JPH02238032A - 多孔性重合体ビーズおよびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はミカエル・テイモテイー・クーケ（Ｍｉｃｈａ
ａｌ　Ｔｉｍｏｔｈｙ　Ｃｏｏｋｓ）及びローラ・ジー
ン・ヒスコック（Ｌａｕｒａ　Ｊｅａｎ　Ｈｉｓｃｏｃ
ｋ）　、多孔性重合体ビーズ及び方法（Ｐｏｒｏｕｓ　
Ｐｏｌｙ＋ｎｅｒ　Ｂｅａｄｓ　ａｎｄＰｒｏｃｅｓｓ
）　、米国特許出願第０　７／２　７　５．１　７　０
号並びにミカエル・テイモテイー・クーケ及び口−ラ・
ジーン・ヒスコック、多孔性アクリロニトリルビーズ及
び方法（Ｐｏｒｏｕｓ　Ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒ
ｉｌｅＢｅａｄｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓ）　、米国
特許出願第０７／２７５．３１７号の関連出願に関する
ものである。

本発明は極めて高い表面多孔性１実質的にスキンなし（
ｓｋｉｎｌｅｓｓ）　］　、０　．０　０　２　−　５
　ｐ　ｍの範囲の細孔径及び実質的に１．５ｍ＃／ｇ以
上の細孔容積を有する等方性の多孔性重合体ビーズに関
する。本発明を要約すれば高い表面多孔性及び約０．０
０２〜約５μｍの大きい細孔径を有する等方性の多孔性
重合体ビーズが熱誘導相分離工程（　ｔｈｅｒｏｒａｌ
ｌｙ−ｉｎｄｕｃｅｄ　ｐｈａｓｅ　ｓｅｐａｒａｔｉ
ｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ）によりアクリロニトリル重合体
または共重合体の溶液から製造される。重合体に対する
溶媒として混合された溶媒一非溶媒配合物を用いること
により、大分子例えば蛋白質のクロマトグラフイー及び
酵素一結合に理想的に適する構造を有する高い細孔含有
量の、実質的に球形のビーズが製造される。

ビーズは熱誘導相分離工程により重合体または共重合体
溶液から製造される。ビーズの構造により、このものは
特に生物分子分離工程例えば蛋白質分離におけるクロマ
トグラフイーに用いる際に理想的に適している。

重合体溶液の相分離法は主に繊維、シート及びブロック
またはスラブ（　ｓ　ｔａｂ）の形態における多孔性低
密度微細気泡状プラスチック気泡体の製造に極めて有用
であった。

英国特許第９３８．６９４号において、微細孔性物質は
微細に分割された熱可盟性樹脂をゲル生成溶媒と混合し
、従って混合物の温度をそのゲル化点以上に上げ、温度
を下げてゲルを生成させ、そしてゲル生成用溶媒に対し
てであり、熱可塑性樹脂に対してではない溶媒で処理す
ることによりゲル生成用一溶媒を混合物から除去するこ
とにより製造する。この英国特許の実施例において、ポ
リエチレン樹脂３５容量％をキシレン６５容量％と共に
１４０゜Ｃで加熱し、そして室温に冷却し、その際にゲ
ル化した塊が生成した。この塊をシート状に切断し、そ
してキシレンをエタノールで抽出した。水でエタノール
を除去した後、微細孔性発泡シートが得られ、このもの
は約１．０μｍ以下の細孔径及び約６５％の全多孔度を
有し、その際にシートは例えば蓄電池における分離器と
して有用であった。

ヤング（　Ｙｏｕｎｇ）らによる米国特許第４．４３０
，４５１号において、かかる方法は９０〜９９％の広く
曝露された細孔容積及び約９４％の特別の細孔容積を有
する、もろく、微細気泡状の、低密度発泡体の状態で樹
脂を残留させるビベンジルを除去するためにポリ（４−
メチル−１−ペンテン）樹脂及びビベンジルからなる溶
媒から、そして例えばメタノールを用いて低密度発泡体
を製造するために用いた。かかる発泡体はレーザー融合
の目的のためにブロックに加工された。

カストロ（Ｃａｓｔｒｏ）による米国特許第４．２４７
．４９８号及び同第４．５１９．９０９号において、フ
イルムからブロックの範囲の複雑な形状の微細孔性発泡
体を製造するために熱誘導相分離技術を用いた。米国特
許第４．５１９．９０９号において、第６欄、第３４−
３５行において、「溶液が所望の形状に冷却される際に
、溶液を冷却する間に混合または他の剪断力を与えない
」ことが述べられている。このことはビーズを予期しな
かったことを強く示唆する。またカストロによる米国特
許第４，５１９．９０９号に官能性液体を含む微細孔性
重合体が開示されている。重合体は液体が配合される気
泡状または非気泡状のいずれかの構造を有すると言われ
ている。気泡状構造は第７欄において隣接する気泡と連
絡する細孔または径路を持つ実質的に球形を有する一連
の閉鎖された気泡を有することが定義され、その際に該
気泡の直径は該細孔の直径の少なくとも２倍である。か
かる構造は径路が均一な直径ではなく、そしてこのこと
が大分子の吸収及び脱着に対して重大な欠点を表わすた
めに大分子を吸着させるためには理想，的ではない。

ストイ（　Ｓｔａｙ）による米国特許第４．１１０．５
２９号に重合体を「高分子材料に対して非溶媒であり、
そして溶媒と非混和性である液体分散媒質」中に分散さ
せる方法により球形ポリアクリロニトリルビーズを生成
させｌ；ことが記載されている。

