖アルコールとしては、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、ミリスチルアルコール、オレイルアルコール、セトステアリルアルコール等が挙げられる。
 分枝アルコール類としては、モノステアリルグリセリンエーテル、2-デシルテトラデシノール、ラノリンアルコール、コレステロール、フィトステロール、ヘキシルドデカノール、イソステアリルアルコール、オクチルドデカノール等が挙げられる。
 高級脂肪酸類及びその誘導体としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン(ベヘニル)酸、オレイン酸、1,2-ヒドロキシステアリン酸、ウンデシレン酸、トール酸、ラノリン脂肪酸、イソステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、γ-リノレン酸、エイコサペンタエン酸等が挙げられる。
 前記植物系高分子としては、カラギーナン、ペクチン、カンテン、クインスシード(マルメロ)、アルゲコロイド(カッソウエキス)、デンプン(コメ、トウモロコシ、バレイショ、コムギ)、グリチルリチン酸等が挙げられる。
 前記微生物系高分子としては、キサンタンガム、デキストラン、プルラン等が挙げられる。前記天然水溶性高分子としては、コラーゲン、ゼラチン等の動物系高分子等が挙げられる。前記セルロース系高分子としては、メチルセルロース、エチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、セルロース硫酸ナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC)、結晶セルロース、セルロース粉末等が挙げられる。
 前記半合成水溶性高分子としては、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等のアルギン酸系高分子等が挙げられる。前記ビニル系高分子としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー(カーボポール)等が挙げられる。
 前記ポリオキシエチレン系高分子としては、ポリエチレングリコール20,000、4,0,000、60,000等が挙げられる。前記合成水溶性高分子としては、ポリエチレンイミン等が挙げられる。前記無機の水溶性高分子としては、ベントナイト、ケイ酸アルミニウムマグネシウム(ビーガム)、ラボナイト、ヘクトライト、無水ケイ酸等が挙げられる。
 シリコーン類としては、揮発性シリコーン油、シリコーン樹脂、シリコーンガム、アルキル変性シリコーン等が挙げられ、また、前記N-脂肪酸アシル-L-グルタミン酸塩としては、N-ラウリル-L-グルタミン酸モノナトリウム、N-ヤシ油脂肪酸-L-グルタミン酸モノトリエタノールアミン、N-ミリスチル酸アシル-L-グルタミン酸モノナトリウム、N-混合脂肪酸アシル-L-グルタミン酸モノナトリウム等が挙げられる。
 N-脂肪酸-N-メチルタウリン塩としては、ラウリン酸メチルタウリンナトリウム、ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム等が挙げられる。前記N-脂肪酸サルコシン縮合物の塩としては、ラウロイルサルコシンナトリウム、ココイルサルコシンナトリウム等が挙げられる。
 他の界面活性剤としては、アシルサルコシンナトリウム、アシルグルタミン酸塩、アシル-β-アラニンナトリウム、アシルタウレート、ラウリル硫酸塩、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油等が挙げられる。
 乳化剤としては、グリセリルモノステアレート、ソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート等が挙げられる。
 保湿剤としては、(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)プロピレングリコール、グリセリン、1,3-ブチレングリコール、マルチトール、ソルビトール、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、アテロコラーゲン、コレステリル-1,2-ヒドロキシステアレート、乳酸ナトリウム、胆汁酸塩、dl-ピロリドンカルボン酸塩、短鎖可溶性コラーゲン等が挙げられる。
 抗菌剤としては、ヒノキチオール、ヘキサクロロフェン、ベンザルコニウムクロリド、トリクロロカルバニリド及びピチオノール等が挙げられる。血管拡張剤としては塩化カルプロニウム等が挙げられる。清涼感付与剤としては、メントール類等が挙げられる。刺激感付与剤としては、ニコチン酸ベンジル等が挙げられる。また、ビタミン類としては、ビタミンA、B、C、D、E等が挙げられる。
 殺菌・防腐剤としては、グルコン酸クロルヘキシジン、イソプロピルメチルフェノール、パラオキシ安息香酸エステル等が挙げられる。キレート化剤としては、タンパク加水分解物、アミノ酸、植物抽出エキス、EDTA-Na等が挙げられる。pH調整剤としては、コハク酸、コハク酸ナトリウム、トリエタノールアミン等が挙げられる。
 次に、本願にかかるU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液の他の用途である、皮膚用化粧品とメークアップ用化粧品について説明する。
[皮膚用化粧品]
 皮膚用化粧品用の樹脂として使用する場合は、スキンクリーム、化粧水、乳液等の皮膚用化粧料品中に、本願にかかるU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液を添加使用する。
