JP2009008664A

JP2009008664A - 成分分析方法

Info

Publication number: JP2009008664A
Application number: JP2008133534A
Authority: JP
Inventors: Etsuko Nakamura; 悦子中村; Norinobu Yoshikawa; 徳信吉川
Original assignee: Shiseido Co Ltd
Current assignee: Shiseido Co Ltd
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2008-05-21
Publication date: 2009-01-15
Also published as: JP2013190441A

Abstract

【課題】化粧料に含まれる成分を定性分析すると共に、定量分析することが可能な成分分析方法を提供する。
【解決手段】成分分析方法は、複数の成分を含有する混合物に含まれる少なくとも一つの成分を分析し、混合物を加熱して混合物の重量変化を測定する工程と、加熱された混合物から発生したガスを分析する工程を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の成分を含有する混合物に含まれる少なくとも一つの成分を分析する成分分析方法に関する。

従来、パウダリーファンデーション等の化粧料に含まれる成分を分析する際には、溶媒を用いて、化粧料から油分、界面活性剤等の可溶分を抽出することにより有機粉末を分離した後に、別の溶媒を用いて、有機粉末から構成成分をさらに抽出し、不溶分を強熱する方法が用いられている。しかしながら、抽出に時間を要することに加え、定量性及び定性性が不十分であるという問題がある。

一方、熱分析装置としては、熱重量測定装置（ＴＧ）、示差熱重量同時測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ）等が知られている。さらに、質量分析計（ＭＳ）や赤外分光光度計（ＩＲ）を熱分析装置に付設し、熱分析装置で加熱した試料から発生したガスをＭＳやＩＲに導入して分析する装置も知られている（特許文献１、２参照）。また、非特許文献１には、熱分解の分析法として、ＴＧ−ＤＴＡ／ＧＣ−ＭＳが開示されている。
特開平５−６０７０９号公報特開平６−２６５４９２号公報有井忠，千田哲也，理学電機ジャーナル，２５（１），１９９４，４１

本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、化粧料に含まれる成分を定性分析すると共に、定量分析することが可能な成分分析方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、複数の成分を含有する混合物に含まれる少なくとも一つの成分を分析する成分分析方法であって、該混合物を加熱して、温度に対する該混合物の重量変化を測定する工程と、該加熱された混合物から発生したガスを分析する工程を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成分分析方法において、前記加熱された混合物から発生したガスをガスクロマトグラフ−質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）及び／又は赤外分光光度計（ＩＲ）を用いて分析することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の成分分析方法において、前記混合物は、化粧料であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の成分分析方法において、一種以上の溶媒で抽出することにより前記混合物を得る工程をさらに有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の成分分析方法において、前記一種以上の溶媒で化粧料を抽出することにより前記混合物を得ることを特徴とする。

本発明によれば、化粧料に含まれる成分を定性分析すると共に、定量分析することが可能な成分分析方法を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に説明する。

本発明の成分分析方法は、複数の成分を含有する混合物に含まれる少なくとも一つの成分を分析し、混合物を加熱して、温度に対する混合物の重量変化を測定する工程と、加熱された混合物から発生したガスを分析する工程を有する。このとき、混合物を加熱して、温度に対する混合物の重量変化を測定する手段としては、特に限定されないが、公知の熱重量測定装置（ＴＧ）、示差熱重量同時測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ）等を用いることができる。また、加熱された混合物から発生したガスを分析する手段としては、特に限定されないが、公知のガスクロマトグラフ−質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）、赤外分光光度計（ＩＲ）等を用いることができ、二種以上併用してもよい。

