JP2021021044A - セルロース粒子又は酢酸セルロース粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】粒子径、粒子径分布の制御が可能で、より生産性の高いセルロース粒子又は酢酸セルロース粒子の製造方法を提供する。【解決手段】(a)酢酸セルロースを有機溶媒に溶解して、酢酸セルロース溶液を調製する工程、(b)前記酢酸セルロース溶液と水性媒体とを、外筒と該外筒内に同軸状に配置される内筒との間隙に通過させるとともに、前記外筒と前記内筒の少なくとも一方を回転させることによって、乳化液を得る工程、及び(c)前記乳化液から酢酸セルロース粒子を析出させる工程、を含む製造方法により酢酸セルロース粒子を製造する。前記製造方法により得られた酢酸セルロースを鹸化する工程、をさらに行うことにより、セルロース粒子を製造する。【選択図】図1
Description
本発明は、セルロース粒子又は酢酸セルロース粒子の製造方法に関する。
セルロース粒子は、酸性溶媒および塩基性溶媒に耐性があり、また、修飾することで様々な置換基を付加させることができる。そのため、様々な物質に対する吸着体として、各種物質の分離、精製、脱塩等の広い分野で利用されている。セルロース粒子の利用分野として、例えば、ゲル濾過法(分子サイズの差によって物質を分別する方法)が挙げられる。ゲル濾過法は、水溶液および有機溶媒のいずれに対しても応用でき、また、どのような分子量の化合物に対しても適用できる。そのため、実験室的のみならず工業的規模でも広く利用されている(特許文献1)。
また、セルロース粒子は、吸着特性に優れ、機械的強度が比較的大きいことから、工業的に利用可能な抗体医薬品精製用吸着体(特許文献2)や、インフルエンザなどのウイルス吸着体(特許文献3)への応用も注目されている。
また、化粧料に配合する粉体としても汎用されている。
また、化粧料に配合する粉体としても汎用されている。
従来、セルロース粒子の製造方法は、セルロースや酢酸セルロースを原料として様々な溶媒等を用いて行われてきた(特許文献4〜8)。近年、塩素化炭化水素等の有害な物質を用いずにかつ効率的にセルロース粒子を製造する方法も提案されている(特許文献9)。
ところで、同軸状に配置される外筒と内筒との間隙に、分散相と連続相との混合液を通過させながら、外筒の中で内筒を高速で回転させることによって乳濁液を得る乳化方法がある(特許文献10〜11)。この方法では、回転する二つの筒の間隙を通過する混合液には渦流のない層流状態が形成され、強いせん断力と均一な反応場が提供される。この乳化法によれば、連続的に均一な乳化粒子が得られることが知られているが、セルロース粒子の製造方法への適用については何ら開示されていない。
セルロース粒子は様々な分野で利用されており、また近年の自然志向から生分解性であるセルロースは好まれる傾向にあり、需要が大きい。しかしながら、従来の製造方法では
粒子径の制御に工夫が必要であり、セルロース粒子形成後に粒子を洗浄する工程における限外ろ過等に時間を要したり、単分散の粒子をえるためには分級工程を要したりすることから、生産性が十分とは言い難く、改良の余地がある。
このような状況を鑑みて、本発明は、粒子径、粒子径分布の制御が可能で、より生産性の高いセルロース粒子又は酢酸セルロース粒子の製造方法を提供することを目的とする。
粒子径の制御に工夫が必要であり、セルロース粒子形成後に粒子を洗浄する工程における限外ろ過等に時間を要したり、単分散の粒子をえるためには分級工程を要したりすることから、生産性が十分とは言い難く、改良の余地がある。
このような状況を鑑みて、本発明は、粒子径、粒子径分布の制御が可能で、より生産性の高いセルロース粒子又は酢酸セルロース粒子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究の末、外筒と内筒の少なくとも一方を回転させる筒回転による乳化法により、効率的にセルロース粒子又は酢酸セルロース粒子を製造できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]酢酸セルロース粒子の製造方法であって、
(a)酢酸セルロースを有機溶媒に溶解して、酢酸セルロース溶液を調製する工程、
(b)前記酢酸セルロース溶液と水性媒体とを、外筒と該外筒内に同軸状に配置される内筒との間隙に通過させるとともに、前記外筒と前記内筒の少なくとも一方を回転させることによって、乳化液を得る工程、及び
(c)前記乳化液から酢酸セルロース粒子を析出させる工程、を含む製造方法。
[2](a)において、前記有機溶媒は、酢酸エチル、酢酸エチルとアセトンとの混合溶媒、又はシクロヘキサノンである、[1]に記載の製造方法。
[3](a)において、前記酢酸セルロースは、酢化度が45〜57%の二酢酸セルロースである、[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4](c)において、前記乳化液を冷却すること、及び/又は前記乳化液に貧溶媒を添加することにより、酢酸セルロース粒子を析出させる、[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]前記貧溶媒は、水、アルコール類、グリコール類、エステル類、又はこれらの混合液である、[4]に記載の製造方法。
[6](b)において、外筒と内筒との間隙への通過が複数回行われる、[1]〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7](b)において、外筒及び/又は内筒の回転数を変えることにより酢酸セルロース粒子の粒子径が制御される、[1]〜[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8](b)において、前記水性媒体が、水、酢酸エチルを含む水溶液、又はシクロヘキサノンを含む水溶液である、[1]〜[7]のいずれかに記載の製造方法。
[9](a)において、前記酢酸セルロース溶液は、前記酢酸セルロース溶液全体に対して1〜30重量%の酢酸セルロースを含むように調製される、[1]〜[8]のいずれかに記載の製造方法。
[10][1]〜[9]のいずれかに記載の製造方法により酢酸セルロース粒子を製造する工程、及び
(d)前記酢酸セルロース粒子を鹸化する工程、を含む、セルロース粒子の製造方法。[11][1]〜[10]のいずれかに記載の製造方法により製造される、(酢酸)セルロース粒子。
[12]修飾されていてもよい、[11]に記載の(酢酸)セルロース粒子を含む、クロマトグラフィー用充填剤。
[13]修飾されていてもよい、[11]に記載の(酢酸)セルロース粒子を含む、化粧料。
[14]修飾されていてもよい、[11]に記載の(酢酸)セルロース粒子を含む、日用品。
すなわち、本発明は以下の通りである。
[1]酢酸セルロース粒子の製造方法であって、
(a)酢酸セルロースを有機溶媒に溶解して、酢酸セルロース溶液を調製する工程、
(b)前記酢酸セルロース溶液と水性媒体とを、外筒と該外筒内に同軸状に配置される内筒との間隙に通過させるとともに、前記外筒と前記内筒の少なくとも一方を回転させることによって、乳化液を得る工程、及び
(c)前記乳化液から酢酸セルロース粒子を析出させる工程、を含む製造方法。
[2](a)において、前記有機溶媒は、酢酸エチル、酢酸エチルとアセトンとの混合溶媒、又はシクロヘキサノンである、[1]に記載の製造方法。
[3](a)において、前記酢酸セルロースは、酢化度が45〜57%の二酢酸セルロースである、[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4](c)において、前記乳化液を冷却すること、及び/又は前記乳化液に貧溶媒を添加することにより、酢酸セルロース粒子を析出させる、[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]前記貧溶媒は、水、アルコール類、グリコール類、エステル類、又はこれらの混合液である、[4]に記載の製造方法。
[6](b)において、外筒と内筒との間隙への通過が複数回行われる、[1]〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
[7](b)において、外筒及び/又は内筒の回転数を変えることにより酢酸セルロース粒子の粒子径が制御される、[1]〜[6]のいずれかに記載の製造方法。