乳化液を「撹拌しながら重合体材料を凝集させ、重合体
材料に対して非溶媒であり、溶媒と混和性であり、そし
て分散媒質と非混和性である過剰の凝集液体中に」加え
る。ビーズを製造するために古典的な方法を採用する際
に、本出願者は例えば鉱油中に重合体の熱溶液を生成さ
せ、そしてこのものを低温で鉱油に加えることにより冷
却する。

従って、本出願者は重合体溶液と非混和性であり、そし
て分散媒質と混和性である「凝集」浴を使用していない
。しかしながら、ストイの方法の主な欠点は第３欄、３
９−４　１行に示されるように、たとえ９５％までか、
またはそれ以上の空隙含有量が得られても、「凝縮の極
めて初期に非粘着性のスキンが得られる」ことである。

かかるスキンはかかる方法によっては制御できず、そし
て部分的にのみ透過性であり、かくて実質的に大分子の
吸収及び脱着を妨害し、そして非スキン性または制御可
能にスキン性の微細孔性ビーズの製造を極めて望ましく
する。加えて、以後の比較的に示されるように、ストイ
の方法に開示される方法を用いて製造されるビーズは内
部に濃縮された大きい細孔を有する非等方性細孔を持ち
、かくて更にサイズ排除クロマトグラフイー用及び大分
子の脱着においてその非効率性に寄与する。

マツモト（　１１ｔ３ｕｍｏｔｏ）による米国特許第４
，４８６．５４９号において、一般に多孔性繊維及びフ
ィラメントが開示されるが、該特許の実施例ｌにおいて
重合体溶液をアトマイザーカツプ中に滴下して加えるこ
とによる細孔構造を有するアクリロニトリル粒子の生成
も教示されている。しかしながら、この方法において製
造されるビーズはこの出願の比較的ＩＡに見られるよう
に０．９Ｍ／ｇの低い細孔容積を有し；このことは低い
容量の原因となる。第８図に示されるように、粒子は平
らになり、そして非球形になる傾向があり、このことは
過剰圧力降下の原因となる。

ジョセフイアツク（　Ｊｏｓｅｆ　ｉａｋ）らによる米
国特許第４．５９４．２０７号が一般に興味があり、そ
の際にポリオレフィン、ポリ（ビニルエステル）、ポリ
アミド、ポリウレタン及びポリカーポネートからの多孔
体例えば繊維、中空フィラメント、チューブ、チュービ
ング、棒、ブロック及び粉末体を製造するための技術を
用いる。溶媒比を変えることにより全細孔容積、細孔径
及び細孔壁を調節し；例えば細孔容積は７５〜７７．５
％の範囲である。ジョセ７イアックは冷却中に剪断を必
要としない方法による粘性溶液の成形を開示している。

ジョセフイアツクの特許の実施例１〜５に溶液を中空フ
ィラメントノズルを通して紡糸し、次に冷却することに
よる中空フィラメントの成形が記載され；そして実施例
５〜７に板ガラスに溶液を被覆し、次に冷却することに
よる膜の製造が記載されている。またジョセフィアック
による米国特許第４　，６　６　６　．６　０　７号、
第２欄、４３行から第３欄１４行において冷却中に強い
剪断力を用いないことが教示されている。ジョセフイア
ックの特許には冷却中に乱流を用いることは開示されず
、かくてビーズを意図していないことが強く示唆される
。これに対し、本発明において、ビーズ中で冷却する液
滴を生成させるように冷却前及び中に溶液中で剪断を用
いる。驚くべきことにこれらのビーズはクロマトグラフ
ィー用の高度の分離能、クロマトグラフイー流速への低
い抵抗性及びカラム充填剤用の優れた構造的利点、例え
ば良好な圧縮強さを有し、そして実質的に球形であるこ
とを提供する。ツウイツク（Ｚｗｉｃｋ）、アプライド
・ポリマー・シンポジア（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｏｌｙｍ
ｅｒ　Ｓｙｍｐｏｓｉａ）、Ｎへ６、１０９〜１４９、
ｌ９６７に、７５〜９０％の細孔容積を有する微細孔性
構造体を製造するためにｌＯ〜２５％の範囲の重合体濃
゛度を用いて微細孔性繊維を製造するために類似の方法
を用いた。

クーペツク（Ｃｏｕｐｅｋ）らによる米国特許第３，９
８３．００１号にアフイニテイーク口マトグラ７イーに
よる生物学的に活性な化合物の単離方法が記載されてい
る。単離される化合物には酵素、補酵素、酵素阻害剤、
抗体、抗原、ホルモン、炭水化物、脂質、ペプチド及び
蛋白質並びにヌクレオチド、核酸及びビタミン例えばビ
タミンＢが含まれる。多孔性担体は巨大細孔性であり、
本発明を実施することにより得られるゲルから粒子を生
成させるための第二の成形工程を必要とし、そして他の
クロマトグラ７イー法、殊にサイズ排除クロマトグラフ
イーにおいて劣っている。

精製、クロマトグラフィー、酵素結合などに対する微細
孔性ビーズの現状は三菱化成によりＳＥＰＡＢＥＡＤ■
なる商標下で市販される高度に多孔性の親水性樹脂によ
り表わされる。これらのものは高度に多孔性の親水性ビ
ニル重合体からなる硬質ゲル球形ビーズからなると言わ
れている。これらのものは１２０μｍの平均直径及び１
．６ｍｊｌ／ｇより少ない細孔容積を有している。また
ジビニルベンゼンと交叉結合されたスチレンからなる同
社製の高度に多孔性の重合体ビーズＤＩＡＩＯＮ■も挙
げられる。かかるビーズは狭い細孔径分布を有し、その
細孔容積は１、２ｍｊ！／ｇより少ない。

