JPH0753859B2 - ゲル化剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はゲル化剤に関する。更に詳しくは、水膨潤性粘
土鉱物をアンモニウム塩変性オルガノポリシロキサン
（以下「ポリシロキサンアンモニウム」ともいう。）で
処理してなるゲル化剤に関する。

本発明のゲル化剤は、特にシリコーン系油をゲル化する
ために好適に使用される。この使用に当り、本ゲル化剤
をシリコーン系油に添加混合すると、構造粘性が高く、
温度安定性、耐水性及び撥水性に優れたシリコーン系油
の油性ゲル組成物が得られる。そして、この油性ゲル組
成物は、化粧品、医薬品、塗料等広い分野において使用
できる。

〔従来技術と問題点〕

従来、油膨潤性のゲル化剤としては、水膨潤性粘土鉱物
の層間に介在する水や交換性カチオンを第４級アンモニ
ウム塩型有機カチオンでカチオン交換して得られる有機
変性粘土鉱物がよく知られている。また、膨潤能やゲル
化能の向上をはかる目的から、有機変性粘土鉱物の配合
に際してメタノール、エタノール、アセトン、プロピレ
ンカーボネートなどの低沸点極性物質を少量添加した
り、または、水膨潤性粘土鉱物を特定のノニオン活性剤
で処理したりする方法がある。しかし、こうした方法に
あっては、ゲル化可能な油が炭化水素鎖やベンゼン環を
有する油に限られ、これまでシリコーン系油のゲル化は
困難であった。

本発明者等は、こうした現状にかんがみ鋭意研究を重ね
た結果、水膨潤性粘土鉱物をポリシロキサンアンモニウ
ムで処理すると、高い構造粘性を有し、かつ、優れた温
度安定性、耐水性および撥水性を有するところのシリコ
ーン系油の油性ゲルを生成し得るゲル化剤が得られるこ
とを見出し、この知見に基づいて、本発明を完成するに
至った。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、水膨潤性粘土鉱物をアンモニウム
塩変性オルガノポリシロキサンで処理してなるゲル化剤
である。

以下、本発明の構成について述べる。

本発明における水膨潤性粘土鉱物は、通常、３層構造を
有するコロイド性含水ケイ酸アルミニウムの１種で、下
記一般式で表わされる。

（X,Y）₂₃（Si,Al）₄O₁₀（OH）₂Z・nH₂O ただし、式中ＸはAl,Fe,Mn,Cr、ＹはMg,Fe,Ni,Zn,Li、
ＺはK,Na,Caを示す。

具体的には、モンモリロナイト、サポナイト、スメクタ
イトまたはヘクトライト等の天然または合成のモンモリ
ロナイト群（市販品ではビーガム、クリピア、ラポナイ
ト等がある。）ならびに、ナトリウムシリシックマイ
カ、ナトリウムテニオライトまたはリチウムテニオライ
ト等の合成雲母群〔市販品ではダイモナイト、トピー工
業（株）等がある。〕などがあげられる。

本発明では、これらの１種または２種以上が任意に選択
される。

本発明におけるアンモニウム塩変性オルガノポリシロキ
サンは、粘土鉱物層間の交換性カチオンと交換可能な官
能基が４級アンモニウム塩型有機カチオンであることか
ら、１分子中に少なくとも１個のアンモニウム塩基を含
有するオルガノポリシロキサンであり、その代表例は、
下記一般式で表わされる。

R¹ _aR² _bSiO_{（４−ａ−ｂ）/2} 〔式中R¹は炭素数１〜６の１価炭化水素であり、R²は下
式 （ここにR³は２価炭化水素基、炭素、窒素、水素からな
る２価有機基または炭素、酸素、水素からなる２価有機
基であり、R⁴、R⁵、R⁶は水素または炭素数１〜30の１価
炭化水素基である。）で示される有機基であり、ａは平
均０＜ａ＜３の数、ｂは平均０＜ｂ＜３の数、ただし、
ａ＋ｂは平均1.8＜ａ＋ｂ＜３の数である。〕 さらに説明すると、R¹としてはメチル基、エチル基、フ
ェニル基が例示され、R³の２価炭化水素基としてはエチ
レン基、プロピレン基、ｎ−ブチレン基、 が例示され、２価の炭素、窒素、水素からなる有機基と
しては下記の基が例示される。

