JPH02276828A - 水溶性ポリマー溶液からの着色体の除去法 - 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】 水溶性ポリマーはその多くの異なる特性用に用いられ及
び種々の用途に用いられる。このポリマーは増粘剤、結
合剤、フィルム形成剤、保水助剤、懸濁助剤、界面活性
剤、滑剤、保護コロイド、乳化剤、等として用いられ、
食品、化粧品、医薬品、ラテックス塗料、建設材、セラ
ミックのような用途及び多くの他の用途に用いられる。

水溶性ポリマーを用いる際遭遇する問題は汚染物、例え
ば望ましくない色及び塩の存在である。望ましくない色
の汚染は医薬産業に特に関する。

水溶性ポリマー、特にセルロースエーテル溶液の色はと
ても薄い黄色から金色もしくは褐色までさまざまであり
、溶液の濃度及び生成物中の着色体の量により異なる。

ある用途に対し、この色の存在は問題ではないが、他の
用途、特に医薬における錠剤コーティングにおいて着色
剤は面倒をおこす。低レベルが必要である用途において
残留色を除去もしくは減少させる方法を有することが望
ましい。

本発明は、水溶性ポリマーの水溶液を陰イオン交換樹脂
と接触させることによる、そのようなポリマーから望ま
しくない残留着色体を除去する方法である。

多糖エーテル、例えばセルロースエーテルを含んでなる
水溶液ポリマーの水溶液の色を脱色する、又は低下させ
るため本発明を用いてよい。特に、本発明は医薬産業に
おいて用いられる溶液の脱色において有効性を与える。

またこの方法は水溶性ポリマーの製造の間洗浄流の超遠
心により回収された水溶性高分子物質を脱色するために
用いてもよい、前記回収された溶液は、典型的にはかな
り着色されており、許容される生成物を形成するために
は脱色が必要である。さらに、本発明は水溶性ポリマー
溶液から他の望ましくない物質、例えば少量の塩の除去
に有効である。

本発明において特に重要である水溶性ポリマーは水溶性
多糖エーテルを含んでなる。多糖エーテルは多糖のエー
テル化された生成物である。具体的多糖は、セルロース
；天然ゴム、例えばアラビアゴム、キサンタン、及びグ
アー；デキストラン；及びスターチを含む、セルロース
が好ましい多糖である。そのようなエーテルの例は、セ
ルロースエーテル、例えばアルキルセルロースもしくは
ヒドロキシアルキルアルキルセルロース、メチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルメチルセルロース、エチルメチルセルロース、
ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルメチルセルロース
、ヒドロキシエチルセルロース、及びヒドロキシプロピ
ルセルロースを含む。

本発明において用いられる他の有効な樹脂は、ビーズ形
状の吸着性、多孔質、後硬化した樹脂である。この吸着
性、多孔質、後硬化した樹脂は、膨潤した官能化樹脂の
後硬化及び転移を触媒化するに有効な条件下で膨潤状態
の官能価樹脂をフリーデルタシフト触媒と接触させるこ
とにより製造される。そのような高分子後硬化した吸着
性樹脂の例は米国特許筒４．２６３，４０７号に教示さ
れている。

本発明において有効な陰イオン交換樹脂は、典型的には
強塩基四級アンモニウム基又は弱塩基アミノ基である置
換基を有する。この置換基がアルキル四級アンモニウム
塩である場合、この物質は強塩基陰イオン交換樹脂とし
て公知である。置換基がアミンもしくはアルキルアミン
基である場合、この物質は弱塩基樹脂として公知である
。弱塩基樹脂は未変化もしくは遊離塩基形状で有効であ
る。

強塩基樹脂はクロリドもしくはヒドロキシドカウンター
イオンと共に有効であり、クロリドもしくはヒドロキシ
トイオン形としてイオン交換分野において公知である。

また、好適な鉱酸、例えば塩酸及び硫酸（塩酸が好まし
い）との弱塩基樹脂の相互作用により形成される弱塩基
樹脂のアンモニウム塩形状を用いることが有効であると
わかった。