[8](b)において、前記水性媒体が、水、酢酸エチルを含む水溶液、又はシクロヘキサノンを含む水溶液である、[1]〜[7]のいずれかに記載の製造方法。
[9](a)において、前記酢酸セルロース溶液は、前記酢酸セルロース溶液全体に対して1〜30重量%の酢酸セルロースを含むように調製される、[1]〜[8]のいずれかに記載の製造方法。
[10][1]〜[9]のいずれかに記載の製造方法により酢酸セルロース粒子を製造する工程、及び
(d)前記酢酸セルロース粒子を鹸化する工程、を含む、セルロース粒子の製造方法。[11][1]〜[10]のいずれかに記載の製造方法により製造される、(酢酸)セルロース粒子。
[12]修飾されていてもよい、[11]に記載の(酢酸)セルロース粒子を含む、クロマトグラフィー用充填剤。
[13]修飾されていてもよい、[11]に記載の(酢酸)セルロース粒子を含む、化粧料。
[14]修飾されていてもよい、[11]に記載の(酢酸)セルロース粒子を含む、日用品。
本発明により、粒子径、粒子径分布の制御が可能で、より高い生産性でセルロース粒子又は酢酸セルロース粒子を製造することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の酢酸セルロース粒子の製造方法は、以下の(a)〜(c)の工程を、この順で含む:
(a)酢酸セルロースを有機溶媒に溶解して、酢酸セルロース溶液を調製する工程、
(b)前記酢酸セルロース溶液と水性媒体とを、外筒と該外筒内に同軸状に配置される内筒との間隙に通過させるとともに、前記外筒と前記内筒の少なくとも一方を回転させることによって、乳化液を得る工程、
(c)前記乳化液から酢酸セルロース粒子を析出させる工程。
本発明のセルロース粒子の製造方法は、(d)本発明の製造方法で製造した酢酸セルロース粒子を鹸化する工程、を含む。
以下、上記各工程について順に説明する。
なお、本明細書において「(酢酸)セルロース粒子」と記す場合は、酢酸セルロース粒子またはセルロース粒子を指すものとする。
本発明の酢酸セルロース粒子の製造方法は、以下の(a)〜(c)の工程を、この順で含む:
(a)酢酸セルロースを有機溶媒に溶解して、酢酸セルロース溶液を調製する工程、
(b)前記酢酸セルロース溶液と水性媒体とを、外筒と該外筒内に同軸状に配置される内筒との間隙に通過させるとともに、前記外筒と前記内筒の少なくとも一方を回転させることによって、乳化液を得る工程、
(c)前記乳化液から酢酸セルロース粒子を析出させる工程。
本発明のセルロース粒子の製造方法は、(d)本発明の製造方法で製造した酢酸セルロース粒子を鹸化する工程、を含む。
以下、上記各工程について順に説明する。
なお、本明細書において「(酢酸)セルロース粒子」と記す場合は、酢酸セルロース粒子またはセルロース粒子を指すものとする。
[(a)の工程]
(a)においては、原料の酢酸セルロースを有機溶媒に溶解して、酢酸セルロース溶液を調製する。
酢酸セルロースは、天然の高分子であるセルロースを酢酸エステル化することにより得られる半合成高分子である。工業的に広く使用されている酢酸セルロースは、二酢酸セルロースと三酢酸セルロースの2種類に大きく分けられ、その一般的な酢化度は、それぞれ約50〜57%および約60〜62%である。
本発明の方法では、原料としていずれを用いてもよいが、好ましくは二酢酸セルロースを使用する。本発明において使用される二酢酸セルロースは、一般的に二酢酸セルロースの範疇に定義され得るものであれば特に限定されないが、酢化度が45〜57%であることが好ましく、53〜56%であることがより好ましい。酢化度が45〜57%である二酢酸セルロースを使用することにより、より多くの種類の溶剤に溶解させることができる。
(a)においては、原料の酢酸セルロースを有機溶媒に溶解して、酢酸セルロース溶液を調製する。
酢酸セルロースは、天然の高分子であるセルロースを酢酸エステル化することにより得られる半合成高分子である。工業的に広く使用されている酢酸セルロースは、二酢酸セルロースと三酢酸セルロースの2種類に大きく分けられ、その一般的な酢化度は、それぞれ約50〜57%および約60〜62%である。
本発明の方法では、原料としていずれを用いてもよいが、好ましくは二酢酸セルロースを使用する。本発明において使用される二酢酸セルロースは、一般的に二酢酸セルロースの範疇に定義され得るものであれば特に限定されないが、酢化度が45〜57%であることが好ましく、53〜56%であることがより好ましい。酢化度が45〜57%である二酢酸セルロースを使用することにより、より多くの種類の溶剤に溶解させることができる。
具体的には、リンターパルプ、木材パルプ等を酢酸および/または無水酢酸で酢化し、さらに部分鹸化することにより得られる二酢酸セルロースを使用することができる。この場合、酢化度が上記範囲になるよう、エステル化の程度を適宜調節することができる。例えば、特開昭62−000501号公報を参照されたい。
酢酸セルロースを溶解する有機溶媒としては、酢酸セルロースを溶解できるものであれば特に限定されないが、有害性の低い溶媒が好ましい。また、水より低沸点のものが好ましい。二酢酸セルロースを原料として用いる場合は、三酢酸セルロースに比べて使用可能な溶媒の範囲が広く、その中から有害性の低い溶媒を選択して使用することができる。
前記有機溶媒は、得られる酢酸セルロース溶液が後述する水性媒体と乳化液を形成するものであれば、1種類、または2種類以上の有機溶媒を混合して使用してもよい。具体的には、酢酸、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の有機溶媒、およびこれらの有機溶媒の混合物を挙げることができる。例えば、酢酸、アセトンなど水性媒体と相溶性を有するものについては、水性媒体と混和しない溶媒と併用し混合物として使用する。これらのうち、酢酸エチル、酢酸エチルとアセトンの混合溶媒、又はシクロヘキサノンが、特に好ましく挙げられる。なお、酢酸エチルとアセトンの混合溶媒を用いる場合、酢酸エチルとアセトンとの混合比(
重量比)は99.9:0.1〜60:40とすることが好ましい。
上記のように、本発明によると、有害性の低い溶媒を使用することが可能であるため、より安全に(酢酸)セルロース粒子を製造することができる。また、有害性の低い溶媒を使用することは、環境保護の観点からも好ましいと言える。
前記有機溶媒は、得られる酢酸セルロース溶液が後述する水性媒体と乳化液を形成するものであれば、1種類、または2種類以上の有機溶媒を混合して使用してもよい。具体的には、酢酸、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の有機溶媒、およびこれらの有機溶媒の混合物を挙げることができる。例えば、酢酸、アセトンなど水性媒体と相溶性を有するものについては、水性媒体と混和しない溶媒と併用し混合物として使用する。これらのうち、酢酸エチル、酢酸エチルとアセトンの混合溶媒、又はシクロヘキサノンが、特に好ましく挙げられる。なお、酢酸エチルとアセトンの混合溶媒を用いる場合、酢酸エチルとアセトンとの混合比(
重量比)は99.9:0.1〜60:40とすることが好ましい。
上記のように、本発明によると、有害性の低い溶媒を使用することが可能であるため、より安全に(酢酸)セルロース粒子を製造することができる。また、有害性の低い溶媒を使用することは、環境保護の観点からも好ましいと言える。
酢酸セルロース溶液における酢酸セルロースの量は、生成物である(酢酸)セルロース粒子の所望の粒子径、および強度に応じて決定される。所望の粒子径、および強度は、(酢酸)セルロース粒子の用途によって異なり、適宜調整することができる。
例えば、酢酸セルロース溶液100重量%に対して、酢酸セルロースの量が1〜30重量%であることが好ましく、2〜20重量%であることがより好ましく、4〜12重量%であることが特に好ましい。酢酸セルロースの含量を上記範囲にすることにより、機械的強度がある粒子を得ることができる。また、球状粒子を得られやすい。
例えば、酢酸セルロース溶液100重量%に対して、酢酸セルロースの量が1〜30重量%であることが好ましく、2〜20重量%であることがより好ましく、4〜12重量%であることが特に好ましい。酢酸セルロースの含量を上記範囲にすることにより、機械的強度がある粒子を得ることができる。また、球状粒子を得られやすい。