[メークアップ用化粧品]
 メークアップ用化粧品としては、例えば、マスカラ、アイライナー、アイシャドウ、口紅、リップグロス、ファンデーション、及びメークアップルージュ等が例示でき、これらのメークアップ用化粧品は、本発明のU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液に、固形油剤、油脂、ワックス、シリコーンオイル等の等の油剤、顔料等の粉体成分、あるいは液状アルコール等の溶媒などの化粧料に通常用いられる材料をその用途・目的に応じて添加・混合することによって得られる。
 第1発明にかかるU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液を用いる場合、前記顔料等の粉体成分としては、以下のようなものが例示できる。
(1)赤色104号、赤色102号、赤色226号、赤色201号、赤色202号、黄色4号、黒色401号などの色素、
(2)青色1号アルミニウムレーキ、黄色4号アルミニウムレーキ、黄色5号アルミニウムレーキ、黄色203号バリウムレーキなどのレーキ色素、
(3)ナイロンパウダー、シルクパウダー、ウレタンパウダー、テフロン(登録商標)パウダー、シリコーンパウダー、ポリメタクリル酸メチルパウダー、セルロースパウダー、シリコーンエラストマー球状粉体、ポリエチレン末などの粉体状の高分子、
(4)黄酸化鉄、ベンガラ、黒酸化鉄、酸化クロム、カーボンブラック、群青、紺青などの有色顔料、
(5)酸化亜鉛、酸化チタン、酸化セリウムなどの白色顔料、タルク、マイカ、セリサイト、カオリン、板状硫酸バリウムなどの体質顔料、
(6)雲母チタン、ベンガラ被覆雲母チタン、カルミン被覆雲母チタン、紺青被覆雲母チタン、黒酸化鉄被覆雲母チタンなどのパール顔料、
(7)硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウムなどの金属塩、
(8)シリカ、アルミナなどの無機粉体、
(9)ベントナイト、スメクタイト、窒化ホウ素、ラウロイルリジン、微粒子酸化チタン、微粒子酸化亜鉛など。
 これらの粉体の大きさとしては、5nm~100μmの範囲に入るものが好ましく、より好ましくは10nm~50μmである。また、その形状(球状、棒状、針状、板状、不定形状、燐片状、紡錘状など)は、特に制限はない。
 前記に例示される各種の粉体は、それぞれ個別に配合しても、また粉体配合剤の混合物として予め混合した上で配合しても構わない。
 また、混合物の色を例えば肌色などの所望の色に調色したものを用いてもよく、さらに、微粒子酸化チタン、微粒子酸化亜鉛などの紫外線散乱成分を添加して配合物に紫外線防御機能を付与することもできる。
 前記固形油剤などの油剤成分としては、通常化粧料に用いられる揮発性又は不揮発性の油剤、溶剤、及び樹脂が挙げられ、常温で液体、ペースト、固体状のいずれであっても構わない。
 本発明に用いることができる油剤成分の例としては、例えば以下のようなものが例示される。
(1)イソステアリン酸、ウンデシレン酸、オレイン酸などの脂肪酸、
(2)ミリスチン酸ミリスチル、ラウリン酸ヘキシル、オレイン酸デシル、ミリスチン酸イソプロピル、ジメチルオクタン酸ヘキシルデシル、モノステアリン酸グリセリン、フタル酸ジエチル、モノステアリン酸エチレングリコール、オキシステアリン酸オクチルなどの脂肪酸エステル類、
(3)流動パラフィン、パラフィン、ワセリン、スクワランなどの高級炭化水素類、ラノリン、還元ラノリン、カルナバロウ、キャンデリラロウ、セレシン、オゾケライト、マイクロクリスタリンワックスなどのいわゆるロウ、ミンク油、カカオ脂、ヤシ油、パーム核油、ツバキ油、ゴマ油、ヒマシ油、オリーブ油などの油脂類、
(4)ポリエチレンワックス、エチレン・α-オレフィン・コオリゴマー、エチレンプロピレン、コポリマー等、中~低分子量の合成高分子、
(5)環状シリコーン、ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、ポリエーテル変性オルガノポリシロキサン、アルキル変性オルガノポリシロキサン、末端変性オルガノポリシロキサン、ポリグリセリル変性シリコーン、アモジメチコーン、アミノ変性オルガノポリシロキサン、シリコーンゲル、アクリルシリコーン、トリメチルシロキシケイ酸などのシリコーンオイル及びシリコーン化合物、
(6)パーフルオロポリエーテル、フルオロカーボン、フルオロアルコールなどのフッ素化合物類。
 前記液状アルコール等の溶媒類としては、以下のようなものが例示できる。
(1)低級アルコール:エタノール、イソプロピルアルコール等、
(2)高級アルコール:セチルアルコール、イソステアリルアルコール、ラウリルアルコール、ヘキサデシルアルコール、オクチルドデカノール等、
(3)多価アルコール:グリセリン、ソルビトール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1.3ブチレングリコール、ポリエチレングリコールなどの多価アルコール等、
(4)その他の溶媒:水、軽質流動イソパラフィン、エーテル類、LPG、フルオロカーボン、N-メチルピロリドン、フルオロアルコール、揮発性直鎖状シリコーン、各種フロン類等。
 その他、本発明の化粧料には、前記の各成分に加えて、通常化粧料に用いられる、フッ素化合物、各種の樹脂、界面活性剤、粘性付与剤、防腐剤、香料、紫外線吸収剤(有機系、無機系を含む。UV-A、Bのいずれかに対応していてもよい)、生理活性成分、塩類、酸化防止剤、キレート剤、中和剤、pH調整剤などの成分を、本発明の目的・効果を損なわない限り、適宜配合することができる。
