説明

ビニルピロリドン系重合体組成物

【課題】ビニルピロリドン系重合体の安定性を向上させるとともに、剪断応力による分子量(K値)の低下を抑えたビニルピロリドン系重合体組成物を提供する。
【解決手段】ビニルピロリドン系重合体に、グアニジン類からなる群から選ばれた1種類以上の化合物を1〜10000ppm含み、さらに2−ピロリドンを1000〜30000ppmおよびアンモニアを1〜5000ppm含んでなるビニルピロリドン系重合体組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビニルピロリドン系重合体組成物に関し、より詳しくは保存安定性を向上するとともに剪断応力による分子量(K値)の低下が少ないビニルピロリドン系重合体組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリビニルピロリドンやビニルピロリドン共重合体などのビニルピロリドン系重合体(PVP)は、生体との適合性、安全性、親水性等の特長を有することから、化粧料の基材や医薬品のバインダーなどの用途に広く用いられている。
【0003】
このPVPは、一般に溶液重合により得られるものであり、溶液状態のままで保存されたり、乾燥、粉砕工程を経て固体状態で保存されることもある。しかし、PVPは、その形態にかかわらず、一般に保存安定性が不安定であることが知られており、例えば、長期保存時や高温保存時には、分子量等の物性が経時的に変化するという問題があった。
【0004】
また、固体状のPVPを微粉末に粉砕して使用する場合、粉砕工程により大きな剪断応力がPVPにかかると分子量が低下するため、粉砕条件に制限を受け微粉末化や粉砕効率を低下させていた。また、溶液状PVPは、例えばPVP水溶液の乳化物を調製する場合には高速撹拌が必要となるが、高速撹拌に伴う剪断応力により分子量が低下してしまい乳化物の粘度を確保できないという問題があった(特許文献1)。
【0005】
上記PVPの保存安定性を改善するものとして、PVPにグアニジン類を配合することが知られている。
【特許文献1】特開2001−192457号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のようにPVPにグアニジン類を配合することによってPVPの安定性を向上することができ、保存安定性は改善されるが、粉砕時や撹拌時にかかる応力による分子量の低下を抑制するには至っていない。
【0007】
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、PVPの安定性を向上させるとともに、剪断応力による分子量(K値)の低下を抑えたビニルピロリドン系重合体組成物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、剪断応力によるPVPの分子量低下の現象について種々検討した結果、2−ピロリドンとアンモニアとの添加が分子量低下、すなわちK値低下の抑制に効果があること、また固体状PVPにあっては気相中の酸素濃度が分子量の低下に影響することを見出し本発明に至った。
【0009】
すなわち、本発明のビニルピロリドン系重合体組成物は、ビニルピロリドン系重合体に、グアニジン類からなる群から選ばれた1種類以上の化合物を1〜10000ppm含み、さらに2−ピロリドンを1000〜30000ppmおよびアンモニアを1〜5000ppm含んでなることにある。
【0010】
また、本発明のビニルピロリドン系重合体組成物は、ビニルピロリドン系重合体に、グアニジン類からなる群から選ばれた1種類以上の化合物を含み、さらに2−ピロリドンおよびアンモニアを含んでなる組成物であって、気相中の酸素濃度が5%以下である空間に存在することにある。
【0011】
そして、本発明のビニルピロリドン系重合体組成物は、ビニルピロリドン系重合体のK値が80以上であるものに対してK値の低下を抑制する効果が大きく得られる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、PVPの保存安定性を向上するとともに、剪断応力によるPVPのK値の低下を抑制することができるので、粉砕や撹拌時の加工性、操作性を向上し、固体状PVPの微粉末化、粉砕の効率化および液体状PVPの高速撹拌による調製が容易となり、このビニルピロリドン系重合体組成物による化粧料、医薬品用などのパウダーや乳化剤の製造を容易にし、その生産性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下に、本発明に係るPVPを主剤とするビニルピロリドン系重合体組成物(PVP組成物)の一実施形態について説明する。
【0014】
本発明に用いられるPVPは、ビニルピロリドン(通常は、N−ビニル−2−ピロリドン)の単独重合体、または、ビニルピロリドンとその他の任意の重合性単量体との共重合体であり、例えば、ラジカル重合開始剤を用いた溶液重合等の従来公知の製造方法によって得られるものである。
【0015】
ビニルピロリドンと共重合することができる任意の重合性単量体としては、特に限定されることはなく、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸のアルキルエステル(メチルアクリレート、エチルアクリレートなど)、メタクリル酸のアルキルエステル(メチルメタクリレート、エチルメタクリレートなど)、アクリル酸のアミノアルキルエステル(ジエチルアミノエチルアクリレートなど)、メタクリル酸のアミノアルキルエステル、アクリル酸とグリコールとのモノエステル、メタクリル酸とグリコールとのモノエステル(ヒドロキシエチルメタクリレートなど)、アクリル酸のアルカリ金属塩、メタクリル酸のアルカリ金属塩、アクリル酸のアンモニウム塩、メタクリル酸のアンモニウム塩、アクリル酸のアミノアルキルエステルの第4級アンモニウム誘導体、メタクリル酸のアミノアルキルエステルの第4級アンモニウム誘導体、ジエチルアミノエチルアクリレートとメチルサルフェートとの第4級アンモニウム化合物、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルスルホン酸のアルカリ金属塩、ビニルスルホン酸のアンモニウム塩、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸塩、アリルスルホン酸、アリルスルホン酸塩、メタリルスルホン酸、メタリルスルホン酸塩、酢酸ビニル、ビニルステアレート、N−ビニルイミダゾール、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルカルバゾール、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−アルキルアクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、グリコールジアクリレート、グリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼン、グリコールジアリルエーテル、等が挙げられる。これらは、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合してビニルピロリドンと共重合させてもよい。