酢酸セルロース溶液中の酢酸セルロースの量が多いほど、溶液の粘度は高くなるが、固形分含量および得られる(酢酸)セルロース粒子の強度は高くなる。しかしながら、酢酸セルロースの含量が高すぎると、粘度が高くなりすぎて操作性が悪化したり、球状ではなくフレーク状の酢酸セルロース粒子が析出したりする問題が生じ得る。一方、酢酸セルロースの含量が低すぎると、酢酸セルロースが粒子として析出しない場合や、(酢酸)セルロース粒子の機械的強度が小さくなる場合がある。
(a)において、酢酸セルロースは、25〜100℃の温度で溶媒に溶解されることが好ましく、より好ましくは40〜100℃であり、特に好ましくは40〜90℃である。25℃以上とすることにより、酢酸セルロースを溶媒に迅速に溶解することができる。一方、100℃以下であれば、使用する溶媒の選択肢が広いので好ましい。なお、使用する溶媒によって、溶媒の沸点を超えないように温度調整するのが好ましい。また、操作温度を25〜100℃にすることにより、(酢酸)セルロース粒子の粒子径を制御しやすいという利点もある。
[(b)の工程]
(b)においては、(a)で得られた前記酢酸セルロース溶液と水性媒体とを、外筒と該外筒内に同軸状に配置される内筒との間隙に通過させるとともに、前記外筒と前記内筒の少なくとも一方を回転させる。これにより、酢酸セルロースの液滴が水性媒体に分散した乳化液が得られる。酢酸セルロース溶液と水性媒体は、異なる導入口から個別に装置内に導入してもよいし、あらかじめ酢酸セルロース溶液と水性媒体の粗乳化液を調製しておき、この粗乳化液を一つの導入口から導入してもよい。
なお、(b)において用いる、外筒と内筒とを備える装置の概略は、図1を参照された
い。
(b)においては、(a)で得られた前記酢酸セルロース溶液と水性媒体とを、外筒と該外筒内に同軸状に配置される内筒との間隙に通過させるとともに、前記外筒と前記内筒の少なくとも一方を回転させる。これにより、酢酸セルロースの液滴が水性媒体に分散した乳化液が得られる。酢酸セルロース溶液と水性媒体は、異なる導入口から個別に装置内に導入してもよいし、あらかじめ酢酸セルロース溶液と水性媒体の粗乳化液を調製しておき、この粗乳化液を一つの導入口から導入してもよい。
なお、(b)において用いる、外筒と内筒とを備える装置の概略は、図1を参照された
い。
(b)において、内筒外径は、特に限定されないが10〜499.8mmが好ましく、50〜100mmがより好ましい。また、外筒内径は、特に限定されないが10.2〜500mmが好ましく、50〜100mmがより好ましい。なお、外筒の内部に内筒が配置されるので、必然的に外筒内径は内筒外径より大きい値となる。
また、クリアランス(内筒と外筒の間隙の距離)は、特に限定されないが0.1〜10mmが好ましく、0.5〜5mmがより好ましい。
なお、内筒と外筒の形状は、同軸状に配置される形状であって、回転が妨げられない形状であれば、特に限定されない。また、それぞれの筒の長さは特に限定されないが50〜800mmが好ましく、100〜500mmがより好ましい。
また、クリアランス(内筒と外筒の間隙の距離)は、特に限定されないが0.1〜10mmが好ましく、0.5〜5mmがより好ましい。
なお、内筒と外筒の形状は、同軸状に配置される形状であって、回転が妨げられない形状であれば、特に限定されない。また、それぞれの筒の長さは特に限定されないが50〜800mmが好ましく、100〜500mmがより好ましい。
(b)において、外筒と内筒の少なくとも一方を回転させることによりその間隙に存する溶液はせん断力により乳化される。本明細書において、筒の回転は、内筒と外筒とが相
対的に回転した動きであれば、外筒と内筒の少なくとも一方のいずれを回転させてもよいが、安全性を考慮すると内筒のみを回転させる方が好ましい。また、内筒と外筒の両方を回転させる場合は、効率を考慮するとそれぞれを逆方向に回転させる方が好ましい。
回転数(ω)は、特に限定されないが300〜3000rpmが好ましく、500〜2000rpmがより好ましい。後述の実施例に示されるように、回転数を変えることにより、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径を制御することが可能となる。
対的に回転した動きであれば、外筒と内筒の少なくとも一方のいずれを回転させてもよいが、安全性を考慮すると内筒のみを回転させる方が好ましい。また、内筒と外筒の両方を回転させる場合は、効率を考慮するとそれぞれを逆方向に回転させる方が好ましい。
回転数(ω)は、特に限定されないが300〜3000rpmが好ましく、500〜2000rpmがより好ましい。後述の実施例に示されるように、回転数を変えることにより、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径を制御することが可能となる。
また、乳化時間、すなわち間隙に前記酢酸セルロース溶液と水性媒体とが通過しながら筒が回転している時間は、特に限定されないが0.01〜600秒が好ましく、0.1〜150秒がより好ましい。
(b)において、外筒と内筒との間隙への通過するときの酢酸セルロース溶液と水性媒体の温度は、特に限定されないが20〜90℃が好ましく、30〜70℃がより好ましい。上記温度範囲とすることが、酢酸セルロース溶液の分散媒中での分散性の観点から好ましい。また、上記温度範囲とすることにより、分散媒中における酢酸セルロース溶液の形態を球形に保持できるため、好ましい。一方、操作温度が100℃を超えると、分散媒の沸点近くになってしまうため、使用する分散媒によっては好ましくない場合がある。
(b)工程は、通常、外筒と内筒との間隙に酢酸セルロース溶液と水性媒体とが供給され、乳化が行われた後に乳化液の排出が行われる。この際に、外筒と内筒との間隙への通過は複数回行われることが好ましい。すなわち、少なくとも一方が回転している外筒と内筒との間隙に反復して溶液が供給及び排出がなされる。反復回数としては、特に限定されないが、1〜10回が好ましく、1〜4回がより好ましい。
また、外筒と内筒との間隙への酢酸セルロース溶液と水性媒体の供給は、連続的に循環させながら行われてもよい。乳化運転時間、すなわち連続循環運転している時間は、特に限定されないが5〜120分が好ましく、10〜60分がより好ましい。
さらに、(b)工程は、CSTR(流通式槽型反応器)を用いて多段的に行うことが好ましい。
また、外筒と内筒との間隙への酢酸セルロース溶液と水性媒体の供給は、連続的に循環させながら行われてもよい。乳化運転時間、すなわち連続循環運転している時間は、特に限定されないが5〜120分が好ましく、10〜60分がより好ましい。
さらに、(b)工程は、CSTR(流通式槽型反応器)を用いて多段的に行うことが好ましい。
(b)において、水性媒体は、(a)で得られた酢酸セルロース溶液と混和することなく、酢酸セルロース溶液を分散させることができる媒質であれば、特に制限なく使用することができる。具体的には、水、酢酸エチルを含む水溶液、又はシクロヘキサノンを含む水溶液などが挙げられ、酢酸エチルを含む水溶液がより好ましい。酢酸エチルを含む水溶液の場合、酢酸エチルの総濃度は、特に限定されないが0.01〜10重量%が好ましく、3〜7重量%がより好ましい。
なお、水性媒体は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、他の成分を含んでもよい。
なお、水性媒体は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、他の成分を含んでもよい。
(b)において、水性媒体に任意に、1種類もしくは複数種の界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤を添加することにより、酢酸セルロース溶液の液滴をより球形に維持することができ、液滴同士の合一を防ぎ、また粒子径を制御することができる。界面活性剤であれば、特に制限なく使用することができるが、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤であることが好ましい。例えば、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、直鎖アルキルスルホン酸塩、ソルビタンモノオレエート、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、アルキルグリコシド、ポリオキシエチレン−メチルポリシロキサン共重合体等が挙げられる。