 また、第1発明にかかるU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液を用いる場合は、良好なセット効果と風合を有する、ヘアスプレー、ムース、セットローション、ジェル、スプレー等、各種の毛髪化粧料を提供することができる。
 一方、第2発明にかかるU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液を用いる場合、これらのU/A樹脂は、得られる皮膜が柔軟であるため、皮膚用化粧料としても好ましく使用でき、例えばリキッドファンデーション、スキンクリーム、UVケアクリーム、及びスキンローション等にも用いることができる。
 更に、耐油性が優れているという特徴から、油性成分が多く含まれる化粧料においても良好なフィルム形成能力を示すので、マスカラ、アイライナー等の用途にも適している。
 なお本発明のU/A樹脂は、前記以外の化粧料にも使用することができ、その場合は、それぞれの目的・用途に応じて、化粧料用のフッ素化合物、各種の樹脂、界面活性剤、粘性付与剤、防腐剤、香料、有機系/無機系の紫外線吸収剤、生理活性成分、塩類、酸化防止剤、キレート剤、中和剤、pH調整剤などの成分を、本発明の目的・効果を損なわない限り、適宜配合することができる。
[その他の用途]
 第2発明にかかるU/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液は、その耐油性、柔軟性、密着性、基材追従性、耐摩耗性等の特長を活かして、工業用塗料(特に自動車用塗料)、家庭用の塗料等の塗料やコーティング剤、保護皮膜形成剤、等に用いることができる。
 以下、実施例を用いて、この発明をより具体的に説明するが、この発明は以下の実施例によって限定されるものではない。まず、使用する原材料について説明する。
<第1発明にかかるポリウレタン、U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液>
 まずは、第1発明にかかるポリウレタン、U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液についての実施例について説明する。
<ポリオール単位>
・D1000…第一工業製薬(株)製:商品名 ハイフレックスD1000、ポリプロピレングリコール(C3ポリオール)、数平均分子量(Mn)=1000、OHV=111
・D2000…第一工業製薬(株)製:商品名 ハイフレックスD2000、ポリプロピレングリコール(C3ポリオール)数平均分子量(Mn)=2000、OHV=55.8
・PEG1000…日油(株)製:商品名 PEG1000、ポリエチレングリコール(C2ポリオール)、数平均分子量(Mn)=1000、OHV=111
・PTMG650…三菱化学(株)製:ポリテトラメチレングリコール(C4ポリオール)、数平均分子量(Mn)=650、OHV=175
・PTMG1000…三菱化学(株)製:ポリテトラメチレングリコール(C4ポリオール)、数平均分子量(Mn)=1000、OHV=111
・PTMG2000…三菱化学(株)製:ポリテトラメチレングリコール(C4ポリオール)、数平均分子量(Mn)=2000、OHV=55.8
・N4073…日本ポリウレタン工業(株)製:商品名 ニッポラン4073、1,6-ヘキサンジオールとアジピン酸とのポリエステルポリオール、数平均分子量(Mn)=2000、OHV=58.4
 なお、上記において、「OHV」は、水酸基価(OH Value)を意味し、単位は、「mgKOH/g」である。
<多価イソシアネート化合物>
・IPDI…デグサ・ジャパン(株)製:商品名 VESTANAT IPDI(イソホロンジイソシアネート)
<カルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物>
・Bis-MPA…パーストープ(株)製:ジメチロールプロピオン酸(カルボン酸含有ジオール)
<重合禁止剤>
・MEHQ…和光純薬工業(株)製:2-メトキシヒドロキノン
<重合性単量体>
・MMA…三菱レイヨン(株)製、メチルメタクリレート
・BA…三菱化学(株)製、n-ブチルアクリレート
<ラジカル重合開始剤>
tBPO…化薬アクゾ(株)製:ジ-tert-ブチルパーオキサイド
<還元剤>
AsA…和光純薬工業(株)製:L-アスコルビン酸(試薬特級)
<塩基性化合物>
・KOH:水酸化カリウム…和光純薬工業(株)製(試薬)
・TEA:トリエタノールアミン…シェルケミカルズジャパン(株)製:TEA99
(試験方法)
 以下、それぞれの試験方法について説明する。
<ポリオールの数平均分子量>
 水酸基価(OHV:単位mgKOH/g)から数平均分子量を以下の式に従って算出した。
 ポリオールMn=水酸化カリウム式量(56.1)/原料のOHV×2×1000
なお、水酸基価(OHV)は、JIS K1557-1によって測定した。
<(A)成分の重量平均分子量及び分子量分布>
 下記の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)を用いて重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)を測定した。
・測定装置:LC-20AD ((株)島津製作所製)
・検出器:RI(屈折率)
・カラム:PLgel Mixed B(アジレント・テクノロジー(株)製)
・展開溶媒:THF(テトラヒドロフラン)
・展開溶媒流量:1ml/min
・測定試料注入量:100μL