そして、２価の炭素・酸素・水素からなる炭化水素基と
しては下記の基が例示される。

さらに、R⁴、R⁵、R⁶を構成する１価炭化水素基としては
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル
基、ラウリル基、ステアリル基、ミシリル基等のアルキ
ル基や、ビニル基、アリル基、オレイル基等のアルケニ
ル基や、ベンジル基等のアラルキル基が例示される。

このオルガノポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、分
枝鎖状、環状、網状のいずれでもよいが、水、アルコー
ル類、その他有機溶媒への相溶性の点から直鎖状、分枝
鎖状または環状であることが好ましい。本発明における
アンモニウム塩変性オルガノポリシロキサンの具体例と
しては、下記があげられる。

本発明におけるアンモニウム塩変性オルガノポリシロキ
サンは、例えば、次の合成法によって製造できる。

合成法（１） 下記式 （式中、R¹、R³、R⁴、R⁵は前記のとおり、ｘ、ｙは前記
ａ、ｂの規定を満たす正数）で示されるアミノ基含有オ
ルガノポリシロキサンと、R⁶Cl（式中、R⁶は前記のとお
り）で示される塩素化炭化水素とを、イソプロパノール
等の溶媒の存在下または不存在下、撹拌機、還流冷却
管、温度計を備えた三ツ口フラスコ中で50〜150℃、５
〜20時間反応させる。

合成法（２） 下記式 （式中、R¹、R³は前記のとおり、ｘ、ｙは前記ａ、ｂの
規定を満たす正数）で示される塩素化アルキル基含有オ
ルガノポリシロキサンと、下記式 （式中、R⁴、R⁵、R⁶は前記のとおり）で示されるアミン
とを、イソプロパノール等の溶媒の存在下または不存在
下、撹拌機、還流冷却管、温度計を備えた三ツ口フラス
コ中で50〜150℃、５〜20時間反応させる。

上記の二つの合成法において、触媒として微量の水酸化
ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物を添加してもよ
い。生成するアンモニウム塩基の種類は、原料の種類と
仕込量によって異なり、２級、３級または４級のアンモ
ニウム塩基となる。

本発明のゲル化剤は、例えば、水、アセトンまたは低級
アルコール等の低沸点溶媒中で水膨潤性粘土鉱物とポリ
シロキサンアンモニウムとを分散撹拌処理し、次いで低
沸点溶剤を除去することによって得られる。

ポリシロキサンアンモニウムが層間に入り込むことによ
り水膨潤性粘土鉱物の層間隔は広がった状態になるの
で、Ｘ線回折で長面間隔を測定することによりポリシロ
キサンアンモニウムの取り込みの有無を確認できる。

また、ゲル化剤を熱分解温度測定または熱分解量測定
（DTA−TG測定）等にかけてポリシロキサンアンモニウ
ムの存在を確かめることができる。

本発明のゲル化剤におけるポリシロキサンアンモニウム
の含有量は、水膨潤性粘土鉱物100gに対してその窒素
（N⁺）含量として60〜140ミリ当量であることが好まし
い。

〔発明の効果〕

本発明のゲル化剤は、シリコーン系油中に添加すること
により、ゲル化剤と称せられている従来の有機変性粘土
鉱物では得られなかった、高い構造粘性を示し、かつ、
広い温度範囲にわたって優れた保存安定性を有し、ま
た、水との接触によってもゲル構造が破壊されにくく、
優れた耐水性、撥水性を示すところのシリコーン系油の
油性ゲル組成物を生成する。