かくて上記の本分野の現状から、多くの微細孔性重合体
の構造体の大きな欠点は細孔容積が代表的には重合体構
造体の２０〜７５％、または９０％までで所望のものよ
り少ないことであるが、カストロの文献に見られる通り
、機械的強さに困難が生じる。低い空隙容積によって機
械的強度は高められるが、クロマドグラフイー吸着剤の
如き構造体に用いる場合、低い容量が生じる。他の従来
の構造体は繊維、フィラメントまたは膜の形状で、そし
て充填クロマトグラ７イー力ラムに有効に用いることが
できず、かくて経費のかかる二次成形装置を必要とする
。従来の多くの構造体は固くなく、そしてイオン強度の
変化で膨潤し、カラム充填及び制御が困難になる。

極めて高い空隙容積、実質的にスキンなしの表面、大き
な細孔径及び高い機械的強さを有する、実質的に球形の
微細孔性ビーズが工程技術の慎重な選択により熱誘導相
分離法で生成させ得る。かかるビーズは新規であり、且
つ従来及び今日までに市販される最夷の材料の観点から
全く予期されない。本発明のスキンなしのビーズにより
大分子がその内部表面部に近づけるようになる。これら
のものは化学反応例えば単量体からの多孔性ビーズの生
成を制御することの困難さを含まない工程により製造さ
れる。ビーズの構造によりこのものが殆んどのクロマト
グラフイーの用途、特に蛋白質のクロマトグラフイーに
理想的に適するようになる。またこれらのものは酵素の
固定化及び多くの他の用途に使用し得る。

本発明は次の図を参考に理解し得る： 第１図は本発明の微細孔性重合体一共重合体ビ−ズの５
００倍の顕微鏡写真であり、そしてスキンなし表面を説
明し； 第２図は第１図の微細孔性ビーズの断面図の２０００倍
の顕微鏡写真であり、９７％の高い細孔容積及び均一で
、非気泡性の構造を示し；第３図は本発明による重合体
一共重合体ビーズの断面の１．４４０倍の顕微鏡写真で
あり、均一な直径の非気泡性細孔構造、９７％の細孔容
積及び実質的なマトリックス均一性を示し；そして第４
図は７５％の細孔容積の微細孔性の非気泡性構造を示す
従来のポリプロピレン発泡体（カストロ、米国特許第４
．５１９．９０９号）の断面の２０００倍の顕微鏡写真
である。構造はビーズではない。

第５図は外部表面上にスキンを有する非球形「ディスク
」状のビーズを示す従来のポリアクリロニトリル粒子（
ストイ、米国特許第４．ｌｌ０．５２９号、実施例ｌ）
の断面の１１１倍の顕微鏡写真である。

第６図は直径２０〜４０μｍの極めて大きい内部細孔を
有するビーズを示す従来のポリアクリロ２９号、実施例
２）の断面の４４２倍の顕微鏡写真である。

第７図は不均一性の細孔構造を示す従来のポリアクリロ
ニトリル粒子（ストイ、米国特許第４，１１０．５２９
号、実施例２）の断面の５０倍の顕微鏡写真である。

第８図は不均一性のディスク状構造を示す従来のポリア
クリロニトリル粒子［マツモト（Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ）
　、米国特許第４，４８６．５４９号１の３４７倍の顕
微鏡写真である。

本発明によれば有機重合体または共重合体からなる実質
的にスキンなしの高度に多孔性のビーズにおいて、該ビ
ーズが水中で実質的に非膨潤性であり、実質的に等方性
であり、実質的に直径約５μｍ以上の細孔及び実質的に
約１．５−／ｇ以上の細孔容積を有することからなる、
該多孔性ビーズが与えられる。

また本発明は細孔が少なくとも部分的に高分子量化合物
で満たされ、そしてビーズが実質的に球形であるかかる
多孔性重合体ビーズに関する。

好適なビーズの製造方法において、重合体または共重合
体を昇温下で重合体のみを可溶化し得る溶媒混合物に溶
解する。溶媒混合物は溶媒の溶解力を減少させる少なく
とも１つの添加剤と混合した重合体に対する良好な溶媒
を含む。この添加剤は重合体に対する非溶媒であり得る
。次に均一な重合体溶液を熱い不活性分散液に懸濁させ
る。２相液体混合物を急速に撹拌して重合体溶液の液滴
を生成させる。液滴を撹拌しながら冷い不活性液体に導
入する。次に液滴を捕集し、そして重合体溶媒を抽出し
て本発明の多孔性ビーズを生成させる。ビーズは直径０
．００２〜５μｍの範囲の細孔を有する等方性のもので
ある。従来の多くのものに記載されているような細孔を
結合する気泡は見られない。細孔径に対する気泡径比Ｃ
／Ｐは従って上記のカストロの特許の好適な具体例から
明らかなように１．０である。均一な微細孔性は適当な
溶媒／非溶媒組成を選ぶことによると考えられる。非溶
媒の添加は相分離の速度を増加させる。

９０％より多い細孔容積を与えるために、溶液中に約ｌ
Ｏ重量％より少ない重合体を用いることが好ましい。ビ
ーズが実質的にスキンなしであり、これらのものが一緒
に接着せず、そしてこれらのものが高い細孔容積でさえ
も良好な取扱い強度を持つことは全く予期されていない
。