陰イオン交換樹脂は水溶液の色を低下させるが、好まし
くはこの樹脂は大きな内部孔サイズを有する。従って、
概してマクロ孔質樹脂がゲルタイプ樹脂より好ましい０
通常、好適な樹脂はスチレン−ジビニルベンゼンマトリ
ックスを有し、例えばＤＯＷＥＸ＠　５ＢＲ−Ｐ（Ｔｈ
ｅ　ｎｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙの商標
）強塩基ゲル樹脂、ＤＯＷＥＸＸ　１１強塩基ゲル樹脂
、ＤＯＷＥＸＭＷＡ−１弱塩基マクロ孔質樹脂、及びＤ
ＯＷＥＸ　ＭＳＡ−１強塩基マクロ孔質樹脂である。

他の好適な樹脂は以下の樹脂を含む：スチレンージビニ
ルベンゼンマトリックスを有する樹脂、例えばＡＭＢＥ
ＲＬ４ＴＥ＠　ＩＲＡ−９３（Ｒｏｈｓ＋　Ｈａａｓ　
Ｃｏａ＋ｐａｎｙの商標）弱塩基マクロ網状スチレン−
ジビニルベンゼン樹脂；アクリル−ジビニルベンゼンマ
トリックス、例えばＡＭＢＥＲＬＩＴＥ　ＩＲＡ−９５
８強塩基マクロ網状アクリル−ジビニルベンゼン樹脂；
エポキシ樹脂ベースポリマー、例えばＤＯＷＥＸ　ＷＧ
Ｒ−２エポキシアミンマトリツクスを有する中程度塩基
樹脂。

もちろんこれらの樹脂に相当するものが多くある。

本発明の好ましい樹脂はＤＯＷｔｉＸ　ＭＷＡ−１弱塩
基マクロ孔質樹脂及びＤＯＷＥＸ　ＭＳＡ−１強塩基マ
クロ孔質樹脂である。

陰イオン交換樹脂が強塩基樹脂又は弱塩基樹脂のアンモ
ニウム塩である場合、システム内にカウンターイオン又
はアニオンが存在する。このカウンターイオンはクロリ
ド、ヒドロキシド、又はスルフェートアニオンである。

高ｐＨレベルを避けるべきような溶液の脱色において、
クロリドが好ましいアニオンである。クロリドは水溶性
ポリマー溶液において最も一般的にみられるので好まし
い。

ヒドロキシドカウンターイオンを有する強塩基樹脂の使
用は、脱イオン化並びに色除去が望ましい場合、陰イオ
ン交換カラムにおいて二段階脱塩工程の％として機能可
能である。そのような配列は追加陰イオン交換カラムの
必要性を排除する。

水溶液から望ましくない物質、例えば着色剤、塩等を除
去するため、まずカラムに陰イオン交換樹脂を充填し、
次いで水で洗浄する。必要により、適当な溶液による処
理によりカラムを正しい陰イオン形状に変える０例えば
、以下の溶液をカラムに通すことにより強塩基樹脂の前
処理を行ってよい：樹脂のヒドロキシド形を与えるため
４パーセント水酸化ナトリウム溶液；樹脂のクロリド形
を与えるため１５パーセント塩化ナトリウム溶液；樹脂
のクロリド形を与えるため６パーセント塩酸溶液；樹脂
のスルフェート形を与えるため４パーセント硫酸溶液。

弱塩基樹脂を用いて正しい陰イオン形にカラムを変える
ため、例えば以下の溶液でカラムを洗浄する：樹脂の塩
化アンモニウム塩形を与えるため６バーセント塩酸溶液
；又は樹脂の硫酸アンモニウム塩形を与えるため４パー
セント硫酸溶液、これらの値は単なる例であり、限定す
るものではない。次いでカラムを水で洗い過剰のイオン
を除去する。最後に、所望のＰＪ見偽色レベル得られる
流速でカラムに水溶性ポリマー溶液を通す。