また、本発明のゲル化剤は、粉末状として得られ、長期
保存や取扱い等に誠に便利であるという利点を有する。

〔発明の応用〕

ここに生成したシリコーン系油の油性ゲル組成物は、例
えば化粧品や医薬品の分野で使用されるが、ゲル化対象
物のシリコーン系油としては、通常、化粧品や医薬品の
分野で用いられるものがあげられる。かかるものとして
は、ジメチルポリシロキサン、ジメチルシクロポリシロ
キサン、メチルフェニルポリシロキサン、メチルハイド
ロジエンポリシロキサン、高級脂肪酸変性オルガノポリ
シロキサン、高級アルコール変性オルガノポリシロキサ
ン、トリメチルシロキシシリケート等がある。これらの
中から１種または３種以上が任意に選ばれる。シリコー
ン系油が油性ゲル組成物全量中に30〜98重量％、好まし
くは60〜95重量％含まれるようにする。

この油性ゲル組成物には、必要に応じて酸化防止剤、保
湿剤、紫外線吸収剤、防腐剤、香料、染料、顔料、薬剤
（抗菌剤など）等を配合してもよい。

油性ゲル組成物の製造は、本発明のゲル化剤を直接シリ
コーン系油に混合すれば達成される。混合は、手撹拌の
ような弱い混合力でも行い得るが、デイスパー、ホモジ
ナイザー、ローラー、TKミル、フーバーマーラー、ニー
ダー、ボールミル、超音波分散機等の汎用の混合機を用
いる方が好ましい。この場合、希釈等を行わず直接的に
使用する油性ゲル組成物を得ようとする場合には、デイ
スパー、ホモジナイザー等の混合機を使用するのがよ
く、また、必要時に適宜希釈して使用する油性ゲル組成
物を得ようとする場合、換言すれば、貯蔵可能な高粘度
の油性ゲル組成物を得ようとする場合には、ローラー等
の強い練合力を有する混合機を使用するのが好ましい。

〔実施例〕

次に、本発明の一層の理解のために、実施例をあげて更
に詳細に説明する。４級アンモニウム塩型有機カチオン
が一つ存在する場合を例として説明するが、例（ハ）〜
（チ）についても、同様の４級アンモニウム塩型有機カ
チオンを有することから、同様の反応を示すことは自明
である。本発明はこれによって限定されるものではな
い。例中で部、％とあるのはすべて重量である。

実施例１ 前記アンモニウム塩変性オルガノポリシロキサンの具体
例中「例（イ）」で示したポリシロキサンアンモニウム
5gを溶解した水溶液500mlに水膨潤性粘土鉱物である合
成のスメクタイト（クニミネ工業製）10gを添加し、約3
0分間デイスパーにて十分に分散・混合した。次いで、
濾過器により水を除去した後、均一昼夜乾燥して目的の
ゲル化剤を得た。

上記ポリシロキサンアンモニウムの取り込みの有無は、
処理前後の粘土鉱物のＸ線回折およびDTA−TG法による
ポリシロキサンアンモニウムの熱分解量測定の各結果か
ら評価した。結果を第１表に示す。

第１表の結果は、ポリシロキサンアンモニウムで処理さ
れたスメクタイトの層間隔が処理前より約８Å広がった
こと、および、熱分解量が０から0.48g/gへ増加したこ
とを示しており、これらの結果から、ポリシロキサンア
ンモニウムの取り込みが生起していることがわかる。

実施例２ 前記アンモニウム塩変性オルガノポリシロキサンの具体
例中「例（ロ）」で示したポリシロキサンアンモニウム
5gを溶解したエタノール溶液100mlに水膨潤性粘土鉱物
である天然のモンモリロナイト10gをラボホモジナイザ
ーで十分で分散・混合した。次いで、エバポレーターで
エタノールを除去した後、50℃で約一昼夜乾燥して目的
のゲル化剤を得た。

実施例１と同様にして、層間隔値と熱分解量を求めた結
果は、第２表に示すとおりであった。

第２表の結果から明らかなように、実施例１と同様、処
理後のモンモリロナイトにおいてポリシロキサンアンモ
ニウムの取り込みが生起していることがわかる。

〔応用例と比較応用例〕

例中で部、％とあるのはすべて重量である。

応用例１ 実施例１で得たゲル化剤５部をオクタメチルシロキサン
95部とともにディスパーにて分散・混合して油性ゲル組
成物を得た。

応用例２ 実施例２で得たゲル化剤５部をデカメチルシクロペンタ
シロキサン95部とともにディスパーにて分散・混合して
油性ゲル組成物を得た。

比較応用例１（本発明のゲル化剤不使用） ベントン38（ジメチルアンモニウムクロリドで処理され
たモンモリロナイト）５部とオクタメチルシロキサン95
部とをディスパーにより分散・混合して油性ゲル組成物
を得た。