使用する界面活性剤の種類および/または量により、酢酸セルロース溶液の液滴のサイズを制御することもできる。例えば、酢酸セルロース溶液の液滴のサイズを小さくしたい場合には、ソルビタンモノオレエートを添加することが好ましく、液滴のサイズを大きく
したい場合には、ポリオキシエチレン−メチルポリシロキサン共重合体を添加することが好ましい。また、界面活性剤の添加量は、媒質に対して0.03〜3重量%が好ましく、0.05〜2.5重量%がより好ましく、0.1〜2.0重量%が特に好ましい。ここで、特に二酢酸セルロースの溶液において、液滴のサイズを大きくしたい場合には、界面活性剤の添加量を少なくし、液滴のサイズを小さくしたい場合には、界面活性剤の添加量を多くすればよい。
したい場合には、ポリオキシエチレン−メチルポリシロキサン共重合体を添加することが好ましい。また、界面活性剤の添加量は、媒質に対して0.03〜3重量%が好ましく、0.05〜2.5重量%がより好ましく、0.1〜2.0重量%が特に好ましい。ここで、特に二酢酸セルロースの溶液において、液滴のサイズを大きくしたい場合には、界面活性剤の添加量を少なくし、液滴のサイズを小さくしたい場合には、界面活性剤の添加量を多くすればよい。
[(c)の工程]
(c)においては、上記(b)で得られた前記乳化液から酢酸セルロース粒子を析出させる。
析出させる手段は、例えば、前記乳化液を冷却すること、及び/又は前記乳化液に貧溶媒を添加することにより行うことができる。ここで、乳化液の冷却と貧溶媒の添加の両方を行うことが好ましく、乳化液の冷却を行った後に貧溶媒の添加を行うことがより好ましい。
(c)においては、上記(b)で得られた前記乳化液から酢酸セルロース粒子を析出させる。
析出させる手段は、例えば、前記乳化液を冷却すること、及び/又は前記乳化液に貧溶媒を添加することにより行うことができる。ここで、乳化液の冷却と貧溶媒の添加の両方を行うことが好ましく、乳化液の冷却を行った後に貧溶媒の添加を行うことがより好ましい。
乳化液を冷却すると、相分離が生じ酢酸セルロース粒子が析出し、また冷却条件を調整することによって得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径を制御することができる。
冷却温度は、特に限定されないが、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径および形状を制御しやすいという観点から、乳化液の温度より低く、且つ0〜50℃であることが好ましい。また、10〜30℃であることがより好ましく、15〜25℃であることが特に好ましい。0℃より高ければ分散系全体が凍結してしまうこともなく、50℃以下であれば所望の冷却効果が得られる。
また、この際の降温速度は0.1〜10℃/分が好ましく、2〜5℃/分がより好ましい。
冷却温度は、特に限定されないが、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径および形状を制御しやすいという観点から、乳化液の温度より低く、且つ0〜50℃であることが好ましい。また、10〜30℃であることがより好ましく、15〜25℃であることが特に好ましい。0℃より高ければ分散系全体が凍結してしまうこともなく、50℃以下であれば所望の冷却効果が得られる。
また、この際の降温速度は0.1〜10℃/分が好ましく、2〜5℃/分がより好ましい。
乳化液に貧溶媒を添加すると、相分離が生じ酢酸セルロース粒子が析出し、また添加条件を調整することによって得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径を制御することができる。
貧溶媒は、酢酸セルロースに対する溶解性が低く、添加することにより酢酸セルロース粒子が析出する溶媒であれば、特に限定されない。具体的には、例えば、水、アルコール類、グリコール類、エステル類およびこれらの混合液を使用することができる。アルコール類としては、低級アルコール類が好ましく、炭素数1〜3のアルコール類がより好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等が挙げられる。グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール等が挙げられる。エステル類としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、酪酸エチル等が挙げられる。
貧溶媒は、酢酸セルロースに対する溶解性が低く、添加することにより酢酸セルロース粒子が析出する溶媒であれば、特に限定されない。具体的には、例えば、水、アルコール類、グリコール類、エステル類およびこれらの混合液を使用することができる。アルコール類としては、低級アルコール類が好ましく、炭素数1〜3のアルコール類がより好ましい。具体的には、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等が挙げられる。グリコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール等が挙げられる。エステル類としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、酪酸エチル等が挙げられる。
貧溶媒として混合溶媒を使用する場合、水とアルコール類との混合液、水とグリコール類との混合液、または水とエステル類との混合液であることが好ましい。より好ましくは、水とアルコール類との混合液であり、特に好ましくは、水とメタノールとの混合液、水とエタノールとの混合液、または水と2−プロパノールとの混合液である。これらの混合液の混合比は、アルコール類の濃度で0.01重量%〜30重量%が好ましく、10〜20重量%がより好ましい。
析出した酢酸セルロース粒子は、当業者に周知のいずれかの方法により分離される。分離は、例えば、ろ過等により行うことができる。
セルロース粒子を製造する場合は、酢酸セルロース粒子は、次の(d)に供される。
セルロース粒子を製造する場合は、酢酸セルロース粒子は、次の(d)に供される。
[(d)の工程]
(d)においては、上記(c)で析出させた酢酸セルロース粒子を鹸化する。それによ
り、酢酸セルロースのエステル部分が加水分解して、セルロース粒子が得られる。
(d)においては、上記(c)で析出させた酢酸セルロース粒子を鹸化する。それによ
り、酢酸セルロースのエステル部分が加水分解して、セルロース粒子が得られる。
鹸化は、当業者に周知の方法により行うことができるが、例えば、アルカリおよびアルコール水溶液を用いて行うことができる。アルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液を用いることが好ましい。また、アルコール水溶液におけるアルコールとしては、低級アルコールが好ましく、例えば、メタノール、エタノールなどがより好ましい。具体的には、(c)で得られた酢酸セルロース粒子を、例えばアルカリとアルコール水溶液との混合液中で一定時間撹拌することにより、鹸化を行うことができる。
鹸化の前に、(c)で得られた酢酸セルロース粒子を洗浄することが望ましい。洗浄に使用する溶液は、酢酸セルロース粒子の構造を破壊することなく洗浄できる溶液であれば特に限定されないが、例えば、メタノール、水等を使用することができる。
本発明の方法において原料として二酢酸セルロースを使用する場合は、セルロース溶液を調製する際の溶媒として有害性の低いものを選択することが可能である。従って、より安全であり、環境保護の観点においても好ましい方法で(酢酸)セルロース粒子を製造することができる。
また、筒回転による乳化法を用いることにより、生産性が格段に向上し、従来の製造方法に比べて、粒子径分布がそろった、具体的にはCV値が小さい(50%以下)、(酢酸)セルロース粒子を得ることができる。また、従来の製造方法、例えば特許文献9の方法に比べて空時収量が向上することも確認されている。