この流速及び用いるカラムのサイズは、溶液中の着色剤
の量、用いる樹脂及び所望の脱色の量により異なる。こ
れらのパラメーターの各々の正確な値は所望の結果にあ
うよう調節しなければならない。通常、脱色の量は溶液
と樹脂の接触時間により異なり、接触時間が長いほどよ
り脱色された溶液が得られる。与えられた脱色量に対し
、必要な接触時間は流速及びカラムサイズの多くの組み
合せにより達成される。典型的には、流速はｏ、ｏｏｉ
〜１０．Ｏｇｐｍ／ｆｔ”（０，０４〜４０７．５１　
／ａｋｉｎ−ｒｒｆ）　、好ましくは０．１〜１．５　
ｇｐｍ／　ｆ　ｔ”　（４，１〜６１．１ｆ　／ｗｉｎ
　・ボ）である。

この方法は典型的には１５〜３５°Ｃの周囲温度におい
て行なわれる。５０〜６０’Ｃの高温は有効であるが、
高温ではある種の水溶性ポリマーは沈殿又はゲル化する
。このゲル化又は沈殿はカラムの閉塞をおこし、それに
よりカラムを通る水溶液の流れを妨げる。水溶性ポリマ
ーのゲル化の心配がない場合には高温も実行できる。

水溶性ポリマー溶液は前記いずれのエステル化多糖を含
んでよいが、主要な問題は溶液の粘度、ｐＨ１及び塩濃
度である。この溶液は、カラムに水溶液を通すため過剰
なカラム圧を加えなければ都合のよい流速が得られない
ほど粘稠であるべきではない、典型的には許容される圧
力は５〜３００ｐｓ　１（１３６〜２１７０ｋＰａ）、
好ましくは４０〜８０ｐｓｉａ（３７７〜６５３ｋＰａ
）である。

溶液のｐｕもこの方法の有効性の一因子である。

溶液のｐｔｔが低すぎる場合、この方法の効率は低下す
る。さらに、用いる樹脂が弱塩基のアンモニウム塩であ
る場合、水溶性ポリマーによる樹脂の急速な脱プロトン
化を避けるためｐＨを約７以下に保つことが有利である
。従って、溶液の好ましいｐＨは通常４〜７の間である
。

溶液の塩含量は、塩が脱色工程を妨害しない程度に低く
なければならない、１〜２重量パーセントはどの塩含量
が許容され、好ましい値はこのレベル以下である。さら
に、水溶性ポリマー溶液中に含まれる少量の塩を除去す
るためこの方法を用いてもよい。

望ましくない物質を除去するカラムの能力が消失した場
合又は少なくとも除去が望ましいレベルでない場合、カ
ラム内の樹脂を再生し再使用する。

再生の最初の工程はカラムを水で洗うことである。

次いでカラムを種々の試薬で処理する。この試薬はたま
った着色体を樹脂から除去し、樹脂の能力を有効なレベ
ルにもどす特性を有する０例えば、望ましくない物質が
セルロースエーテル溶液中の着色体である場合、たまっ
た着色体をカラムから単離するため１０〜２６重量パー
セントの塩溶液、又は１〜１０重量パーセント、好まし
くは２〜４重量パーセントの水酸化ナトリウムもしくは
鉱酸溶液のいずれかを用いてよい。好ましい再生工程は
カラムを鉱酸、特に塩酸により処理することである。

これはカラムを再生すること及び弱塩基樹脂を用いる場
合酸が次のサイクルの前に樹脂を再生する両方の利点を
有する。

典型的には、酸を用いてカラムを再生するためカラムの
効率をもどすに有効な時間をかけて２倍体積の１〜１０
重量パーセント塩酸をカラムに通すが、４〜６重量パー
セントが好ましい。これは４５分〜２時間かかる。次い
で水によりカラムから酸を除き、カラムを再び使用でき
るようにする。この再生工程は通常周囲温度において行
なわれる。