本発明の多孔性ビーズはビニル付加重合体、縮合重合体
及び酸化重合体を含む種々の熱可塑性有機重合体から製
造し得る。ただ一つ必要なことは重合体が液化可能な媒
質に可溶性であり、そしてこのものがビーズを用いる温
度で通常固体の構造を形成することである。かくて、物
理的に可溶性である溶媒をそのままで除外し得ないため
、例えばビニル並びにアクリル酸エステル及びエーテル
、または他の不飽和酸及びアルコールのエステルから製
造されるすべての使用可能な付加及び縮合重合体例えば
ポリアセタール、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレ
タン、ポリシロキサン、ポリオキシラン、ポリジエン等
を挙げることは不必要である。代表的な重合体は上記の
従来のものから明らかなように十分公知である。しかし
ながら好ましくは、重合体はビニル付加重合体または共
重合体からなり、「共重合体」なる用語にはターポリマ
一並びに４種またはそれ以上のコモノマーからのもの及
びより好ましくはポリ（Ｃ，〜Ｃ．−モノオレフィン）
、ビニルアミノ芳香族、ポリ（ビニル芳香族）、ポリ（
ハロゲン化ビニル）、ポリＩＣ＋”Ｃｅアルキル（メタ
）アクリレート］、Ｎーヒドロキシ含有（　ｃ　ｌ−　
ｃ　＊）アルキル（メタ）アクリルアミドまたは上記の
いずれかのポリオレフイン例えばポリ（エチレン）；ポ
リ（プロピレン）；ポリ（スチレン）、ポリ（塩化ビニ
ル）、ポリ（メチルメタクリレート）などの配合物から
なるビニル付加重合体または共重合体が含まれる。

本発明の実施に際してはポリアクリロニトリルまｔ；は
その共重合体を使用し得る。

重合体に対する溶媒として、これらのものを永続的な化
学的な変性なしに溶解し得るいずれかの有機または無機
液体を使用し得る。重合体ジメチルスルホキシドとして
ポリアクリロニトリルを用いる場合に、これらのものに
はジメチルホルムアミド、ジメチルスルホン、塩化亜鉛
及びチオシアン酸ナトリウムの水溶液が含まれ得る。

非溶媒は重合体または共重合体と混和しないいずれかの
液体媒質からなり得る。重合体七してポリアクリロニト
リルを用いる場合、非溶媒は尿素、水、グリセリン、プ
ロピレングリコール、エチレングリコールまたはその混
合物からなり得る。

非溶媒分散体は重合体または共重合体及び重合体溶媒と
混和しないいずれかの液体媒質からなり得る。通常、こ
れらのものは低極性の液体例えば樹脂族、芳香族または
ヒドロ芳香族炭化水素及びそのハロゲン化された誘導体
、低分子量ポリシロキサン、オレフイン、エーテル及び
類似のかかる化合物からなる。

溶媒及び非溶媒の選択はこれらのものが相互に依存し、
並びに用いる重合体または共重合体の選択に依存するた
めに本明細書に容易に記載することはできない。重合体
としてポリアクリロニトリルを用いる場合、好適な溶媒
一非溶媒系はジメチルスルホンー尿素一水またはジメチ
ルスルホキシドもしくはジメチルスルホンと、加えられ
る水、エチレングリコールまたはプロピレングリコール
のいずれかとの溶媒混合物からなり、そして選ばれる熱
い不活性液体は低級脂肪族、芳香族、ヒドロ芳香族炭化
水素例えば鉱油、低臭気石油溶媒またはケロシンである
。抽出溶媒として、好適なものは低級アルカノール例え
ばメタノールもしくはエタノールまたは低級ケトン例え
ばアセトン、及び水である。

また本発明の構造は通常の溶媒相分離技術によって得る
ことは極めて困難である。これらの場合に、溶媒の拡散
により非対称の構造が生じるか、または極めて小さい細
孔が生じるかのいずれかである。米国特許第４．４８６
．５４９号、実施例ｌ参照、その際にアトマイザーカツ
ブから生成され、そして溶媒相転化工程を用いて水性ジ
メチルホルムアミド中で冷却された多孔性ポリアクリロ
ニトリル粒子は低い細孔容積及び非球形粒子を生成させ
た。

処理を便利に行うように、重合体または共重合体をこれ
らのものが昇温下でのみ可溶性になるように図られた熱
溶媒／非溶媒混合物に溶解させる。

この条件を満たすことが必要とされる混合物の組戊は相
分離が生じる温度を測定するためにくもり点試験を行う
ことにより求められる。重合体としてポリアクリロニト
リルを用いる場合、溶媒は好ましくはジメチルスルホキ
シドまＩ；はジメチルスルホンのいずれかであり、そし
て非溶媒は水、尿素、グリセリン、エチレングリコール
、プロピレングリコールまたはその組合せから選ばれる
。好ましくは、代表的な全体の溶媒／非溶媒比は９５／
５〜６　５／３　５重量で変わる。代表的な重合体濃度
は溶媒／非溶媒混合物中で全重合体固体０．５〜約２０
％、好ましくは１０重量％以下の範囲であろう。

熱重合体溶液を撹拌しながら実質的に溶液と混和しない
液体例えば鉱油中に分散させる。代表的には重合体溶液
ｌ容量を鉱油４容量中に分散させる。次に液滴を相分離
温度以下に冷却する。重合体相を溶媒／非溶媒溶液から
分離し、次に固体重合体及び溶媒の液滴として沈殿させ
る。次に固体液滴を鉱油から除去する。

次に捕集した液滴を溶媒／非溶媒混合物とは混和するが
、重合体に対しては溶媒ではない物質で抽出して多孔性
ビーズを生成させる。抽出されたビーズを乾燥して微細
孔性生成物を生じさせる。

ビーズの細孔径は共重合体組成または濃度及び非溶媒の
タイプを変えることにより０．００２〜５μｍで変え得
る。全細孔容積は溶媒／非溶媒溶液中の重合体の元の濃
度により測定される。また例えば液体溶媒の場合におけ
る単なる洗浄のようないずれかの他の便利な方法により
溶媒物質を固化されたビーズから除去することが本発明
により考えられる。