・測定試料:得られたウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂分散液から下記の乾燥条件で乾燥試料を作成し、THFを用いて0.2重量%溶液を作成する。この溶液を下記のフィルターでろ過して、得られたろ液を測定試料とした。
・乾燥条件:40℃×12時間乾燥後、室温×6時間真空乾燥
・測定試料作製用フィルター:GLクロマトディスク(ポアサイズ0.45μm)(ジーエルサイエンス(株)製)
・検量線:PMMA(ポリメチルメタクリレート)換算
<U/A樹脂の重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)及び最頻分子量(Mwp)>
 前記した<(A)成分の重量平均分子量>と同様の方法にしたがって、U/A樹脂の重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)を測定した。
 また、上記GPCチャートから、(A)成分の最頻分子量(Mwp)及び(B)成分の最頻分子量(Mwp)を測定した。
<酸価の測定方法及び算出方法>
 水酸化カリウムを用いる電位差滴定法(JIS-K-0070)に従って測定した。この時、試料の質量としては「ポリウレタン量」を用いた。
 また、例えば、ポリウレタンの製造に際して、その中和に水酸化カリウムを用いている場合は、塩交換が起きにくくなるため、前記JIS法による測定が困難になる場合がある。このような時は、下式に従ってポリウレタン1gあたりの「理論酸価」を算出して用いた。
 理論酸価(mgKOH/g-ポリウレタン)=酸含有原料仕込モル数×56.1(KOH式量)/ポリウレタン量(g)×1000
<ゲル分>
 前記で得られた乾燥試料40mgをTHF20mLに溶解し、ゲル分用フィルター(ADVANTEC社製、PF-100:ポアサイズ100μm)にてろ過する。
 ろ過後のゲル分用フィルターを105℃×3時間乾燥し、同様にして乾燥した未使用フィルターの重量とから、残留固形分を求め、下記式によりゲル分を算出する。
 ゲル分(重量%)=(乾燥後のフィルター重量(mg)-使用前のフィルター重量(mg))/40(mg)×100
<MFTの測定方法及び算出方法>
 JIS K6828-2を参照し、水性分散液を乾燥後、亀裂の無い均一皮膜が形成される最低温度を造膜温度(MFT)として測定した。
 具体的には、日理商事(株)製:熱勾配試験機を用い、得られた水性分散液を0.2~0.3mmの厚さになる様にアプリケータを使用して塗布し、水分を乾燥した後、連続フィルムと非連続フィルムの境界線に相当する温度をMFTとした。
<中和度>
 得られたポリウレタンまたはウレタン-アクリル樹脂の中和度は、本明細書の第1中和工程や第2中和工程についての記載に示すように、仕込みに用いた(A)成分に基づくカルボキシル含有モル数とその中和に用いた中和剤(KOH等)の当量数とから計算で求めた。
 なお、実験的には、通常用いられる中和滴定による酸成分の含有量と、(A)成分の仕込量とから求めることも可能である。
<ガラス転移温度(Tg)>
[(A)成分]
 JIS K 7244-4に従って測定した。
[(B)成分]
 下記式(1)(FOX式)に従い、使用する重合性単量体の各々の単独重合体のTg及び重量分率から重合体のTgを算出した。
 1/Tg=(Wa/Tga)+(Wb/Tgb)+(Wc/Tgc)+… (1)
但し、Tgは(共)重合体のガラス転移温度(K)、Tga、Tgb、Tgc等は各構成単量体a、b、c等の単独重合体のガラス転移温度(K)であり、Wa、Wb、Wc等は各構成単量体a、b、cの、共重合体中の重量分率を示す。
 なお、前述の通り、Tgを「℃」で表記したい場合は、上記式で得られたTgの数値から「273」を減じればよい。
<皮膜物性>
[乾燥性]
 得られた水性分散液を固形分濃度30重量%となるように純水で希釈して試料液とした。23℃、50%RHの恒温恒湿室中で、この試料液を0.05mmのアプリケータを用いて、塗布面積40cmとなるようにポリエステルフィルム(PETフィルム)上に塗布し、塗布1分後の重量を測定して下式に従って乾燥率(%)を算出した。
 乾燥率(%)=(1分後の重量-理論固形分量)×100/(初期重量-理論固形分量)
[Stress-Strain(S-S)]
(1)試験片の作成
 ポリプロピレン製の板上に、乾燥皮膜の厚さが200μmになるように試料(水分散液)を塗布し、室温で一夜放置して造膜する。得られた皮膜を剥離し、真空乾燥機で6時間乾燥する。
(2)試験方法
 前記で得られた乾燥皮膜を0.5cm幅の短冊状に切り出し、オートコムC型万能試験機((株)キーエスイー製)を用い、23℃、50%RHの恒温恒湿室中で、チャック間隔2cm、引張速度200mm/分の条件で、100%モジュラス、最大強度、最大伸度を測定した。
<液物性>
[配合安定性]
 得られた水分散液を固形分5重量%、エタノール10重量%、1,3-ブタンジオール5重量%となるように(残部は水)混合し、室温で静置保存し、一週間後の液の状態を目視で評価した。
 ◎:変化なし。
 ○:配合後しばらくの間に多少粘度は変化するが、その後安定する。
 △:濃度勾配、沈降、凝集物発生、粘度変化等が多少見られる。
 ×:濃度勾配、沈降、凝集物発生が明らかに確認できる。
[顔料分散性]
 配合安定性試験用に作成した試料液に、カーボンブラック顔料を1重量%(外数)添加して、ディスパーを用いて1200rpm×5分間撹拌して、得られた顔料入り試料液の性状を目視で評価した。
 ○:安定に分散して、均一な液となっている。
 △:顔料が一部凝集している。
 ×:系全体が凝集した。
<応用物性>
[C.R.:カールリテンション]
・樹脂単独のC.R.