さらに、本発明の製造方法によれば、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径を任意に制御したり、粒度分布を制御したりすることができるため、各用途に最適な粒子径を有する(酢酸)セルロース粒子を得ることができる。本発明の実施形態に係る方法によると、広いサイズ範囲の粒子径を有する(酢酸)セルロース粒子を得ることができる。すなわち、小さいサイズ、中間のサイズ、大きいサイズのいずれのサイズ領域の粒子径を有する(酢酸)セルロース粒子であっても、得ることが可能である。
また、筒回転による乳化法を用いることにより、生産性が格段に向上し、従来の製造方法に比べて、粒子径分布がそろった、具体的にはCV値が小さい(50%以下)、(酢酸)セルロース粒子を得ることができる。また、従来の製造方法、例えば特許文献9の方法に比べて空時収量が向上することも確認されている。
さらに、本発明の製造方法によれば、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径を任意に制御したり、粒度分布を制御したりすることができるため、各用途に最適な粒子径を有する(酢酸)セルロース粒子を得ることができる。本発明の実施形態に係る方法によると、広いサイズ範囲の粒子径を有する(酢酸)セルロース粒子を得ることができる。すなわち、小さいサイズ、中間のサイズ、大きいサイズのいずれのサイズ領域の粒子径を有する(酢酸)セルロース粒子であっても、得ることが可能である。
(酢酸)セルロース粒子の粒子径は、本発明の方法における種々の条件を変化させることにより、容易に制御することができる。例えば、各工程の操作温度、使用する二酢酸セルロース原料の量、使用する溶媒および貧溶媒の種類、界面活性剤の種類および添加量等によって制御することができる。
具体的には、(a)において、酢酸セルロース溶液における酢酸セルロース濃度が高いほど、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径及び変動係数(CV)値はそれぞれ大きくなる傾向にある。
また、(b)において回転数が大きいほど、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径及びCV値はそれぞれ小さくなる傾向にある。
また、(b)においてクリアランスが大きいほど、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径及びCV値はそれぞれ大きくなる傾向にある。
また、(b)において乳化時間(外筒及び/又は内筒の回転時間)が長いほど、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径及びCV値はそれぞれは小さくなる傾向にある。
また、(b)においてクリアランスが大きいほど、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径及びCV値はそれぞれ大きくなる傾向にある。
また、(b)において乳化時間(外筒及び/又は内筒の回転時間)が長いほど、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径及びCV値はそれぞれは小さくなる傾向にある。
また、使用する界面活性剤の添加量を多くすると、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径は小さくなり、逆に界面活性剤の量を少なくすれば、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径は大きくなる傾向にある。また、使用する界面活性剤の種類を変更することで、得られる(酢酸)セルロース粒子の粒子径分布を変えることが可能である。
(酢酸)セルロース粒子の粒子径は、本発明の目的を損なわない限り特に限定されないが、例えば、様々な物質の吸着体として利用できるという観点からは、1μm〜2mmであることが好ましく、20μm〜1mmであることがより好ましく、35μm〜600μmであることが特に好ましい。
また、化粧料、あるいは衛生用品、生理用品、洗濯用洗剤、オーラルケア用品、トイレタリー用品等の日用品の添加物として使用できる。その場合、(酢酸)セルロース粒子の粒子径は、1〜30μmであることが好ましく、2〜20μmであることがより好ましく、5〜15μmであることが特に好ましい。1〜30μmであれば、化粧料や各種日用品の様々な用途で使用できるが、特に化粧料として滑らかな感触が求められる場合は、5〜15μmであると滑り性が向上するので好ましい。
さらに目的に応じて、異なる粒子径を有する複数の(酢酸)セルロース粒子を混合して使用してもよい。
(酢酸)セルロース粒子の粒子径は、例えば、粒度分布測定装置:HORIBA製 Laser Scattering Particle Size distribution Analyzer Partica LA−950を使用して粒度分布を測定することにより算出することができる。
また、化粧料、あるいは衛生用品、生理用品、洗濯用洗剤、オーラルケア用品、トイレタリー用品等の日用品の添加物として使用できる。その場合、(酢酸)セルロース粒子の粒子径は、1〜30μmであることが好ましく、2〜20μmであることがより好ましく、5〜15μmであることが特に好ましい。1〜30μmであれば、化粧料や各種日用品の様々な用途で使用できるが、特に化粧料として滑らかな感触が求められる場合は、5〜15μmであると滑り性が向上するので好ましい。
さらに目的に応じて、異なる粒子径を有する複数の(酢酸)セルロース粒子を混合して使用してもよい。
(酢酸)セルロース粒子の粒子径は、例えば、粒度分布測定装置:HORIBA製 Laser Scattering Particle Size distribution Analyzer Partica LA−950を使用して粒度分布を測定することにより算出することができる。
本発明の製造方法により製造され得る(酢酸)セルロース粒子は、修飾された態様又は修飾されていない態様のいずれにおいても、種々の用途に供することができる。
例えば、各種物質の分離精製において使用することができる。例えば、サイズ排除クロマトグラフィー等のゲル濾過法において、分子サイズの異なる物質を分別するために使用することができる。この際、本発明により得られる(酢酸)セルロース粒子をそのまま適用してもよいし、さらに置換基により修飾したり、架橋反応させたりした形態で適用してもよい。
例えば、各種物質の分離精製において使用することができる。例えば、サイズ排除クロマトグラフィー等のゲル濾過法において、分子サイズの異なる物質を分別するために使用することができる。この際、本発明により得られる(酢酸)セルロース粒子をそのまま適用してもよいし、さらに置換基により修飾したり、架橋反応させたりした形態で適用してもよい。
また、本発明の(酢酸)セルロース粒子の反応性官能基の少なくとも一部にリガンドを付加することによって、種々の物質を吸着可能な吸着剤を容易に得ることができる。例えば、インフルエンザウイルスやB型肝炎などに対するウイルス吸着体、抗体医薬品精製用吸着体、LDLコレステロール吸着体等において利用され得る。本発明の実施形態に係る方法によると、上記の通り、(酢酸)セルロース粒子の粒子径を広い範囲で容易に制御できるため、吸着特性に優れ且つ非特異的吸着の少ない吸着剤を、用途に応じて適切に製造することが可能である。
具体的には、本発明のセルロース粒子が有する水酸基の少なくとも一部を硫酸化処理して、該セルロース粒子に硫酸基(−OSO3H)を導入することにより、リゾチーム、免疫グロブリン、血液凝固因子などのタンパク質の分離または精製に好適なクロマトグラフィー用充填剤を提供することができる。
本発明のセルロース粒子に硫酸基を導入する方法、すなわち、硫酸化セルロース粒子を得る方法は、特に限定されるものではないが、例えば、次のようにして行うことができる。
本発明のセルロース粒子に硫酸基を導入する方法、すなわち、硫酸化セルロース粒子を得る方法は、特に限定されるものではないが、例えば、次のようにして行うことができる。