本技術の特殊な用途は以後詳細に例示される。

本明細書及び付属の特許請求の範囲に使用される場合、
「細孔容積」なる用語は重合体１ｇ当りの空隙のｍβ数
を意味する。細孔容積は直接重合体濃度の関数である。

１．５−／ｇより大きい細孔容積を有するビーズが特に
好ましい。細孔容積は通常の方法、例えば水銀ボロシメ
トリ−（ｐｏｒｏｓｉａ＋ｅｔｒｙ）により測定される
。

「水中で実質的に非膨潤性」なる用語は水″中でビーズ
の容積が膨潤を通して約５％より少ない程度に増大する
ことを意味する。非膨潤性のビーズはバルク容量がカラ
ムクロマトグラフイー用において本質的に一定のままで
あり、かくて一致した流速及び無視できるヘッド圧力損
失を生じさせるために好ましい。「スキンなし」なる用
語は表面スキンを表わさず、これにより高分子量分子の
直接吸収に効率的である多孔性粒子を定義する。重合体
ビーズのバルク密度は常法により、例えば一定の容量ま
でタツピングすることにより測定する。

本発明のビーズは好ましくは約５　ｍｌ／　ｇより大き
いバルク密度を有する。低いバルク密度は低い容量を有
する傾向があるために望ましくはない。バルク密度の上
限は約１５ｍＡ／ｇである。これ以上の程度では経済的
には有利ではなく、且つ機械的強度は減少する。平均ビ
ーズ直径はその用途に依存して広く変え得る。好ましく
は約５μｍ〜約２ｎ＋＋ｎ．より好ましくは約５〜約１
５０μｍである。

特に約５μｍのビーズ直径が挙げられ；これらのものは
特に分析用の高速液体クロマトグラフイーに適している
。一般に他のクロマトグラフイー用としては約５〜約１
５０μｍ１特に５〜２０μｍ１更に特に２０〜１００μ
ｍのビーズ径が好ましい。

ビーズ径は常法で、例えば粒径分析計を用いることによ
り測定し得る。細孔径は広く変えることができ、そして
常法で、例えば窒素吸着または水銀圧入により測定され
るが、平均細孔直径は約０．００２〜約５　ｐ　ｍ　ｓ
特に約ｏ．ｉ〜約１ｐｍであることが好ましい。また約
０．００２〜約０．１μｍの平均細孔直径を有するビー
ズが好ましい。

化合物を含有させるためにビーズを用いる場合、化合物
は蛋白質、酵素、ペプチド、核酸、多糖類、染料、顔料
または上記のいずれかの混合物、特に蛋白質からなるこ
とが好ましい。ビーズはかかる物理的捕捉（ｅｎｔｒａ
ｐｍｅｎｔ）　、物理的吸着または化合物に依存する化
学結合で満たすことができる。

いずれの場合も、好適に用いる多孔性物質は細孔径が化
合物の直径の少なくとも約３倍のものである。

本発明の多孔性ビーズの吸着能を利用するためには通常
の技術を用いる。ビーズは例えばビタミン、抗体、酵素
、ステロイド及び他の生物活性物質を発酵溶液から吸着
させるために使用し得る。

これらのものは種々の糖溶液を脱色するために使用し得
る。これらのものは糖化木材溶液を脱色するために使用
し得る。これらのものはガスクロマトグラフィー、サイ
ズ排除クロマトグラフイーアフイニテイーク口マトグラ
フイー、イオン交換クロマトグラフイー、逆相または疎
水性相互作用クロマトグラフイー用のカラム充填剤とし
て使用し得る。これらのものはフェノールを除去し、そ
して種々の界面活性剤を除去する！こめに有用である。

これらのものは種々の香料を吸着し得る。これらのもの
は紙パルプ製造における排液を脱色し、種々の化学薬品
を脱色し、そして精製することができる。

本発明のビーズは蛋白質の分離に特に有用である。本発
明のビーズを用いる精製に特に適する蛋白質はアルファ
ーラクトアルブミン、アルプミン、ガンマーグロプリン
、アルプミンインターフエロン等である。次の実施例は
本発明を説明する。特許請求の範囲はこのものに限定さ
れるものではない。実施例４〜８における細孔径測定は
ＳＥＭ顕微鏡写真の測定により行った。

実施例ｌ ポリアクリロニトリル９９モル％及びジメチルスルホキ
シド１モル％を含む湿潤共重合体（ｌ：ｌ共重合体二水
重量）５ｇを尿素５ｇ及びジメチルスルホン３０ｇと粉
砕して粉末状混合物を生成させた。混合物を１６０°Ｃ
に加熱した鉱油１００一を有するｌｌ入りフラスコ中に
入れた。混合物を２液相が存在するようになり、その際
に１つの相が均一な重合体溶液であり、他のものが鉱油
になるまで撹拌した。オーバーヘッド・パドル撹拌機（
ｏｖｅｒｈｅａｄ　ｐａｄｄｌｅ　ｓｔｉｒｒｅｒ）を
用いて混合物を迅速に撹拌することにより鉱油中に熱（
約１２０℃）重合体溶液の液滴からなる懸濁液が生じた
。

カニュラ（　ｃａｎｕ　ｌａ）を介して懸濁液を７０℃
に保持した鉱油５００−、ジメチルスルホン６ｇ及び尿
素１ｇからなる第二の撹拌された混合物に移すことによ
り液滴を冷却した。冷却用鉱油に接触した際に液滴は固
化した。混合物を撹拌しながら室温に冷却し、次に塩化
メチレンで希釈して油の粘度を減少させた。液滴をブフ
ナー濾斗上に捕集し、そして塩化メチレンで洗浄し、次
に溶媒を室温にてアセトン２００ｍｊｉで１．５時間抽
出した。生じたビーズを走査電子顕微鏡により測定し、
約０．５μｍの比較的均一な細孔直径を有し、高度に多
孔性であることが分った。細孔はビーズの外側の表面ま
で延びていた。ビーズは直径ｌＯμｍ〜数ｍｍの大きさ
であった。これらのビーズの断面のＳＥＭ写真は第２図
のとおりである。