 毛髪サンプルに試料を塗布し、カールさせた状態で乾燥させ、下記の所定温度・湿度条件下で3時間経過後の、形態保持状態を観察する。
 試料液として、得られた水溶液を固形分含量30重量%となるように水で希釈し、これを長さ23cm×重量2gの毛束に塗布量0.7gとなるように塗布した。この毛束を直径1cmのコールドロッドに巻き付け、50℃×2時間乾燥し、得られたカールした毛束をロッドから外して、30℃×90%RHの環境中に吊り下げて、3時間後のカール毛束の長さを測定し、下式よりカール保持率を算出した。
 カール保持率(%)=(23-「3時間後の長さ」)×100/(23-「初期長さ」)
但し、「長さ」とは、カールした状態での毛束の長さをいう。
・1,3BG(1,3-ブタンジオール)を配合したときのC.R.
 試料液として、固形分含量5重量%、1,3-ブタンジオール5重量%、残分が水となるように希釈して用いたこと以外は、上記「樹脂単独のC.R.」と同様にして評価した。
<官能評価>
[カール毛束弾力]
 [C.R.:カールリテンション]の樹脂単独のC.R.と同じ様にカール毛束を作成し、手で握り、感触を確認した。そして、下記の基準で評価した。
◎:柔らかく弾力性がある。
○:弾力性はあるが、「◎」の場合と対比して、ゴワつき感があったり、張りの不足を感じたりする。
×:硬い、又は、柔らかすぎる。
[カール毛束光沢]
[C.R.:カールリテンション]の樹脂単独のC.R.と同じ様にカール毛束を作成した。試料液を水のみとして作成した基準カール毛束と目視で比較し、光沢の状態を下記の基準で評価した。
○:基準より光沢がある。
△:基準と同程度である。
×:基準よりやや光沢が無い。
<参考>
[C.R.:(樹脂単独)-(1,3BG配合)]
 上記のカール保持率の値について、樹脂単独の場合の数値と、1,3-BGを配合した場合の数値との差を求め、これについて評価した。
 この値は、変化が無い方(値が「0」に近い方)が良いこととなる。この差が「0」の場合、カールの保持率が有機溶媒である1,3BGによっても変化しないことを意味し、この場合、「耐1,3BG性がある」といえる。
[AとBのMwpの差]
(A)成分の最頻分子量(Mwp)と(B)成分の最頻分子量(Mwp)との差((BのMwp)-(AのMwp))を算出した。
 前述の通り、両者の差は、20以上200以下程度であることが好ましい。
(実施例1-1~1-14、比較例1-1~1-4)
 温度計、攪拌装置及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、表1のプレエマルジョンのウレタン、重合禁止剤、アクリルの欄に記載の成分を所定量ずつ加え、内温50℃として混合した後、90℃に昇温し、この温度で5時間反応させてイソシアネート基及びカルボキシル基を含有するカルボキシル基含有ポリウレタン(A)を得た。
 次いで、液温を50℃に保ちながら、表1の中和剤の欄に記載の塩基性化合物を記載の量((A)成分中に存するカルボキシル基の量に対し、1当量分)だけ加えて、このカルボキシル基含有ポリウレタン(A)中のカルボキシル基の全部を中和した。なお、このときの中和度は100%となる。
 次いで、この溶液に表1のプレエマルジョンの乳化の欄に記載の水性媒体(純水:DW)を、50℃で15分間かけて滴下して、乳白色で透明性のある分散液を得た。
 得られた分散液を50℃に保温し、この温度で、表1の重合工程の欄に記載の重合開始剤及び還元剤を記載の量ずつ添加して、重合性単量体の重合を開始した。発熱終了後、更に70℃に昇温して3時間維持して、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂と未反応の重合性単量体(B)とを含む水性エマルジョンを得た。
 得られた水性エマルジョンについて前記の測定・評価を行った。その結果を表1、2に示す。また、実施例1-2において測定された重量平均分子量(Mw)等を示すグラフを図1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
<第2発明にかかるポリウレタン、U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液>
 次に、第2発明にかかるポリウレタン、U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液についての実施例について説明する。
<<1.原材料>>
<ポリオール単位>
・N4073…日本ポリウレタン工業(株)製:商品名 ニッポラン4073、1,6-ヘキサンジオールとアジピン酸とのポリエステルポリオール(1,6HD-AA)、数平均分子量(Mn)=2000
・P-2012…クラレ(株)製:商品名 クラレポリオールP-2012、メチルペンタンジオールとアジピン酸/イソフタル酸の混合ポリエステルポリオール(MPD-AA-IP)(アジピン酸/イソフタル酸のモル比=1/1)、数平均分子量(Mn)=2000
・P-1030…クラレ(株)製:商品名 クラレポリオールP-1030、メチルペンタンジオールとイソフタル酸のポリエステルポリオール(MPD-IP)、数平均分子量(Mn)=1000
・P-2030…クラレ(株)製:商品名 クラレポリオールP-2030、メチルペンタンジオールとイソフタル酸のポリエステルポリオール、数平均分子量(Mn)=2000
<カルボキシル基含有多価ヒドロキシ化合物>
・DMPA…パーストープ(株)製:ジメチロールプロピオン酸(カルボン酸含有ポリオール)
<多価イソシアネート化合物、重合禁止剤、重合性単量体、ラジカル重合開始剤、還元剤、塩基性化合物>
 多価イソシアネート化合物、重合禁止剤、重合性単量体、ラジカル重合開始剤、還元剤、塩基性化合物については、<第1発明にかかるポリウレタン、U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液>の実施例で用いたものと同様のものを用いた。
(評価方法)
[耐油性]
 シリコーンオイル(信越化学(株)製KF-995)とポリウレタン又はU/A樹脂とを50/50の重量比率で混合した溶液から、23℃でポリプロピレン樹脂製のプレート上へキャストする。6時間静置後に、その一部をピンセットで引き上げて、膜の形成状態を観察する。
 ◎:ピンセットで安定して薄膜を引き上げることができる。