【0016】
前記ビニルピロリドン共重合体におけるビニルピロリドンの割合は、特に限定されないが、全単量体成分に対して0.1モル%以上が好ましく、5モル%以上がさらに好ましく、20モル%以上がさらに好ましい。共重合体中のビニルピロリドンの割合が0.1モル%未満の場合には、PVP組成物の乳化作用が得られなくなる。
【0017】
本発明において用いられるPVPは、K値が80以上であることが好ましく、本発明のK値低下の抑制効果が、K値80以上のPVP、すなわち分子量が大きいPVPに対して特に顕著に奏されるからである。なお、K値とは、フィケンチャーにより提案された分子量の大きさを表す次式(1)により求められる値である。
【0018】
K値=〔{300ClogZ+(C+1.5ClogZ)1/2+1.5ClogZ−C〕/(0.15C+0.003C)……(1)
ここで、Cは濃度(%:g/100ml)、Zは濃度Cの溶液の相対粘度(ηrel)である。
【0019】
本発明のPVP組成物には、グアニジン類からなる群から選ばれた1種類以上の化合物が含まれ、これにより、PVPを安定化しPVP組成物の保存安定性を向上することができる。
【0020】
グアニジン類としては、例えば、グアニジン、または塩酸グアニジン、硝酸グアニジン、炭酸グアニジン、リン酸グアニジン、スルファミン酸グアニジン等のグアニジン塩;アミノグアニジン、または塩酸アミノグアニジン、重炭酸アミノグアニジン等のアミノグアニジン塩、等が挙げられる。
【0021】
上記グアニジン類の含有量は、PVPの1〜10000ppmである。好ましくは5〜4000ppmである。含有量が1ppm未満であると安定化の効果が得られず保存性が低下し、10000ppmを超えてもそれ以上の効果は得られず、逆に不純物となってしまう。これらのグアニジン類は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
【0022】
本発明のPVP組成物においては、上記グアニジン類に加えて、2−ピロリドンおよびアンモニアが含有され、これにより剪断応力によるPVPのK値の低下、すなわち分子量の低下を抑制することができる。
【0023】
本発明において、前記PVPに対する2−ピロリドンの含有量は、1000〜30000ppmである。含有量が1000ppm未満であると剪断応力に対してK値を維持する効果が得られず、30000ppmを超えると不純物となる。2−ピロリドンは添加してもよく、また重合後の副生物を利用してもよい。
【0024】
また、前記PVPに対するアンモニアの含有量は、1〜5000ppmである。好ましくは1〜1000ppmである。含有量が1ppm未満ではK値低下を抑える十分な効果が出ず、5000ppmを超えると不純物となりPVP組成物の特性に悪影響を与える。
【0025】
また、本発明のPVP組成物は、組成物が固体の場合、気相中の酸素濃度が5%以下である空間に存在することが望ましく、これによりPVP組成物のK値の低下を抑えることができる。
【0026】
すなわち、固体状PVPに、グアニジン類の1種類以上を含み、さらに2−ピロリドンおよびアンモニアを含むPVP組成物であって、この組成物の気相中の酸素濃度が5%以下である空間に存在することが重要となる。
【0027】
前記気相中の酸素濃度の下限は特に限定されず、低い濃度であっても効果を発現することができるが、5%を超えると剪断応力によるK値低下を抑える効果が低下傾向を示すようになる。
【0028】
この場合、グアニジン類、2−ピロリドンおよびアンモニアの含有量は特に限定されないが、上記で説明した各化合物の含有量の範囲を超えないことが好ましい。すなわち、グアニジン類の含有量はPVPに対して1〜10000ppmであり、2−ピロリドンの含有量は1000〜30000ppmであり、アンモニアの含有量は1〜5000ppmであることが好ましく、特にそれぞれの含有量の上限を超えると不純物となってPVP組成物の特性に悪影響を与えるようになる。
【0029】
ここで、気相とは、PVP組成物が存在する空間において該組成物が占める固相部および/または液相部以外の部分であり、気相中の酸素濃度とは、単位容積の気相中に占める酸素の絶対量を意味する。例えば、PVP組成物を密閉容器に収容した場合、気相中の酸素濃度は、容器内の気相部の酸素が常圧において占める体積の気相部容積に対する比率である。なお、該酸素濃度は、例えば、ガルバニ電池拡散式やジルコニアセンサー式等の市販の酸素濃度計で簡単に測定することができる。
【0030】
上記PVP組成物が気相中の酸素濃度が5%以下である空間に存在するようにするには、該組成物を真空状態の密閉容器内に収容する、不活性ガスが充填された密閉容器内に収容する、脱酸素剤を封入した密閉容器内に収容する、等によることができる。
【実施例】
【0031】
以下、本発明に係る実施例、および比較例について説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【0032】
K値の異なるPVPを用いて、表1に記載の含有量に従い、PVPに炭酸グアニジン、2−ピロリドン、アンモニアを添加した各実施例、比較例のPVP組成物を調製し、溶液状PVP組成物については高速撹拌試験を、固体(フレーク)状のPVP組成物については過酷条件による粉砕試験を行い、試験前後のK値を測定し分子量の変化を評価した。試験方法は下記の通りである。
【0033】
ここで、高速攪拌試験に用いる溶液状PVPは、30%水溶液として各種添加物を投入し混合して調製した。粉砕試験に用いる固体(フレーク)状PVPは、30%の水溶液状態時に各種添加剤を投入して混合し、ホットプレートにて140℃で、水分が5%以下となるように乾燥し調製した。なお、乾燥物のアンモニア含有量はイオンクロマトグラフィーにて測定した。
【0034】
[撹拌、粉砕試験方法]
高速撹拌試験:高速乳化・分散機(T.K.ホモミクサー、MARKII fmodel特殊機化工業(株)製)にて12,000rpm×20分間の高速攪拌処理を行い、その前後でのK値を測定した。
【0035】
粉砕試験:小型粉砕機(ミル)(SM−1 アズワン(株)製)にて14,000rp m×15分間の粉砕処理を行い窒素置換し密閉した前後でのK値を測定した。
【0036】
K値の測定は、PVP組成物の1%水溶液を用いて25℃で毛細管粘度計により測定した相対粘度を上記のフィケンチャーの式(1)に当てはめ計算した値である。
【0037】
K値の低下が、1以下のものを分子量の変化が小さく合格と評価し「○」、2以上のものを不合格と評価して「×」で表示した。
【0038】
【表1】