図１に、本発明で用いられる成分分析装置の一例として、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを示す。成分分析装置１０は、混合物を加熱して、温度に対する混合物の重量変化を測定するＴＧ１１及びＴＧ１１で加熱された混合物から発生したガスを分析するＧＣ−ＭＳ１２を有する。なお、ＭＳとしては、特に限定されないが、四重極質量分析計（Ｑ−ＭＳ）を用いることが好ましい。このとき、ＴＧ１１で加熱された混合物から発生したガスは、キャリアガスにより、２００〜３００℃に温度調節されているトランスファーライン１３を介して、ＧＣ−ＭＳ１２に送られる。なお、ＴＧ１１の動作は、コンピュータ１４により制御され、ＧＣ−ＭＳ１２の動作は、コンピュータ１５により制御される。また、ＴＧ１１及びＧＣ−ＭＳ１２としては、公知の装置を用いることができる。さらに、ＧＣ−ＭＳ１２で得られたＭＳスペクトルを解析する際には、予め測定されたＭＳスペクトルのデータベースを用いることが好ましい。このような成分分析装置１０を用いて成分分析すると、ＴＧ１１で定量分析すると共に、ＧＣ−ＭＳ１２で定性分析することができる。

図２に、本発明で用いられる成分分析装置の他の例として、ＴＧ／ＩＲを示す。成分分析装置２０は、混合物を加熱して、温度に対する重量変化を測定するＴＧ２１及びＴＧ２１で加熱された混合物から発生したガスを分析するＩＲ２２を有する。なお、ＩＲ２２としては、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ−ＩＲ）を用いることが好ましい。このとき、ＴＧ２１で加熱された混合物から発生したガスは、キャリアガスにより、２００〜３００℃に温度調節されているトランスファーライン２３を介して、ＩＲ２２に送られる。なお、ＴＧ２１の動作は、コンピュータ２３により制御され、ＩＲ２２の動作は、コンピュータ２４により制御される。また、ＴＧ２１においては、温度を一定の速度で変化させてもよいが、混合物の重量変化が大きい時には温度変化を小さくし、重量変化が小さい時には温度変化を大きくすることが好ましい。これにより、分離分解能を向上させることができ、さらに、分析時間を短縮することができる。なお、ＴＧ２１及びＩＲ２２としては、公知の装置を用いることができる。また、ＩＲ２２で得られたＩＲスペクトルを解析する際には、予め測定されたＩＲスペクトルのデータベースを用いることが好ましい。このような成分分析装置２０を用いて成分分析すると、ＴＧ２１で定量分析すると共に、ＩＲ２２で定性分析することができる。なお、混合物に含まれる複数の成分の重量変化をＴＧ２１で定量することができない場合は、ＩＲ２２で定量してもよい。

本発明においては、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳ及びＴＧ／ＩＲを併用してもよい。

本発明の成分分析方法を用いて分析される混合物としては、有機粉末を含有するパウダリーファンデーション等の化粧料が挙げられる。なお、本発明の成分分析方法を用いて化粧料を分析する際には、化粧料を直接分析してもよいし、ヘキサン、メタノール等の溶媒を用いて化粧料を抽出した後に分析してもよい。

ＴＧ／ＧＣ−ＭＳ（図１参照）を用いて、ＰＭＭＡ粉末に対するナイロン粉末の重量比が１である２成分系の混合物を成分分析した。なお、ＴＧ１１としては、ＴＧ−８１２０（株式会社リガク製）、ＧＣ−ＭＳ１２としては、５９７３ＭＳ（アジレント・テクノロジー株式会社製）を用い、トランスファーライン１３を２７０℃に温度調節した。

図３に、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを用いて、昇温速度１０℃／分で混合物を加熱して得られたＴＧ曲線を示す。また、図４に、１０００℃まで加熱した混合物から発生したガスのガスクロマトグラムを示し、図５（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ図４のピークＡ（保持時間：３４．５７３分）及びピークＢ（保持時間：４３．０６９分）におけるＭＳスペクトルを示す。また、図６（ａ）及び（ｂ）に、それぞれデータベースから検索されたＰＭＭＡ及びナイロンのＭＳスペクトルを示す。図５（ａ）と図６（ａ）及び図５（ｂ）と図６（ｂ）のＭＳスペクトルが類似しているため、図４のピークＡ及びピークＢがそれぞれＰＭＭＡ及びナイロンのピークであると推定された。

次に、上記と同様に、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを用いて、ＰＭＭＡ粉末及びナイロン粉末を成分分析した。図７（ａ）及び（ｂ）に、それぞれＰＭＭＡ粉末及びナイロン粉末のＴＧ曲線を示す。図７より、ＰＭＭＡ粉末及びナイロン粉末は、１００％分解することがわかる。