比較例ＩＡ マツモトによる米国特許第４．４８６．５４９号の実施
例ｌに教示される方法により粒子を製造した。ポリアク
リロニトリル均質重合体１　２０ｇをジメチルホルムア
ミド１８００ｍｌに溶解し、そして生じた溶液を回転ア
トマイザーカップ［セームズ・エレクトロスタチック社
（Ｓａｉｅｓ　ＥｌｅｃＬｒｏｓｔａｔｉｅ　Ｉｎｃ．
）社モデルＰＰＨ　　３０６　　００ＤＩにょ９２０−
／分の速度で滴下しながら２０％ジメチルアミド水溶液
中に加え、これによりポリアクリロニトリルの粒子が得
られた。ＳＥＭ写真（第８図）は本発明の実施例の方法
で得られたものと異なった形状及び構造を示す。

比較例ＩＢ−１ｃ ストイによる米国特許第４，１１０．５２９号の教示に
従ってビーズを製造した。ストイの実施例ｌの一般的方
法に従い、ポリアクリロニトリルをパラフィン油中に分
散されたジメチルスルホキシドに溶解し、そして１５℃
で水中の薄い流体中に注いだ。次にストイの実施例２に
従う方法をくり返して行った（乳化液を６０℃で水中に
注いだ）。

球形多孔性ビーズを製造し、そして走査電子顕微鏡で写
真を撮った。写真を第５及び６図に示す。

このビーズは実質的に等方性である本発明のビーズとは
異なり、多孔性の外面及び内部に極めて大きい連絡した
細孔を有していた。

実施例２ 本発明による微細孔性ビーズを生成させるために溶媒混
合物としてポリ（スルホン）及びジメチルホルムアミド
；ジメチルホルムアミド、水：並びにＮ−メチルビロリ
ドン、水を用いて実施例ｌの方法をくり返して行った。

実施例３ 実施例２の重合体９％及び水２１％を用いて実施例ｌの
方法をくり返して行った。平均細孔径０．８μｍを有す
る微細孔性ビーズが得られた。

実施例４ 実施例２の重合体１５％及び水１５％を用いて実施例ｌ
の方法を一般にくり返して行った。しかしながら、重合
体分散体は代りに室温の鉱油のフラスコ中にピペットで
加えた。平均細孔径０．７μｍを有する微細孔性の部分
的にスキン化された（Ｓｋｉｎｎｅｄ）ビーズが得らレ
タ。

実施例５ アクリロニトリル９５．５モル％、メチルメタクリレー
ト３．４モル％及びアクリルアミドメチルグロビルスル
ホン酸１．１モル％からなる重合体１５％及び非溶媒と
して水１５％を用いて実施例４の方法をくり返して行い
；平均細孔径０．２〜０．３μｍを有する微細孔性の部
分的にスキン化されたビーズが得られた。

実施例６ 実施例５の重合体１５％及び非溶媒として水２０％を用
いて実施例４の方法をくり返して行い：平均細孔径０．
７μｍを有する微細孔性の部分的にスキン化されたビー
ズが得られた。

実施例７ アクリロニトリル９０モル％及びメチルメタクリレート
単位ｌＯモル％からなる共重合体１５％を用いて実施例
４の方法をくり返して行い、そして平均細孔径３．５〜
６．５μｍを有する微細孔性の部分的にスキン化された
ビーズが得られた。

比較例１０ アクリロニトリル５０モル％及びメチルメタクリレート
単位５０モル％からなる共重合体１５％並びに非溶媒と
して水１５％を用いて実施例４の方法をくり返して行っ
た。平均細孔径約ｌＯμｍを有する微細孔性ビーズが得
られた。

実施例８ アクリロニトリル９９モル％−メチルメタクリレート１
％の共重合体３％及び非溶媒としての水１１％を用いて
実施例ｌの方法をくり返して行った。本発明によるスキ
ンなしの微細孔性重合体ビーズが得られ、第１図に示す
。

実施例９ アクリロニトリル９９モル％−メチルメタクリレート１
モル％の共重合体並びに水４％及び尿素１３％を用いて
実施例ｌの方法をくり返して行った。本発明による微細
孔性ビーズが得られ、該ビーズの代表的な断面を第３図
に１．４４０倍で示す。

実施例ｌＯ 本発明による微細孔性ビーズを生成させるためにアクリ
ロニトリル５０〜９８モル％を含むポリアクリロニトリ
ル共重合体を用い、そして溶媒混合物成分としてジメチ
ルスルホキシド、ジメチルスルホン、水、尿素、グリセ
リン、エチレングリコール及びプロピレングリコールを
用いて実施例ｌの熱相分離技術をくり返して行った。

実施例ｌ１ アクリロニトリル９９モル％及びメチルアクリレート１
モル％からなる乾燥共重合体１ｇを乳鉢及び乳棒で脱イ
オン化水１ｇ，尿素２ｇ及びジメチルスルホン１２ｇと
共に粉砕した。混合物を１２５℃に加熱し、均一な重合
体溶液を生成させた。