この他に、用いる温度がこの工程に用いられる樹脂の温
度上限を越えない限り高温を用いてよい。

２、５　ｃｔａ　ｘ　３０ｃｍ０カラムに樹脂を充填し
、１０重量パーセント、粗ヒドロキシプロピルメチルセ
ルロース溶液を精製するために用いる。この粗ポリマー
溶液は２重量パーセントにおいて約５　ｃｐｓの粘度を
有する。この粗溶液の色は、Ｈｕｎｔｅｒ　Ｌａｂ　Ｍ
ｏｄｅｌＤ２５光学センサーで測定したところｐＨ７に
おいて濾過した２重量パーセント溶液について４８　Ｍ
ＰＨＡユニット（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｕｂｌｉｃ　Ｈ
ｅａｌｔｈ　Ａｓ５ｏｃｉａｔｉｏｎ）の値であった。

　ＡＰＨＡユニットはＨｕｎｔｅｒ　Ｌａｂ　Ｍａｄｅ
ｌＤ２５光学センサーの使用及びｒｓｔａｎｄａｒｄｓ
　ＭｅｔｈｏｄＭａｎｎｕａｌ　　：　　Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ、　　Ｃｈｅｍｉｃａｌ、　　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａ
ｌａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ−Ｗａｓｔｅ　
Ｗａｔｅｒ　Ｊ　１６版に示された分析標準により決め
られる。この装置により数値が低いと溶液中に存在する
着色剤は少ない。例えば、蒸留水は０の数値を有する。

上記方法を多数の陰イオン交換樹脂サンプル、例えばＡ
、Ｂ、Ｃ，・・・Ｊの各々に対し行なう、このサンプル
の各々に対し、樹脂１２（ｌｄをカラム入れ、この樹脂
を約２ベツド体積（１ベツド体積−１２０ｄ）の水で洗
浄する。その後のカラム処理を以下に示す、約０．２７
ｇｐｍ／ｆｔ”（ｌｌｊ！／５ｉｎ−ｒｒｆ）の流速で
ポリマー溶液をカラムに通す。１時間後、２０分間サン
プルを集める。このサンプルを２重量パーセント溶液に
稀釈し、濾過し、ｐＨ７に調節し、色を測定する。

Ａ、ＤＯＷＥＸ　ＭＷＡ−１、弱塩基マクロ孔質１，１
−ｔｚノン−ビニルベンゼン樹脂を遊離塩基形で用いる
。

Ｂ、　ＤＯＷＢＸ　ＭＷＡ−１、弱塩基マクロ孔質、ス
チレン−ジビニルベンゼン樹脂を塩化アンモニウム塩形
で用いる。この塩形は乾燥樹脂を６バーセント塩酸に懸
濁することにより形成される。

Ｃ０ＤＯＷＥＸ　ＭＳＡ−１、強塩基マクロ孔質スチレ
ン−ジビニルベンゼン樹脂をヒドロキシドカウンターイ
オン形で用いる。このカウンターイオン形はカラムを３
ベツド体積の４パーセント水酸化ナトリウムで洗浄し、
次いで３ベツド体積の水で洗浄することにより形成され
る。

Ｄ、　ＤＯＷＥＫ　ＭＳ＾−１、強塩基マクロ孔質スチ
レン−ジビニルベンゼン樹脂をスルフェートカウンター
イオン形で用いる。このカウンターイオン形はカラムを
３ベツド体積の６パーセント硫酸で洗浄し、次いで３ベ
ツド体積の水で洗浄することにより形成される。

８１口０ＷＥＸ　ＭＳＡ−１、強塩基マクロ孔質スチレ
ン−ジビニルベンゼン樹脂をクロリドカウンターイオン
形で用いる。この樹脂はカウンターイオン形で得られ、
そのまま用いる。

Ｆ、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ　ＩＲＡ−９３、弱塩基マクロ
網状スチレン−ジビニルベンゼン樹脂を塩化アンモニウ
ム塩形で用いる。カラムにこの樹脂を充填する前に、こ
の塩形は乾燥樹脂を６パーセント塩酸に懸濁することに
より形成される。

ｃ、　ｏｏｗＥｘ　１１、残塩酸ゲルスチレンージビニ
ルベンゼン樹脂をクロリドカウンターイオン形で用いる
。この樹脂はカウンターイオン形で得られ、そのまま用
いる。

Ｈ，ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ　ＩＲＡ−９５８、強塩基マク
ロ網状アクリル−ジビニルベンゼン樹脂をクロリドカウ
ンターイオン形で用いる。この樹脂はカウンターイオン
形で得られそのまま用いる。