また、図８（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ１０００℃まで加熱したＰＭＭＡ粉末及びナイロン粉末から発生したガスのガスクロマトグラムを示し、図９（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ図８のピークＡ’（保持時間：３３．８０９分）及びピークＢ’（保持時間：４３．１５０分）におけるＭＳスペクトルを示す。このとき、図５（ａ）と図９（ａ）及び図５（ｂ）と図９（ｂ）のＭＳスペクトル、図４のピークＡと図８のピークＡ’、図４のピークＢと図８のピークＢ’が類似しているため、ピークＡ及びピークＢがそれぞれＰＭＭＡ粉末及びナイロン粉末のピークであると同定された。

図１０に、混合物、ＰＭＭＡ粉末及びナイロン粉末のＴＧ曲線（図３及び図７参照）とＤＴＧ曲線を示す。図１０より、ＰＭＭＡ粉末の分解が開始してから混合物のＴＧ曲線の２成分の重量が共に減少する領域の変曲点Ｐまでの間の混合物及びＰＭＭＡ粉末の重量変化は、それぞれ−５０．２８％及び−９４．８２％であることがわかる。また、変曲点Ｐからナイロン粉末の分解が終了するまでの間の混合物及びナイロン粉末の重量変化は、それぞれ−４２．１２％及び−８０．９１％であることがわかる。このことから、ＰＭＭＡ粉末に対するナイロン粉末の重量比を算出すると、
４２．１２／８０．９１／（５０．２８／９４．８２）＝０．９８
となる。

したがって、分解温度の一部が重なる２成分系の混合物を十分な精度で定量することができることがわかる。

実施例１と同様に、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを用いて、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーに対するポリメチルシルセスキオキサンの重量比が１であるシリコーンパウダーの２成分系の混合物を成分分析した。

図１１に、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを用いて、昇温速度１０℃／分で混合物を加熱して得られたＴＧ曲線を示す。また、図１２に、１０００℃まで加熱した混合物から発生したガスのガスクロマトグラムを示し、図１３（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ図１２のピークＡ及びピークＢにおけるＭＳスペクトルを示す。

次に、上記と同様に、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを用いて、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンを成分分析した。図１４（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンのＴＧ曲線を示す。図１４より、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーは、９９．５７％分解するが、ポリメチルシルセスキオキサンは、８．５５％分解することがわかる。

また、図１５（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ１０００℃まで加熱した（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンから発生したガスのガスクロマトグラムを示し、図１６（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ図１５のピークＡ’及びピークＢ’におけるＭＳスペクトルを示す。このとき、図１３（ａ）と図１６（ａ）及び図１３（ｂ）と図１６（ｂ）のＭＳスペクトル、図１２のピークＡと図１５のピークＡ’、図１２のピークＢと図１５のピークＢ’が類似しているため、ピークＡ及びピークＢがそれぞれ（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンのピークであると同定された。

図１７に、混合物、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンのＴＧ曲線（図１１及び図１４参照）を示す。図１７より、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの分解が開始してから分解が終了するまでの間の混合物及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの重量変化は、それぞれ−５０．３４％及び−９９．５７％であることがわかる。また、ポリメチルシルセスキオキサンの分解が開始してから分解が終了するまでの間の混合物及びポリメチルシルセスキオキサンの重量変化は、それぞれ−３．７７％及び−８．５５％であることがわかる。このことから、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーに対するポリメチルシルセスキオキサンの重量比を算出すると、
３．７７／８．５５／（５０．３４／９９．５７）＝０．８７
となる。

したがって、分解温度が重ならないシリコーンパウダーの２成分系の混合物を十分な精度で定量することができることがわかる。なお、このようなシリコーンパウダーの２成分系の混合物は、抽出により分離することができない。