まず、反応容器に硫酸化剤を準備する。本発明に用いる硫酸化剤は、セルロース粒子中の水酸基と反応して、セルロース粒子に硫酸基を導入できるものであれば特に限定されなく、そのような硫酸化剤としては、例えば、クロルスルホン酸−ピリジン錯体、ピペリジン−N−硫酸、無水硫酸−ジメチルホルムアミド錯体、三酸化硫黄−ピリジン錯体、三酸化硫黄−トリメチルアミン錯体、硫酸−トリメチルアミン複合体等を挙げることができる。硫酸化剤の使用量は、目的とする硫酸基の導入率及び反応条件によって任意に選択すればよく、例えば、セルロース粒子中の水酸基に対し、0.001〜1当量を用いるのが適当である。
次に、乾燥させたセルロース粒子を硫酸化剤中に加え、硫酸化反応を行う。反応温度及び反応時間は、溶媒や硫酸化剤の種類によっても異なるが、不活性ガス中で、通常0〜1
00℃、好ましくは20〜85℃で、好ましくは0.5〜24時間、より好ましくは0.5〜10時間行う。
00℃、好ましくは20〜85℃で、好ましくは0.5〜24時間、より好ましくは0.5〜10時間行う。
反応終了後、反応混合物にアルカリ水溶液、例えば水酸化ナトリウム水溶液を加えて中和してもよい。
その後、得られた反応混合物を濾過または遠心分離することにより、生成物を回収し、水で中性になるまで洗浄して、目的の硫酸化セルロース粒子を得ることができる。硫酸化セルロース粒子中の硫酸基の導入量は、硫酸化剤の使用量を変更することなどによって調整することができ、クロマトグラフィー充填剤の用途などに応じて適宜決定すればよい。
その後、得られた反応混合物を濾過または遠心分離することにより、生成物を回収し、水で中性になるまで洗浄して、目的の硫酸化セルロース粒子を得ることができる。硫酸化セルロース粒子中の硫酸基の導入量は、硫酸化剤の使用量を変更することなどによって調整することができ、クロマトグラフィー充填剤の用途などに応じて適宜決定すればよい。
また、本発明のセルロース粒子中の水酸基の少なくとも一部をスルホン化処理して、該粒子中にスルホン酸基含有基を導入することにより、免疫グロブリン、リゾチームなどのタンパク質の分離または精製に好適な強カチオンイオン交換クロマトグラフィー用充填剤も提供することができる。
本発明のセルロース粒子中に導入することができるスルホン酸基含有基は、スルホン酸基(−SO3H)を含有する炭化水素基であれば特に制限されなく、スルホン酸含有基に含まれる水素原子が、水酸基、ハロゲン原子、エポキシなどの置換基で更に置換されていてもよい。中でも、導入されるスルホン酸基含有基としては、置換基を有していてもよい炭素数1〜5のスルホアルキル基であることが好適である。
本発明のセルロース粒子中にスルホン酸基含有基を導入する方法は、多糖類のスルホン化処理に一般に用いられるものであれば特に制限されない。例えば、本発明のセルロース粒子を、3−クロロ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム、3−ブロモプロパンスルホン酸ナトリウムなどのハロアルカンスルホン酸塩、あるいは1,4−ブタンスルトン、1,3−プロパンスルトンまたは1,2−エポキシエタンスルホン酸などのエポキシドを有するスルホン酸などのスルホン化剤を用いて処理する方法が挙げられる。
スルホン酸化セルロース粒子中のスルホン酸基含有基の導入量は、スルホン化剤やアルカリの使用量を変更することなどによって調整することができ、クロマトグラフィー充填剤の用途などに応じて適宜決定すればよい。
セルロース粒子のスルホン化処理は、特開2001−302702号公報または特開平9−235301号公報などを参照して行うことができる。実験条件を適宜設計変更することにより、目的のスルホン酸基含有基を目的の量だけ導入することができる。
上記のように、本発明の一態様によると、本発明により得られるセルロース粒子または修飾された前記セルロース粒子を含むクロマトグラフィー用充填剤または吸着剤が提供される。本発明によるクロマトグラフィー用充填剤または吸着剤は、特に、リゾチーム、免疫グロブリン、血液凝固因子等のタンパク質、およびインフルエンザウイルス、B型肝炎等のウイルス粒子を分離精製するために使用することができる。
また、本発明の製造方法により製造され得る(酢酸)セルロース粒子は、修飾された態様又は修飾されていない態様のいずれにおいても、化粧料や日用品等の添加物として利用することができる。特にセルロースは生分解性であることから天然材料としての需要が高く、現在広範に使用されているアクリル系、スチレン系、ウレタン系、エチレン系、メラミン系などの石油由来の微粒子の代替として、環境負荷低減に寄与できる。
本発明の製造方法により製造され得る(酢酸)セルロース粒子を化粧料として使用する場合、使用目的に応じて、アルコール、メチルセルロース、CMC(カルボキシメチルセ
ルロース)などの安定剤、界面活性剤、香料、防腐剤、抗酸化剤、コラーゲン、紫外線吸収剤、ムコ多糖類、バインダー、増量剤などの慣用の添加剤を含んでいてもよい。これらの化粧品は、ローション、エマルジョン、クリーム状、ゲル状などの液状や、粉状、粒状、練り状、成形体などの固形状等の形態で用いられ、例えば、ファンデーション、リップクリーム、アイカラー、制汗剤、デオドラント、化粧水、ローション、乳液、美容液、ハンドクリーム、ボディクリーム、日焼け止めクリーム、化粧石鹸、洗顔料、ピーリング剤、スクラブ剤、パック剤、ボディパウダー等として利用することができる。
ルロース)などの安定剤、界面活性剤、香料、防腐剤、抗酸化剤、コラーゲン、紫外線吸収剤、ムコ多糖類、バインダー、増量剤などの慣用の添加剤を含んでいてもよい。これらの化粧品は、ローション、エマルジョン、クリーム状、ゲル状などの液状や、粉状、粒状、練り状、成形体などの固形状等の形態で用いられ、例えば、ファンデーション、リップクリーム、アイカラー、制汗剤、デオドラント、化粧水、ローション、乳液、美容液、ハンドクリーム、ボディクリーム、日焼け止めクリーム、化粧石鹸、洗顔料、ピーリング剤、スクラブ剤、パック剤、ボディパウダー等として利用することができる。
本発明の(酢酸)セルロース粒子は化粧料の成分として広い分野で使用できるが、その使用目的によって添加量を適宜調整すればよい。例えば、ファンデーションとして用いる場合は添加量1〜15重量%が好ましく、リップクリームとして用いる場合は添加量3重量%程度が好ましく、アイカラーとして用いる場合は添加量3〜5重量%が好ましく、制汗剤、デオドラントとして用いる場合は添加量7重量%程度が好ましく、化粧水、ローション、乳液として用いる場合は添加量1〜5重量%程度が好ましい。
本発明の製造方法により製造され得る(酢酸)セルロース粒子を日用品の使用感の改質の目的で、利用することができる。日用品とは、例えば、ウェットティッシュ、紙おむつなどの衛生用品、ナプキンなどの生理用品、柔軟仕上げ剤などの洗濯用洗剤、歯磨剤、洗口液、口中清涼剤などのオーラルケア用品、ハンドソープ、ボディソープなどのトイレタリー用品、シャンプー、コンディショナー、ヘアカラー、ヘアスプレー、ヘアワックス、育毛剤などのヘアケア用品、シェービング用品などがあげられる
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
[実施例1]
(a)の工程
シクロヘキサノン4.8gに、二酢酸セルロース0.2g(ダイセル社製:L-20、酢化度:55〜56%)を加えて攪拌した。さらに、昇温して60℃で3時間以上撹拌することにより二酢酸セルロースを溶解し、二酢酸セルロース濃度が4重量%である酢酸セルロース溶液を調製し、これを分散相とした。
(a)の工程
シクロヘキサノン4.8gに、二酢酸セルロース0.2g(ダイセル社製:L-20、酢化度:55〜56%)を加えて攪拌した。さらに、昇温して60℃で3時間以上撹拌することにより二酢酸セルロースを溶解し、二酢酸セルロース濃度が4重量%である酢酸セルロース溶液を調製し、これを分散相とした。
(b)の工程
純水50 gに、界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1 gおよびシクロヘキサノン3.5 gを加えて攪拌した。さらに、60℃まで昇温することにより水
性媒体を調製し、これを連続相とした。
上記で得られた分散相は、予め60℃に予熱して、シリンジポンプ(高圧マイクロフィーダーJP−H/古江サイエンス株式会社製)を用いて、毎分1 mLで内筒回転装置(内筒外径78mm、内筒長さ215mm、外筒内径80mm、クリアランス1mm/チップトン社製)の導入口1(図1の入口1)、上記で得られた連続相は、予め60℃に予熱して、プランジャーポンプ(NP−KX−840/日本精密科学社製)を用いて、毎分10mLで内筒回転装置の導入口2(図1の入口2)、にそれぞれ供給し、内筒回転数200