 ○:途中で破断することなくピンセットで薄膜を引き上げることができる。
 △:樹脂シート上に膜が形成されているが、ピンセットで引き上げようとすると、途中で破断する。
 ×:膜が形成されない。
[機械安定性]
 RED DEVIL社製ペイントシェーカー(5400-H3型)を用いて、顔料(ピグメント・ブルー15(商品名)、東京化成工業(株)製)15重量部、ポリマー(本発明のポリウレタン又はU/A樹脂水性分散液)20重量部(固形分換算)、イソプロパノール(試薬1級、和光純薬工業(株)製)及びイオン交換水を、全配合液量が100重量部になるように添加し、この混合液を1時間撹拌・混合した後、100メッシュのナイロンネットで濾過して、ネット上に残る残渣分を目視観察した。
 ◎:残渣がないか、ほとんどない。
 ○:ナイロンメッシュが薄く着色したように残渣が残るが、濾過性に問題はない。
 △:ナイロンメッシュ上にべったりと残渣が残り、濾過性が悪い。
 ×:全体がゲル化し、濾過できない。
[顔料分散性]
 前記機械安定性評価用に作成したU/A樹脂を含む配合液を、バー(No.4)を用いてガラス板上に塗布し、室温で30分乾燥した後の塗布面を観察し、以下の基準で評価を行った。
 ◎:光沢があり均一な色相になっている。
 ○:◎には劣るが光沢はあり、均一な色相になっている。
 △:塗布面は均一だが、色むらがある。
 ×:塗布面が不均一になっている、及び/又は色むらが著しい。
(ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の評価)
 ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂又はその水性分散液について、[(A)成分及び(B)成分のガラス転移温度(Tg)]、[(A)成分の重量平均分子量及び分子量分布]、[U/A樹脂の重量平均分子量及び分子量分布]、[ゲル分]、[Stress-Strain(S-S)(最大強度、最大伸度)]、[配合安定性]、[C.R.:カールリテンション]については、<第1発明にかかるポリウレタン、U/A樹脂又はU/A樹脂水性分散液>の実施例で用いた方法と同様の方法を用いた。
(実施例2-1、2-2、比較例2-2:ウレタンの製造)
 温度計、攪拌装置及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、表3に示すウレタン原料と、反応溶媒を所定量ずつ加え、内温を50℃にして混合した後、90℃に昇温し、この温度で5時間反応を行い、イソシアネート基及びカルボキシル基を含有するカルボキシル基含有ウレタンプレポリマーを得た。
 続いて、液温を50℃に保って表3に記載の中和剤(塩基性化合物)を所定量添加し、前記カルボキシル基含有ウレタンプレポリマー中のカルボキシル基の全部又は一部を中和した。
 次に、転相水(純水:DW)を表3に示す量で、内温を50℃に保ちながら、15分間かけて滴下して、エマルジョンの転相を行い、乳白色で透明性のある分散液を得た。
 この分散液を80℃に昇温し、ウレタンプレポリマーの製造時に使用した反応溶媒(メチルエチルケトン(MEK)、エタノール(EtOH))を回収し、ポリウレタン分散液(ディスパージョン)を得た。
 上記実施例2-1における、イソフタル酸単位の含有量は、前記記載に従って計算すると以下のようになる。
 ここで、「P-1030」は、酸成分はイソフタル酸単独、ジオール成分はメチルペンタンジオール単独で、分子量(PEsPO)が1000である。
 これより、PA単位の式量は148、DOL単位の式量は100、そして末端ジオールの分子量は101となるので、ポリウレタン中のPA単位含有量は、以下のように算出できる。
1)PA単位数
 PA単位数(NumberPA)=(1000-101)/(100+148)=4 (小数点以下四捨五入)
2)PEsPO中のイソフタル酸単位含有量(wtPA)は、上記1)より、
 wtPA =(NumberPA)×PA単位式量/(PA単位式量+DOL単位式量)
      =4×148/1000=0.59
3)仕込み中のPA単位含有量は、上記結果と表3の「ポリオール仕込量」(0.23)より、以下の通り計算できる。
 仕込み中のPA単位含有量=0.23×0.59=0.14
4)ポリウレタン中のイソフタル酸単位含有%は、上記結果と表3中のウレタン原料となる各成分の仕込量より、以下のように計算できる。
 PA単位含有量(wt%)=(0.23×059)/(60.8+0.2+7.8+31.2)×100=0.1重量%
 この値が、表3における「ポリウレタン中のイソフタル酸(IP)含有量(wt%)となる。
 ジオール成分としてP-1030を使用した実施例2~6、8、9及び比較例1も同様にして、ポリウレタン中のPA単位含有量が計算できる。
(実施例2-3~2-8、比較例2-3:U/A樹脂の製造)
 温度計、攪拌装置及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、表3に記載のウレタン原料、アクリル原料、及び重合禁止剤を所定量ずつ加え、内温を50℃にして混合した後、90℃に昇温し、この温度で5時間反応させて、(メタ)アクリル系重合性単量体中に分散した、イソシアネート基及びカルボキシル基を含有するカルボキシル基含有ウレタンプレポリマーを得た。
 続いて液温を50℃に保って表3に記載の中和剤(塩基性化合物)を所定量加えて、前記カルボキシル基含有ウレタンプレポリマー中のカルボキシル基の全部又は一部を中和した。
 次に、転相水(純水:DW)を表3に示す量で、内温を50℃に保ちながら、15分間かけて滴下して、エマルジョンを転相し、乳白色で透明性のある分散液を得た。
 この分散液を50℃に保って、表3に記載の、アクリル重合触媒(重合開始剤及び還元剤)を所定量添加して、(メタ)アクリル系重合性単量体の重合を開始した。重合による発熱が終了した後、更に70℃に昇温して3時間維持して、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂と未反応の重合性単量体とを含むウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液を得た。