Ｉ　、ＤＯＷＥＸ　ＭＲ−３、混合樹脂ベツド（ヒドロ
キシドカウンターイオン形で用いる口０ＷＥＸ　ＳＢＲ
，残塩酸ゲルスチレンージビニルベンゼン樹脂及び水素
カウンターイオン形のＤＯＷＥＸ　ＨＣＲ−Ｓ、強酸陽
イオン交換スチレン−ジビニルベンゼン樹脂を含む）。

この樹脂はカウンターイオン形で得られ、そのまま用い
る。

Ｊ、　ＤＯＷＥＸ　ＷＧＲ−２、塩化アンモニウム塩形
で用いられる中程度塩基、エポキシアミン樹脂、カラム
に樹脂を充填する前に、乾燥樹脂を６パーセント塩酸に
懸濁することにより塩形を形成する。

サ　ン　プ　ル　　　カーーＡＰＨＡユニ　トＡ　　　
　　　　　　　　１９ Ｂ　　　　　　　　　　　１９ Ｃ１９ Ｄ　　　　　　　　　　　２１ Ｅ　　　　　　　　　　　２２ Ｆ　　　　　　　　　　　２３ Ｇ　　　　　　　　　　　２４ Ｈ２４ Ｊ　　　　　　　　　　　３３ 粗セルロースエーテル溶液　　　４８ 蒸　　　　留　　　　水　　　　　　　　　Ｏ上記表よ
り明らかなように、粗セルロースエーテル溶液を陰イオ
ン交換樹脂を含むイオン交換カラムに通すことにより、
この溶液から着色体が回収される。例えば、セルロース
エーテル溶液をカラムに通す前に、粗セルロースエーテ
ル溶液は４８ＡＰＨＡユニツトの値を有するが、ＤＯＷ
ＥＸ　ＮＷＡ−１陰イオン交換樹脂を含むカラムに通し
たサンプルは１９ＡＰＨ＾ユニツトの値を有する（サン
プルＡ）。

直径２インチ（５Ｃ１１）　Ｘ長さ３０フイート（９，
１ｍ）のカラムにＤＯＷＥＸマクロ孔質ＭＷＡ−１樹脂
を充填する。このカラムを脱イオン水５０ボンド（２２
，７ｋｇ）で逆流置換する。この樹脂を上流方向に約２
２１ｂｓ／ｈｒ　（１０ｋｇ／ｈｒ）において６パーセ
ント）ＩＣｊ！　４０１ｂｓ　（１８，２ｋｇ）でプロ
トン化する。上流方向に約２２１ｂｓ／ｈｒ　（１０ｋ
ｇ／ｈｒ）において水５０１ｂｓ（２２，７ｋｇ）で酸
を除く０次いで２パーセント溶液で１．６　ｃｐｓの粘
度を有する１３パーセントセルロースエーテル溶液を超
遠心により洗浄流から回収する０回収したセルロースエ
ーテル溶液を濃ＨＣ２でＰＨ５，３に調節する０回収し
たセルロースエーテル溶液を１．３　ｇｐｍ／　ｆ　ｔ
”　（５３，Ｏｊ！　／　ａｋｉｎ−ｒｒｆ）でカラム
に流す（下流）。

１１０１ｂｓ　（５０ｋｇ）の溶液をカラムニ通した後
、このカラムを水５０１ｂｓ（２２，７ｋｇ）でみたし
、６バーセントＨＣｊ！４０１ｂｓ（１８，２ｋｇ）で
再生し、次いで水５０１ｂｓ（２２，７ｋｇ）でみたす
０色を除去するためこのカラムを再び用いる。この操作
を数回繰り返す。これは約２５℃で行なう。

持果 粗セルロースエーテル溶液をカラムに通した後、サンプ
ルを取り出す、このサンプルを４９０ｎｍにおいてＢａ
ｕｓｃｈ　＆　Ｌｏｓｂ　５ｐｅｃｔｒｏｎｉｃ　２０
を用いて測定する０回収したサンプルにおいて、着色体
の９３パーセントが溶液から除去された。