比較応用例２（同上） ベントン27（ベンジルジメチルステアリルアンモニウム
クロリドで処理されたモンモリロナイト）５部とデカメ
チルシクロペンタシロキサン95部とをディスパーにより
分散・混合して油性ゲル状物を得た。

（粘度測定と安定性試験） 応用例１および２で得た油性ゲル組成物、ならびに、比
較応用例１および２で得た油性ゲル状物の粘度測定の結
果と、50℃恒温槽中での安定性試験の結果を第３表に示
す。粘度は、ブルッフフィールド型粘度計の30回転、ロ
ーターNo.3を用いた場合の値で表わし、50℃恒温槽中で
の安定性試験は２週間放置後の外観を下記の評価基準で
判定した。

○：分離が全くみられない。

×：著しい液相分離が認められる。

第３表から明らかなように、本発明のゲル化剤を使用し
た場合、ジメチルポリシロキサン系油分、すなわちシリ
コーン系油において優れた構造粘性を有し、かつ、温度
安定性の優れたシリコーン系油の油性ゲル組成物が得ら
れることがわかる。

応用例３ 下記のようにしてサンスクリーンを調製した。

（１）油性ゲル組成物 55.0％ （２）流動パラフィン 22.0 （３）ワセリン 5.0 （４）マイクロクリスタリンワックス 5.0 （５）酸化チタン 5.0 （６）ｐ−ジメチルアミト安息香酸イソオクチル 3.0 （７）香料 適量 （８）無機粉末顔料 適量 上記の油性ゲル組成物は応用例１に準じて予め製造して
おいた。流動パラフィン中にワセリン、マイクロクリス
タリンワックスを融解し、順次ｐ−ジメチルアミノ安息
香酸イソオクチル、酸化チタン、さらに無機粉末顔料を
添加した後、ホモミキサーにて分散した。次に、予製の
油性ゲル組成物を添加し、ホモミキサーにて均一に混合
した後、香料を添加して、さらに混合して目的のサンス
クリーンを製造した。

応用例４ 下記のようにして日焼けサンタンゲルを調製した。

（１）油性ゲル組成物 60.0％ （２）デカメチルシクロペンタン 20.0 （３）スクワラン 12.5 （４）セチルイソオクタノレート 5.0 （５）ｐ−ジメチルアミノ安息香酸 1.5 （６）香料 適量 （７）色素 適量 以上を用いて応用例３の方法に準じて目的の日焼け用サ
ンタンゲルを製造した。

応用５ 下記のようにして油性軟膏を調製した。

（１）油性ゲル組成物 50.0 （２）オクタメチルシロキサン 25.0 （３）流動パラフィン 20.0 （４）アジピン酸イソプロピル 5.0 （５）薬剤（抗菌剤） 適量 オクタメチルシロキサン、マイクロクリスタリンワック
ス、ワセリン、α−トコフェロールを加熱混合し、冷却
後グリセリンとゲル化剤を添加、混合した。１時間放置
後、ローラー練合を２回行って、油性ゲル組成物を得
た。これに、薬剤を溶解させた上記成分（２）〜（４）
配合の混合油分を添加し、ディスパーにて希釈混合して
目的の油性軟膏を製造した。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水膨潤性粘土鉱物をアンモニウム塩変性オ
   ルガノポリシロキサンで処理してなるゲル化剤。
2. 【請求項２】アンモニウム塩変性オルガノポリシロキサ
   ンがその窒素（N⁺）含量として水膨潤性粘土鉱物100gに
   対して60〜140ミリ当量含有されている特許請求の範囲
   第（１）項記載のゲル化剤。