熱鉱油（６０−、１５０℃）を７（４アンペアに調整）
に設定したブランソン・ソニファイヤー（Ｂｒａｎｓｏ
ｎ　Ｓｏｎｉｆｉｅｒ）モデルＳ７５中で撹拌した。

熱重合体溶液を徐々に加え、６アンペアに電流を増加さ
せた。懸濁液を数分間混合し、次にジメチルスルホン２
．４ｇ及び尿素０．４ｇを含む鉱油（１２０°Ｏ）１８
０−で希釈した。スラスコを水浴中に置いて懸濁液を冷
却した。懸濁が１１０゜Ｃに達した場合、ソニファイヤ
ーを切った。室温に冷却後、油を塩化メチレンで希釈し
、そしてビーズをブフナー濾斗上に捕集し、次に塩化メ
チレンで洗浄した。ビーズをアセトン６０ｍｌを用いて
室温で１６時間抽出し、次に再び捕集するが、この時に
メタノールで洗浄した。ビーズを真空下にて室温で乾燥
した。ビーズを走査電子顕微鏡により測定し、そして高
い細孔容積、約１，ｕｍの細孔直径及び高い表面多孔性
を有することが見い出された。平均粒子直径は約５０μ
ｍである。

実施例ｌ２ 実施例１１の重合体９％及び水２１％を用いて実施例ｌ
の方法をくり返して行った。平均０．８μｍの平均粒径
を有する微細孔性生成物が得られた。

上記の特許及び出版物を本明細書に参考として併記する
。

上記の詳細な記載により多くの変法が本分野に精通せる
者には示唆される。例えばグルコース及びシヨ糖溶液を
本発明の微細孔性ビーズと接触させることにより脱色す
ることができ；脂肪酸例えば酪酸、ブロピオン酸及び酢
酸をこのものを有する水溶液から吸着することができる
。このものを用いて石ケン及び洗浄を溶液から吸着する
ことができる。酵素をこのものの中に吸着し、次にかか
る結合された酵素を含むビーズを通して基質例えば発酵
肉汁中で接触反応に用いることができる。

かかるすべての明らかな変法は付属の特許請求の範囲の
十分な範囲内である。

本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。

１、有機重合体または共重合体からなる実質的にスキン
なしの高度に多孔性のビーズにおいて、該ビーズが水中
で実質的に非膨潤性であり、実質的に等方性であり、実
質的に直径約５μｍ以上の細孔及び実質的に約１．５ｍ
Ｑ／ｇ以上の細孔容積を有することからなる、該多孔性
ビーズ。

２．実質的に球形である、上記１に記載の多孔性ビーズ
。

３、該重合体または共重合体が（ＣＺ〜ＣＳ）モノオレ
フイン、ビニル芳香族、ビニノレアミノ芳香族、ハロゲ
ン化ビニル、（Ｃ．〜Ｃ．）アノレキノレ（メタ）アク
リレート、（メタ）アクリノレアミド、ビニノレピロリ
ドン、ビニノレピ１ノジン、（Ｃ＋〜Ｃ．）ヒドロキシ
アルキル（メタ）アク１ノレート、（メタ）アクリル酸
、アクリルアミドメチルグロピルスルホン酸、Ｎ−ヒド
ロキシ含有（　Ｃ　Ｉ−　Ｃ　ｉ）アルキル（メタ）ア
クリルアミド、アクリロニトリルまたは上記いずれかの
混合物からなる、上記ｌに記載の多孔性ビーズ。

４．該共重合体が約４５〜約９９．５モル％の重合され
たメチルメタクリレートまたはポリスルホンからなる、
上記ｌに記載の多孔性ビーズ。

５．細孔がビーズを通して実質的に等方性である、上記
ｌに記載の多孔性ビーズ。

６．細孔容積が約５　ｍｌ２　／　ｇより少ない、上記
ｌに記載の多孔性ビーズ。

７．平均ビーズ直径が約５μｍ〜約２＋ｎｍである、上
記ｌに記載の多孔性ビーズ。

８．平均ビーズ直径が約５〜約１５０μｍである、上記
７に記載の多孔性ビーズ。

９．平均細孔径が約０．００２〜約５μｍである、上記
ｌに記載の多孔性ビーズ。

１０．平均細孔径が約０．００２〜約０．１μｍである
、上記ｌに記載の多孔性ビーズ。

１１．平均細孔径が約０．１〜約ｌμｍである、上記８
に記載の多孔性ビーズ。

１２．該細孔が少なくとも部分的に化合物で満たされて
いる、上記ｌに記載の多孔性ビーズ。

１３．該化合物を蛋白質、酵素、ペプチド、多糖類、核
酸、染料、顔料または上記のいずれかの混合物から選ぶ
、上記ｌ２に記載の多孔性ビーズ。

１４．該化合物が蛋白質からなる、上記ｌ３に記載の多
孔性ビーズ。

１５．細孔径が該化合物の直径の少なくとも約３倍であ
る、上記ｌ３に記載の多孔性ビーズ。

１６．（ｉ）重合体または共重合体を重合体に対する溶
媒及び非溶媒からなる混合物と混合して均一な溶液を生
成させ； （ｉｉ）均一な溶液を液滴に分割し； （■）液滴を随時不活性液体の存在下で冷却して相分離
及び液滴中での重合体の固化を生じさせ； （　ｉｖ　）液滴をいずれかの不活性液体及び溶媒一非
溶媒混合物から分離して等方性の多孔性ビーズを生成さ
せる工程からなる、等方性の多孔性重合体の製造方法。

１７．該溶媒がジメチルスルホンからなり、非溶媒が尿
素、水、プロピレングリコール、エチレングリコールま
たはその混合物からなり、そして工程（１）を少なくと
も１３０℃の温度で行うことからなる、上記ｌ６に記載
の方法。