ポリメチルシルセスキオキサン１．０重量％、（ジメチコン／ビニルジメチコン）クロスポリマー４．０重量％、シリコーン処理雲母チタン３．５重量％、脂肪酸金属処理二酸化チタン８．０重量％、シリコーン処理酸化鉄０．３重量％、精製水残余、メトキシケイヒ酸オクチル１．０重量％、ジステアルジモニウムヘクトライト１．０重量％、ジメチコン３．０重量％、デカメチルシクロペンタシロキサン３２．０重量％、ポリオキシエチレン変性ジメチルポリシロキサン３．０重量％、グリセリン８．０重量％、ジプロピレングリコール４．０重量％、パルミチン酸０．４重量％、ジステアリルジモニウムクロリド０．２重量％、メチルパラベン０．２重量％、フェノキシエタノール０．３重量％、ＥＤＴＡ０．１重量％及び香料適量からなるファンデーションをヘキサン及びエタノールで抽出したところ、不溶分が１８．０重量％であった。

次に、実施例２と同様に、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを用いて、不溶分を成分分析したところ、不溶分に（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンが含まれることがわかった。図１８に、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを用いて、不溶分、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンを昇温速度１０℃／分で加熱して得られたＴＧ曲線を示す。図１８より、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの分解が開始してから分解が終了するまでの間の不溶分及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの重量変化は、それぞれ−２３．７０％及び−９９．３１％であることがわかる。また、ポリメチルシルセスキオキサンの分解が開始してから分解が終了するまでの間の混合物及びポリメチルシルセスキオキサンの重量変化は、それぞれ−０．６２％及び−８．４２％であることがわかる。このことから、ファンデーション中の（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの配合量を算出すると、
１８．０×２３．７／９９．３１＝４．３［重量％］
となる。さらに、ファンデーション中のポリメチルシルセスキオキサンの配合量を算出すると、
１８．０×０．６２／８．４２＝１．３［重量％］
となる。

したがって、ファンデーションに含まれる分解温度が重ならないシリコーンパウダーの２成分の配合量を十分な精度で定量することができることがわかる。

ＴＧ／ＩＲ（図２参照）を用いて、ポリメチルシルセスキオキサン、（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマー及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーからなる３成分系の混合物（重量比＝３：２：１）を成分分析した。なお、ＴＧ２１としては、ＴＧ−８１２０（株式会社リガク製）、ＩＲ２２としては、ＭａｇｎａＩＲ−５５０（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製）を用い、トランスファーライン２３を２３０℃に温度調節した。

図１９に、ＴＧ／ＩＲを用いて、昇温速度２０℃／分で混合物を加熱して得られたＴＧ曲線を示す。また、図２０（ａ）及び（ｂ）に、それぞれ２２分後及び４０分後に発生したガスのＩＲスペクトルを示す。図２０及びデータベースから検索されたＩＲスペクトルより、混合物にポリメチルシルセスキオキサン、（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマー及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーが含まれることがわかった。このため、図１９に、同様の条件で、ポリメチルシルセスキオキサン、（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマー及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーを加熱して得られたＴＧ曲線を併記した。このとき、実施例２と同様にして、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを用いて、混合物を定性分析してもよい。

図１９より、ポリメチルシルセスキオキサンの分解が開始してから分解が終了するまでの間の混合物及びポリメチルシルセスキオキサンの重量変化は、それぞれ−３．７％及び−６．０％であることがわかる。また、図１９より、（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマー及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの分解が開始してから分解が終了するまでの間の混合物、（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマー及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの重量変化は、それぞれ−４６．０％、−７０．０％及び−１００．０％であることがわかる。

図２１に、ＴＧ／ＩＲを用いて、（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマー及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの混合物（重量比＝１：１、２：１、３：１）を昇温速度２０℃／分で加熱して２２分後に発生したガスのＩＲスペクトルを示す。図２１より、重量比が異なる混合物は、ＩＲスペクトルの３０１６ｃｍ^−１及び２９７０ｃｍ^−１のピークが異なることがわかる。

図２２に、図２１のＩＲスペクトルの２９７０ｃｍ^−１のピークに対する３０１６ｃｍ^−１のピークの高さの比を用いて得られた検量線を示す。

次に、ＴＧ／ＩＲを用いて、混合物を昇温速度２０℃／分で加熱して２２分後に発生したガスのＩＲスペクトル（図２０（ａ）、図２３参照）の２９７０ｃｍ^−１のピークに対する３０１６ｃｍ^−１のピークの高さの比を求めたところ、０．８７３であった。このことから、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーに対する（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマーの重量比は、
（０．８７３＋０．０８１２）／０．５４５＝１．７５
となる。