0rpm、乳化時間138秒にて乳化を行った結果、水中油型の乳化液を得た。
純水50 gに、界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1 gおよびシクロヘキサノン3.5 gを加えて攪拌した。さらに、60℃まで昇温することにより水
性媒体を調製し、これを連続相とした。
上記で得られた分散相は、予め60℃に予熱して、シリンジポンプ(高圧マイクロフィーダーJP−H/古江サイエンス株式会社製)を用いて、毎分1 mLで内筒回転装置(内筒外径78mm、内筒長さ215mm、外筒内径80mm、クリアランス1mm/チップトン社製)の導入口1(図1の入口1)、上記で得られた連続相は、予め60℃に予熱して、プランジャーポンプ(NP−KX−840/日本精密科学社製)を用いて、毎分10mLで内筒回転装置の導入口2(図1の入口2)、にそれぞれ供給し、内筒回転数200
0rpm、乳化時間138秒にて乳化を行った結果、水中油型の乳化液を得た。
(c)の工程
続いてこの水中油型の乳化液を5℃に冷却し、二重管状の合流器に前記乳化液と貧溶媒である純水を毎分10 mLで供給し、二酢酸セルロースを析出させることで、二酢酸セ
ルロース粒子スラリー液を得た。その後、上記分散物を遠心分離法およびろ過法によって固液分離し、得られた二酢酸セルロース粒子を大量の水で十分に洗浄した。そして、洗浄
後の二酢酸セルロース球状粒子をろ過し、生成物である二酢酸セルロース粒子が得られた。
続いてこの水中油型の乳化液を5℃に冷却し、二重管状の合流器に前記乳化液と貧溶媒である純水を毎分10 mLで供給し、二酢酸セルロースを析出させることで、二酢酸セ
ルロース粒子スラリー液を得た。その後、上記分散物を遠心分離法およびろ過法によって固液分離し、得られた二酢酸セルロース粒子を大量の水で十分に洗浄した。そして、洗浄
後の二酢酸セルロース球状粒子をろ過し、生成物である二酢酸セルロース粒子が得られた。
(d)の工程
また、得られた二酢酸セルロース粒子に対し55重量%メタノール水溶液(7重量部)と20重量%水酸化ナトリウム水溶液(3.5重量部)の混合液に二酢酸セルロース粒子を投入し、35℃で20時間撹拌することにより、二酢酸セルロース粒子を鹸化した。その結果、最終生成物であるセルロース粒子が得られた。
また、得られた二酢酸セルロース粒子に対し55重量%メタノール水溶液(7重量部)と20重量%水酸化ナトリウム水溶液(3.5重量部)の混合液に二酢酸セルロース粒子を投入し、35℃で20時間撹拌することにより、二酢酸セルロース粒子を鹸化した。その結果、最終生成物であるセルロース粒子が得られた。
(試験例1:粒度分布の測定)
上記実施例1で得られた二酢酸セルロース粒子について粒度分布を測定した。得られたメジアン径を粒子径と定義し、粒子径と標準偏差の値より下記式によりCV値を求めた。測定に使用した装置は、以下の通りである。
装置:Laser Scattering Particle Size distribution Analyzer Partica LA−9
50S2(HORIBA製)
CV[%]=(σ/D)×100(σ:標準偏差、D:粒子径)
上記実施例1で得られた二酢酸セルロース粒子について粒度分布を測定した。得られたメジアン径を粒子径と定義し、粒子径と標準偏差の値より下記式によりCV値を求めた。測定に使用した装置は、以下の通りである。
装置:Laser Scattering Particle Size distribution Analyzer Partica LA−9
50S2(HORIBA製)
CV[%]=(σ/D)×100(σ:標準偏差、D:粒子径)
[実施例2]
クリアランスを変更した他は実施例1と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例1、2の結果を、以下の表1に示す。表1から、クリアランスが大きいほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は大きくなる傾向にある。
クリアランスを変更した他は実施例1と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例1、2の結果を、以下の表1に示す。表1から、クリアランスが大きいほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は大きくなる傾向にある。
[実施例3〜7]
内筒回転数、乳化時間を変更した他は実施例1と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例3〜7の結果を、以下の表2に示す。表2から、内筒回転数が大きいほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は小さくなる傾向にあると言える。また、乳化時間が長いほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径は小さくなる傾向にあると言える。
内筒回転数、乳化時間を変更した他は実施例1と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例3〜7の結果を、以下の表2に示す。表2から、内筒回転数が大きいほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は小さくなる傾向にあると言える。また、乳化時間が長いほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径は小さくなる傾向にあると言える。
[実施例8〜10]
二酢酸セルロース溶液における二酢酸セルロースの濃度、乳化時間を変更した他は実施例1と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例8〜10の結果を、以下の表3に示す。表3から、二酢酸セルロース濃度が高いほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は大きくなる傾向にあると言える。
二酢酸セルロース溶液における二酢酸セルロースの濃度、乳化時間を変更した他は実施例1と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例8〜10の結果を、以下の表3に示す。表3から、二酢酸セルロース濃度が高いほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は大きくなる傾向にあると言える。
[実施例11]
(a)の工程
シクロヘキサノン48.0gに、二酢酸セルロース2.0g(ダイセル社製:L-20、酢化度:55〜56%)を加えて攪拌した。さらに、昇温して60℃で3時間以上撹拌することにより二酢酸セルロースを溶解し、二酢酸セルロース濃度が4重量%である酢酸セルロース溶液を調製し、これを分散相とした。
(a)の工程
シクロヘキサノン48.0gに、二酢酸セルロース2.0g(ダイセル社製:L-20、酢化度:55〜56%)を加えて攪拌した。さらに、昇温して60℃で3時間以上撹拌することにより二酢酸セルロースを溶解し、二酢酸セルロース濃度が4重量%である酢酸セルロース溶液を調製し、これを分散相とした。
(b)の工程
界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.0g、シクロヘキサノン32.
5gを含む60℃の純水500gの水性媒体(連続相)中に、酢酸セルロース溶液(分散相)を注ぎ、回転数100rpmで60分間撹拌して粗乳化液を調製した。
上記で得られた粗乳化液は、予め60℃に予熱して、プランジャーポンプ(NP−LX−300/日本精密科学社製)を用いて、毎分11 mLで内筒回転装置(内筒外径78mm、内筒長さ215mm、外筒内径80mm、クリアランス1mm/チップトン社製)の導入口1に供給し、内筒回転数2000rpm、乳化時間138秒にて乳化を行った。得られた乳化液をさらに、プランジャーポンプで乳化運転時間10分の連続循環運転した結果、水中油滴型の乳化液を得た。
界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.0g、シクロヘキサノン32.