 上記実施例2-7では、ウレタン原料のポリオールとして、アジピン酸とイソフタル酸の混合ポリエステルポリオールであるP-2012を使用している(ジオール成分は、メチルペンタンジオール単独)。この場合の「ポリウレタン中のPA単位含有量」は次のように計算できる。
1)用いたジカルボン酸類の式量に、それぞれの使用比率(モル分率)を乗じた上で合計して、「ジカルボン酸の平均式量」を用いて、ジカルボン酸が単独の場合の「NumberPA」に相当する「ジカルボン酸単位数」を計算する。
 P-2012及びその原料の分子量及びモル分率等は以下の通りである。
  P-2012:PEsPO分子量=2000、末端DOL分子量=101
  メチルペンタンジオール:DOL単位式量=100
  アジピン酸:アジピン酸単位式量=128、モル分率=0.5
  イソフタル酸:PA単位式量=148、モル分率=0.5
 以上より、
  ジカルボン酸平均式量=(128×0.5)+(148×0.5)=138
  ジカルボン酸単位数=(2000-101)/(100+138)=8 (小数点以下四捨五入)
2)上記結果より、PEsPO中のジカルボン酸単位含有量は、次のようになる。
 PEsPO中のジカルボン酸単位含有量=7.98×138/2000=0.55
3)仕込み中のジカルボン酸単位の含有量は、PEsPOの仕込量=54.52(表3)より、
 仕込み中のジカルボン酸単位含有量(%)=54.52×0.55=29.99
4)ポリウレタン中のジカルボン酸単位含有量は、表3の原料仕込量より、次のように計算できる。
 ジカルボン酸単位含有量(wt%)=29.99/(54.52+9.14+36.34)×100=29.99wt%
5)上記結果より、ポリウレタン中のPA単位含有量を、PA単位の式量とPAのモル分率より算出する。
  PA単位含有量(wt%)=29.99×(148/138)×0.5=16.08wt%
 この値が、表3中の「ポリウレタン中のIP含有量(wt%)」として示される。
(実施例2-9:第1、第2中和工程を行った例)
 表3に記載の原料等を用いたこと以外は、上記実施例3~8と同様にしてイソシアネート基及びカルボキシル基を含有するカルボキシル基含有ウレタンプレポリマーを合成した後、引き続き液温を50℃に維持した状態で、表3に記載の中和剤の内、TEA(トリエタノールアミン)を用いて、上記カルボキシル基含有ウレタンプレポリマー中のカルボキシル基の一部を中和した(第一中和工程)。
 その後、上記実施例1と同様にして転相水(純水:DW)を用いて転相を行い、乳白色透明の分散液を得た。
 この分散液を、表3に示す種類・量のアクリル原料(単量体)、及び重合触媒(開始剤及び還元剤)等を添加し、上記実施例3~8と同様にして重合及び熟成(重合発熱終了後の昇温・保持)を行い、ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂と未反応の重合性単量体を含むウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液を得た。
 得られた水性分散液を30℃まで冷却した後、表3に示す量の水酸化カリウムを用いて第2中和工程を行い、上記ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂中のカルボキシル基の一部を中和してU/A樹脂水性分散液を作成した。
(比較例2-1)
 表3に示すウレタン原料を所定量用いたことと、反応溶媒としてMEKを表3に示す量を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でイソシアネート基及びカルボキシル基を含有するカルボキシル基含有ウレタンプレポリマーを得た。
 続いて、表3の反応溶媒欄に記載のエタノール(EtOH)を所定量、50℃で15分間かけて滴下して、透明溶液を得た。
 得られた水性エマルジョン(比較例2-1ではMEK/エタノール溶液)について前記の測定・評価を行った。その結果を表3に併せて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 実施例2-1~2-9は、ポリウレタン又はU/A樹脂中に所定量のジカルボン酸単位(特にフタル酸系単位)を含んでいるため、耐油性(シリコーンオイルからの膜形成性)が良好である。
 一方、比較例では、ジカルボン酸単位を含まないか、含んでいても所定量に満たないため、耐油性が劣っている。

Claims (27)

  1.  ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールの少なくとも1種を含むポリオール成分と、多価イソシアネート成分とから得られるポリウレタンであって、
     前記ポリオール成分のポリエーテルポリオールが、炭素数2~4のポリアルキレングリコール由来の構成単位を主成分として、かつ、数平均分子量が400以上、4000以下であるポリエーテルポリオールであるか、
     又は、フタル酸、イソフタル酸及びテレフタル酸からなる群から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステルポリオールである、
    ことを特徴とするポリウレタン。
  2.  前記ポリオール成分が、数平均分子量が相異なるポリオール成分及び/又はその構成単位が相異なるポリオール成分である、少なくとも2種のポリオール成分と多価イソシアネート成分とから得られるポリウレタンである請求項1に記載のポリウレタン。
  3.  請求項1、2、請求項15~20のいずれか1項に記載のポリウレタンと(メタ)アクリル系樹脂を複合してなるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂。
  4.  ポリオール成分として、ポリエーテルポリオールを用いた請求項1又は2に記載のポリウレタンであって、かつ、カルボキシル基を有するポリウレタン((A)成分)と、(メタ)アクリル酸エステル単量体((B)成分)とを水性媒体中で乳化分散してなるプレエマルジョン中の、(B)成分を重合させて得られるウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の水性分散液であって、