さらに、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーに対するポリメチルシルセスキオキサンの重量比は、
（３．７／６．０）／｛４６／（７０×１．７５＋１００）＝２．９８
となる。

したがって、分解温度が異なるものと、ほぼ一致するものからなるシリコーンパウダーの３成分系の混合物を十分な精度で定量することができることがわかる。なお、このようなシリコーンパウダーの３成分系の混合物は、（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマー及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの分解温度がほぼ一致しているため、ＴＧ／ＧＣ−ＭＳを用いて、定量することができない。また、このようなシリコーンパウダーの３成分系の混合物は、抽出により分離することができない。

本発明の成分分析装置の一例を示すブロック図である。本発明の成分分析装置の他の例を示すブロック図である。実施例１の混合物のＴＧ曲線を示す図である。実施例１の混合物から発生したガスのガスクロマトグラムを示す図である。図４のピークＡ及びピークＢにおけるＭＳスペクトルを示す図である。データベースから検索されたＰＭＭＡ及びナイロンのＭＳスペクトルを示す図である。ＰＭＭＡ粉末及びナイロン粉末のＴＧ曲線を示す図である。ＰＭＭＡ粉末及びナイロン粉末から発生したガスのガスクロマトグラムを示す図である。図８のピークＡ’及びピークＢ’におけるＭＳスペクトルを示す図である。実施例１の混合物、ＰＭＭＡ粉末及びナイロン粉末のＴＧ曲線とＤＴＧ曲線を示す図である。実施例２の混合物のＴＧ曲線を示す図である。実施例２の混合物から発生したガスのガスクロマトグラムを示す図である。図１２のピークＡ及びピークＢにおけるＭＳスペクトルを示す図である。（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンのＴＧ曲線を示す図である。（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンから発生したガスのガスクロマトグラムを示す図である。図１５のピークＡ’及びピークＢ’におけるＭＳスペクトルを示す図である。実施例２の混合物、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンのＴＧ曲線を示す図である。実施例３の不溶分、（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマー及びポリメチルシルセスキオキサンのＴＧ曲線を示す図である。実施例４の混合物、ポリメチルシルセスキオキサン、（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマー及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーのＴＧ曲線を示す図である。実施例４の混合物を昇温速度２０℃／分で加熱して２２分後及び４０分後に発生したガスのＩＲスペクトルを示す図である。（ジメチコン／ビニルメチコン／メチコン）クロスポリマー及び（ジメチコン／ビニルメチコン）クロスポリマーの混合物（重量比＝１：１、２：１、３：１）を昇温速度２０℃／分で加熱して２２分後に発生したガスのＩＲスペクトルを示す図である。図２１のＩＲスペクトルの２９７０ｃｍ^−１のピークに対する３０１６ｃｍ^−１のピークの高さの比を用いて得られた検量線を示す図である。実施例４の混合物を昇温速度２０℃／分で加熱して２２分後に発生したガスのＩＲスペクトルの拡大図である。

符号の説明

１０、２０成分分析装置
１１、２１ＴＧ
１２ＧＣ−ＭＳ
１３トランスファーライン
１４、１５、２３、２４コンピュータ
２２ＩＲ

Claims

複数の成分を含有する混合物に含まれる少なくとも一つの成分を分析する成分分析方法であって、
該混合物を加熱して、温度に対する該混合物の重量変化を測定する工程と、
該加熱された混合物から発生したガスを分析する工程を有することを特徴とする成分分析方法。
前記加熱された混合物から発生したガスをガスクロマトグラフ−質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）及び／又は赤外分光光度計（ＩＲ）を用いて分析することを特徴とする請求項１に記載の成分分析方法。
前記混合物は、化粧料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成分分析方法。
一種以上の溶媒で抽出することにより前記混合物を得る工程をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の成分分析方法。
前記一種以上の溶媒で化粧料を抽出することにより前記混合物を得ることを特徴とする請求項４に記載の成分分析方法。