5gを含む60℃の純水500gの水性媒体(連続相)中に、酢酸セルロース溶液(分散相)を注ぎ、回転数100rpmで60分間撹拌して粗乳化液を調製した。
上記で得られた粗乳化液は、予め60℃に予熱して、プランジャーポンプ(NP−LX−300/日本精密科学社製)を用いて、毎分11 mLで内筒回転装置(内筒外径78mm、内筒長さ215mm、外筒内径80mm、クリアランス1mm/チップトン社製)の導入口1に供給し、内筒回転数2000rpm、乳化時間138秒にて乳化を行った。得られた乳化液をさらに、プランジャーポンプで乳化運転時間10分の連続循環運転した結果、水中油滴型の乳化液を得た。
(c)の工程
続いてこの水中油滴型の乳化液に、貧溶媒である純水500mLを滴下した。その結果、二酢酸セルロースが析出し、球状の二酢酸セルロース粒子が得られた。その後の洗浄、粒度分布測定は、実施例1と同様に行った。
続いてこの水中油滴型の乳化液に、貧溶媒である純水500mLを滴下した。その結果、二酢酸セルロースが析出し、球状の二酢酸セルロース粒子が得られた。その後の洗浄、粒度分布測定は、実施例1と同様に行った。
[実施例12]
乳化運転時間を60分に変更した他は実施例11と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例11〜12の結果を表4に示す。表4から乳化運転時間が長いほど、得られる粒子の粒子径、及びCV値が小さくなる傾向があるといえる。
乳化運転時間を60分に変更した他は実施例11と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例11〜12の結果を表4に示す。表4から乳化運転時間が長いほど、得られる粒子の粒子径、及びCV値が小さくなる傾向があるといえる。
[実施例13]
(a)の工程
酢酸エチル7.2gおよびアセトン1.8gに、二酢酸セルロース1g(ダイセル社製:L-20、酢化度:55〜56%)を加えて攪拌した。さらに、昇温して50℃で3時
間以上撹拌することにより二酢酸セルロースを溶解し、二酢酸セルロース濃度が10重量%である酢酸セルロース溶液を調製し、これを分散相とした。
(a)の工程
酢酸エチル7.2gおよびアセトン1.8gに、二酢酸セルロース1g(ダイセル社製:L-20、酢化度:55〜56%)を加えて攪拌した。さらに、昇温して50℃で3時
間以上撹拌することにより二酢酸セルロースを溶解し、二酢酸セルロース濃度が10重量%である酢酸セルロース溶液を調製し、これを分散相とした。
(b)の工程
純水46.5 gに、界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1 gおよび酢酸エチル3.5 gを加えて攪拌した。さらに、50℃まで昇温することにより水性
媒体を調製し、これを連続相とした。
上記で得られた分散相は、予め50℃に予熱して、ダイヤフラム式のポンプ(XPL−03−6T6X−MVX/タクミナ社製)を用いて、毎分10 mLで内筒回転装置(内筒外径78mm、内筒長さ215mm、外筒内径80mm、クリアランス1mm/チップトン社製)の導入口1(図1の入口1)、上記で得られた連続相は、予め50℃に予熱して、プランジャーポンプ(NP−KX−840/日本精密科学社製)を用いて、毎分50m
Lで内筒回転装置の導入口2(図1の入口2)、にそれぞれ供給し、内筒回転数1500
rpm、乳化時間53秒にて乳化を行った結果、水中油型の乳化液を得た。
純水46.5 gに、界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1 gおよび酢酸エチル3.5 gを加えて攪拌した。さらに、50℃まで昇温することにより水性
媒体を調製し、これを連続相とした。
上記で得られた分散相は、予め50℃に予熱して、ダイヤフラム式のポンプ(XPL−03−6T6X−MVX/タクミナ社製)を用いて、毎分10 mLで内筒回転装置(内筒外径78mm、内筒長さ215mm、外筒内径80mm、クリアランス1mm/チップトン社製)の導入口1(図1の入口1)、上記で得られた連続相は、予め50℃に予熱して、プランジャーポンプ(NP−KX−840/日本精密科学社製)を用いて、毎分50m
Lで内筒回転装置の導入口2(図1の入口2)、にそれぞれ供給し、内筒回転数1500
rpm、乳化時間53秒にて乳化を行った結果、水中油型の乳化液を得た。
(c)の工程
続いてこの水中油型の乳化液を25℃に冷却し、二重管状の合流器に前記乳化液と貧溶媒である純水を毎分80 mLで供給し、二酢酸セルロースを析出させることで、二酢酸
セルロース粒子スラリー液を得た。その後の洗浄、粒度分布測定は、実施例1と同様に行った。
続いてこの水中油型の乳化液を25℃に冷却し、二重管状の合流器に前記乳化液と貧溶媒である純水を毎分80 mLで供給し、二酢酸セルロースを析出させることで、二酢酸
セルロース粒子スラリー液を得た。その後の洗浄、粒度分布測定は、実施例1と同様に行った。
[実施例14〜16]
二酢酸セルロース溶液における二酢酸セルロースの濃度、内筒回転数を変更した他は実施例13と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例13〜16の結果を、以下の表5に示す。表5から、二酢酸セルロース濃度が高いほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は大きくなる傾向にある。また、内筒回転数が大きいほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は小さくなる傾向にあると言える。
二酢酸セルロース溶液における二酢酸セルロースの濃度、内筒回転数を変更した他は実施例13と同様の操作で二酢酸セルロース粒子を得た。
実施例13〜16の結果を、以下の表5に示す。表5から、二酢酸セルロース濃度が高いほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は大きくなる傾向にある。また、内筒回転数が大きいほど、得られる二酢酸セルロース粒子の粒子径、CV値は小さくなる傾向にあると言える。
[比較例1]
シクロヘキサノン48.0gに、二酢酸セルロース2.0g(ダイセル社製:L-20、酢化度:55〜56%)を加えて攪拌した。さらに、昇温して60℃で3時間以上撹拌することにより二酢酸セルロースを溶解し、二酢酸セルロース濃度が4重量%である酢酸セルロース溶液(分散相)を調製した。該溶液を界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.0g、シクロヘキサノン32.5gを含む60℃の純水500gの水性媒体
(連続相)中に注ぎ、回転数100rpmで60分間撹拌して水中油滴型の粗乳化液を得た。
シクロヘキサノン48.0gに、二酢酸セルロース2.0g(ダイセル社製:L-20、酢化度:55〜56%)を加えて攪拌した。さらに、昇温して60℃で3時間以上撹拌することにより二酢酸セルロースを溶解し、二酢酸セルロース濃度が4重量%である酢酸セルロース溶液(分散相)を調製した。該溶液を界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.0g、シクロヘキサノン32.5gを含む60℃の純水500gの水性媒体
(連続相)中に注ぎ、回転数100rpmで60分間撹拌して水中油滴型の粗乳化液を得た。
続いてこの水中油型の粗乳化液を5℃に冷却し、貧溶媒である純水380mLを滴下した。その結果、二酢酸セルロースが析出し、球状の二酢酸セルロース粒子が得られた。その後の洗浄、粒度分布測定は、実施例1と同様に行った。
比較例1の結果を、実施例11、実施例12と比較して以下の表6に示す。
外筒と内筒の少なくとも一方を回転させる筒回転による乳化法を含まない粗乳化液(乳化運転無)から得られる酢酸セルロース粒子の粒子径、およびCV値は大きくなることがわかる。CV値が大きい、即ち粒度分布がブロードだと後工程の粒子洗浄の際、ろ過作業などでろ過時間や必要圧力の増大が見込まれ、さらにはろ過圧力増による粒子の変形や破損が懸念される。このような観点より、本発明の製造方法によれば後工程もふまえた生産性の向上に繋がることがわかる。
本発明により、粒子径、粒子径分布の制御が可能で、より高い生産性でセルロース粒子を製造することができる。本発明の製造方法により得られるセルロース粒子は、クロマトグラフィーや化粧品、日用品の添加物など種々の用途に適用できるため、産業上非常に有用である。
Claims (14)
- 酢酸セルロース粒子の製造方法であって、
(a)酢酸セルロースを有機溶媒に溶解して、酢酸セルロース溶液を調製する工程、
(b)前記酢酸セルロース溶液と水性媒体とを、外筒と該外筒内に同軸状に配置される内筒との間隙に通過させるとともに、前記外筒と前記内筒の少なくとも一方を回転させることによって、乳化液を得る工程、
(c)前記乳化液から酢酸セルロース粒子を析出させる工程、を含む製造方法。 - (a)において、前記有機溶媒は、酢酸エチル、酢酸エチルとアセトンとの混合溶媒、又はシクロヘキサノンである、請求項1に記載の製造方法。
- (a)において、前記酢酸セルロースは、酢化度が45〜57%の二酢酸セルロースである、請求項1又は2に記載の製造方法。
- (c)において、前記乳化液を冷却すること、及び/又は前記乳化液に貧溶媒を添加することにより、酢酸セルロース粒子を析出させる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記貧溶媒は、水、アルコール類、グリコール類、エステル類、又はこれらの混合液である、請求項4に記載の製造方法。
- (b)において、外筒と内筒との間隙への通過が複数回行われる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
- (b)において、外筒及び/又は内筒の回転数を変えることにより酢酸セルロース粒子の粒子径が制御される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。
- (b)において、前記水性媒体が、水、酢酸エチルを含む水溶液、又はシクロヘキサノンを含む水溶液である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の製造方法。
- (a)において、前記酢酸セルロース溶液は、前記酢酸セルロース溶液全体に対して1〜30重量%の酢酸セルロースを含むように調製される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法により酢酸セルロース粒子を製造する工程、及び
(d)前記酢酸セルロース粒子を鹸化する工程、を含む、セルロース粒子の製造方法。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の製造方法により製造される、(酢酸)セルロース粒子。
- 修飾されていてもよい、請求項11に記載の(酢酸)セルロース粒子を含む、クロマトグラフィー用充填剤。
- 修飾されていてもよい、請求項11に記載の(酢酸)セルロース粒子を含む、化粧料。
- 修飾されていてもよい、請求項11に記載の(酢酸)セルロース粒子を含む、日用品。
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