     前記A)成分と(B)成分の重量比率((A)/(B))が、80/20~30/70である化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  5.  前記(A)成分のガラス転移温度(Tg)が-60℃以上、250℃以下である請求項4に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。

  6.  前記(A)成分を構成するポリオール単位の炭素数の平均値が2~4である請求項5に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  7.  前記ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の最低造膜温度が-20~10℃である請求項4~6のいずれか1項に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  8.  前記(A)成分の酸価が15~60mgKOH/gであることを特徴とする請求項4~7のいずれか1項に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  9.  上記(A)成分の最頻分子量(Mwp)が、10000以上、200000以下である請求項4~8のいずれか1項に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  10.  前記ポリエーテルポリオールの数平均分子量が500以上、3000以下である請求項4~9のいずれか1項に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  11.  前記複数種のポリオールのうち、数平均分子量が最も小さいポリオールの数平均分子量は、400以上、1200以下である請求項4~10のいずれか1項に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  12.  前記(B)成分からなる単独重合体又は共重合体のガラス転移温度(Tg)が0℃以上、120℃以下である請求項4~11のいずれか1項に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  13.  前記(B)成分の(メタ)アクリル酸エステル系重合性単量体が、単独重合体のTgが95℃以上の単量体と、単独重合体のTgが30℃以下との単量体との混合物である請求項4~12のいずれか1項に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  14.  前記(A)成分中のカルボキシル基が、塩基性化合物により100%以上中和されている請求項4~13のいずれか1項に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液。
  15.  前記ポリオール成分として、ポリエステルポリオールを含むポリオール成分を用い、これと、多価イソシアネート成分とから得られポリウレタン((A2)成分)であって、
     シリコーンオイルと前記ポリウレタンとの混合溶液(重量比50/50)から、23℃でキャスト成膜が可能である請求項1又は2に記載のポリウレタン。
  16.  前記ポリエステルポリオール中のジカルボン酸由来の構成単位がイソフタル酸由来の構成単位である請求項15に記載のポリウレタン。
  17.  前記のポリオール成分がジメチロールアルカン酸を含有する請求項15又は16に記載のポリウレタン。
  18.  前記ジメチロールアルカン酸のアルカン部分の炭素原子数が1~6の範囲にある請求項17に記載のポリウレタン。
  19.  前記ジメチロールアルカン酸がジメチロールプロピオン酸であることを特徴とする請求項18に記載のポリウレタン。
  20.  前記ジカルボン酸由来の構成単位の含有割合が0.05重量%以上、50重量%以下である請求項15~19のいずれか1項に記載のポリウレタン。
  21.  シリコーンオイルと50/50の重量比で混合した溶液が、23℃でキャスト成膜が可能である請求項3に記載のウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂。
  22.  前記複合樹脂組成物中のポリウレタン成分と(メタ)アクリル成分の含有比率が80/20以上、30/70以下(重量比、但し両者の合計を100とする)の範囲内である請求項3又は21に記載のウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂。
  23.  ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の構成成分であるポリウレタン中のジカルボン酸由来の構成単位の含有割合が0.05重量%以上50重量%以下である請求項3、21、22のいずれか1項に記載のウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂。
  24.  前記ウレタン-(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量(Mw)が10万以上200万以下で、かつゲル分が20%以上である請求項3、21~23のいずれか1項に記載のウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂。
  25.  請求項3、21~24のいずれか1項に記載のウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂が水性媒体中に乳化分散されてなる複合樹脂水性分散液。
  26.  請求項3、21~25からいずれか1項に記載のウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂、又は請求項4~14のいずれか1項に記載の化粧料用ウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂水性分散液を含有することを特徴とする化粧料。
  27.  請求項15~20にいずれか1項に記載のポリウレタンの存在下で、(メタ)アクリル系単量体を乳化重合することを特徴とするウレタン-(メタ)アクリル複合樹脂の製造方法。
     
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