五主−セルロースエーール る 例１のＮ１１２と同じイオン交換装置を用い、ＤＯＷＥ
Ｘ肚＾−１樹脂１３００　ｇをカラムに充填する。この
カラムを脱イオン水約５ガロン（１８，９Ｎ）で逆流置
換する。この樹脂を６バーセントＨＣ１４０１ｂｓ　（
１８，２ｋｇ）でプロトン化する。樹脂のプロトン化の
滞留時間を与えるためＨＣｊ！をカラムにゆっくり通す
、残留酸は水で除去する。

２パーセント溶液で約３．５　ｃｐｓの粘度を有するヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース９．１パーセント溶
液を、脱イオン水２２５１ｂｓ（１０２，３ｋｇ）にヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース２５１ｂｓ（１１，
４ｋｇ）を加え、次いで３時間撹拌することにより形成
する。この溶液を下流方向に１．１１ｇｐ鴎／ｒｔ”（
４５，２１゜／ｎ＋１ｎ−ｎ？）で上流カラムに流す、
溶液をカラムに通した後、ヒドロキシプロピルメチルセ
ルロース溶液のサンプルを集める。

ヒドロキシプロピルメチルセルロース溶液ヲカラムに通
した後、二〇カラムを再生する。カラムを水５０１ｂｇ
（２２，７ｋｇ）でみたし、６バーセントＨ（／！４０
１ｂｓ（１８，２ｋｇ）を上流方向にカラムに通す。上
流方向の水５０１ｂｓ（２２，７ｋｇ）でカラムから酸
を除く。

このカラムは再び用いることができる。これは約２５°
Ｃで行なう。

ヒドロキシプロピルメチルセルロースのサンプルを集め
る。サンプルを陰イオン交換カラムに通した後、この色
は１４．７ＭＰＨＡユニットであった。ヒドロキシプロ
ピルメチルセルロース溶液ヲカラムに通す前は、この溶
液はＨｕｎｔｅｒ　Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｅｒで測定した
ところ６０ＭＰＨＡユニットの色を有していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水溶性多糖エーテルを含む水溶液から着色体を除去
   する方法であって、水溶性ポリマー溶液を陰イオン交換
   樹脂を含むイオン交換樹脂と接触させることを含んでな
   る方法。 ２、陰イオン交換樹脂がエポキシ樹脂ポリマー、アクリ
   ルベースコポリマー、又はスチレン−ジビニルベンゼン
   のコポリマー組成物より得られる、請求項１記載の方法
   。 ３、陰イオン交換樹脂が弱塩基樹脂又は強塩基樹脂であ
   る、請求項１記載の方法。 ４、陰イオン交換樹脂がマクロ孔質樹脂又はゲルタイプ
   樹脂である、請求項１記載の方法。 ５、エポキシ樹脂ポリマーをエポキシアミンコポリマー
   より製造する、請求項２記載の方法。 ６、アクリルベースコポリマーをアクリルージビニルベ
   ンゼンコポリマーより製造する、請求項２記載の方法。 ７、樹脂が強塩基スチレン−ジビニルベンゼンゲルタイ
   プ樹脂及び強酸陽イオン交換スチレン−ジビニルベンゼ
   ン樹脂を含む樹脂の混合層である、請求項１記載の方法
   。 ８、水溶性多糖エーテルがアラビアゴム、キサンタンゴ
   ム、グアーゴム、デキストラン、スターチ又はセルロー
   スエーテルである、請求項１記載の方法。 ９、セルロースエーテルがアルキルセルロース、ヒドロ
   キシアルキルアルキルセルロース、メチルセルロース、
   ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチ
   ルメチルセルロース、エチルメチルセルロース、ヒドロ
   キシエチルヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒド
   ロキシエチルセルロース、又はヒドロキシプロピルセル
   ロースである、請求項１記載の方法。 １０、イオン交換樹脂がマクロ孔質強塩基スチレン−ジ
   ビニルベンゼン樹脂である陰イオン交換樹脂である、請
   求項１記載の方法。