１８．不活性液体が鉱油、ヘプタンまたはその混合物か
らなる、上記ｌ６に記載の方法。

１９．ビーズを重合体に対する非溶媒で抽出し、その際
に該非溶媒がアセトン、メタノール、水または上記のい
ずれかの混合物からなる、上記ｌ７に記載の方法。

２０．該重合体が重合されたメチルメタクリレート、ア
クリロニトリルまたはポリスルホンからなる、上記ｌ６
に記載の方法。

２１．該均一溶液が約ｌＯ重量％より少ない重合体また
は共重合体を含む、上記ｌ６に記載の方法。

２２．上記ｌ６に記載の方法の生成物。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微細孔性重合体一共重合体ビーズの５
００倍の顕微鏡写真であり、そしてスキンなし表面を説
明する。 第２図は第１図の微細孔性ビーズの断面図の２０００倍
の顕微鏡写真であり、９７％の高い細孔容積及び均一で
、非気泡性の構造を示す。 第３図は本発明による重合体一共重合体ビーズの断面の
１　．４　４　０倍の顕微鏡写真であり、均一な直径の
非気泡性細孔構造、９７％の細孔容積及び実質的なマト
リックス均一性を示す。 第４図は７５％の細孔容積の微細孔性の非気泡性構造を
示す従来のポリプロピレン発泡体（カストロ、采国特許
第４．５１９．９０９号）の断面の２０００倍の顕微鏡
写真である。 第５図は外部表面上にスキンを有する非球形「ディスク
」状のビーズを示す従来のポリアクリロニトリル粒子（
ストイ、米国特許第４．１　１　０．５２９号、実施例
ｌ）の断面のｔｘｔ倍の顕微鏡写真である。 ＊ａＺは直径２０〜４０μｍの極めて大きい内部細孔を
有するビーズを示す従来のポリアクリロニトリル粒子（
ストイ、米国特許第４．１１０，５２９号、実施例２）
の断面の４４２倍の顕微鏡写真である。 第７図は不均一性の細孔構造を示す従来のポリアクリロ
ニトリル粒子（ストイ、米国特許第４．１１０．５２９
号、実施例２）の断面の５０倍の顕微鏡写真である。 第８図は不均一性のディスク状構造を示す従来のポリア
クリロニトリル粒子［マッモト（Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ）
　、米国特許第４．４８６．５４９号］の３４７倍の顕
微鏡写真である。 特許出願人　アメリカン・サイアナミド・カＦｊＧ．５ 手続補正書彷式） 平成２年３月９日 特許庁長官　　吉　田　文　毅　殿 ■．事件の表示 平成ｌ年特許願第３０２３１２号 ２．発明の名称 多孔性重合体ビーズおよびその製造法 ３．補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　アメリカン・サイアナミド・カンパニ４．代　
理　人　〒１０７ ５．補正命令の日付 平成２年２月２７日（発送日） ６．補正の対象 明細書の「図面の簡単な説明］の欄および図面（１）明
細書第３７頁２行〜第３８頁１３行の「第１図は・・・
・・・・（中略）・・・・・・７倍の顕微鏡写真である
。」を以下のとおり訂正する。 『　第１図は本発明の微細孔性重合体一共重合体ビーズ
の粒子表面についての粒子構造を示す５００倍の顕微鏡
写真であり、ビーズのスキンなし表面を図示している。 第２図は第１図の微細孔性ビーズの断面図で粒子断面に
ついての粒子構造を示す２０００倍の顕微鏡写真であり
、９７％の高い細孔容積及び均一で、非気泡性の構造を
示す。 第３図は本発明による重合体一共重合体ビーズの粒子断
面についての粒子構造を示す１．４４０倍の顕微鏡写真
であり、均一な直径の非気泡性細孔構造、９７％の細孔
容積及び実質的なマｌ−’Ｊツクス均一性を示す。 第４図は７５％の細孔容積の微細孔性の非気泡性構造を
示す従来のポリプロピレン発泡体（カストロ、米国特許
第４，５１９，９０９号）の断面であり、微細孔につい
て粒子構造を示す２０００倍の顕微鏡写真である。 第５図は外部表面上にスキンを有する非球形「ディスク
」状のビーズを示す従来のポリアクリロニトリル粒子（
ストイ、米国特許第４．１１０，５２９号、実施例ｌ）
の断面について粒子構造を示すＩｌｌ倍の顕微鏡写真で
ある。 第６図は直径２０〜４０μｍの極めて大きい内部細孔を
有するビーズを示す従来のポリアクリロニトリル粒子（
ストイ、米国特許第４．１　１　０．５２９号、実施例
２）の断面について粒子構造を示す４４２倍の顕微鏡写
真である。 第７図は不均一性の細孔構造を示す従来のポリアクリロ
ニトリル粒子（ストイ、米国特許第４，１１０．５２９
号、実施例２）の断面について粒子構造を示す５０倍の
顕微鏡写真である。 第８図は不均一性のディスク状構造を示す従来のポリア
クリロニトリル粒子［マツモト（Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ）
　、米国特許第４，４８６．５４９号］の粒子表面につ
いての粒子構造を示す３４７倍の顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機重合体または共重合体からなる実質的にスキン
   なしの高度に多孔性のビーズであつて、該ビーズが水中
   で実質的に非膨潤性であり、実質的に等方性であり、実
   質的に直径約５μｍ以上の細孔及び実質的に約１．５ｍ
   ｌ／ｇ以上の細孔容積を有することを特徴とする多孔性
   ビーズ。 ２、（ｉ）重合体または共重合体を重合体に対する溶媒
   及び非溶媒からなる混合物と混合して均一な溶液を生成
   させ； （ｉｉ）均一な溶液を液滴に分割し； （ｉｉｉ）液滴を随時不活性液体の存在下で冷却して相
   分離及び液滴中での重合体の固化を生じさせ；（ｉｖ）
   液滴をいずれかの不活性液体及び溶媒−非溶媒混合物か
   ら分離して等方性の多孔性ビーズを生成させる 工程からなる等方性の多孔性重合体の製造方法。