【0039】
表1に示す通り、本発明に係る実施例1のPVP組成物は、高速撹拌によってもK値の低下が見られず分子量を維持することができる。実施例2では気相中の酸素濃度が4%であって過酷条件の粉砕により若干のK値低下の傾向が認められるが酸素濃度が5%内であれば合格レベルを維持することができる。これに対して、アンモニアを含まない比較例1、さらに気相中の酸素濃度が高すぎる比較例2は剪断応力によるK値の低下が大きくなっている。
【産業上の利用可能性】
【0040】
本発明のビニルピロリドン系重合体組成物は、例えば、化粧料や医薬品等の乳化剤やバインダーとして有用である。


【特許請求の範囲】
【請求項1】
ビニルピロリドン系重合体に、グアニジン類からなる群から選ばれた1種類以上の化合物を1〜10000ppm含み、さらに2−ピロリドンを1000〜30000ppmおよびアンモニアを1〜5000ppm含んでなることを特徴とするビニルピロリドン系重合体組成物。
【請求項2】
ビニルピロリドン系重合体に、グアニジン類からなる群から選ばれた1種類以上の化合物を含み、さらに2−ピロリドンおよびアンモニアを含んでなる組成物であって、気相中の酸素濃度が5%以下である空間に存在することを特徴とするビニルピロリドン系重合体組成物。
【請求項3】
前記ビニルピロリドン系重合体のK値が80以上であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のビニルピロリドン系重合体組成物。

【公開番号】特開2007−92029(P2007−92029A)
【公開日】平成19年4月12日(2007.4.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−210134(P2006−210134)
【出願日】平成18年8月1日(2006.8.1)
【出願人】(000003506)第一工業製薬株式会社 (491)
【Fターム(参考)】