JPH04358532A - ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法 - Google Patents
ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法Info
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- JPH04358532A JPH04358532A JP1999591A JP1999591A JPH04358532A JP H04358532 A JPH04358532 A JP H04358532A JP 1999591 A JP1999591 A JP 1999591A JP 1999591 A JP1999591 A JP 1999591A JP H04358532 A JPH04358532 A JP H04358532A
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Landscapes
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- Colloid Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明により製造されるハイドロ
ゲルは、沸騰水でも溶解せず、かつ、機械的物性と透明
性に優れており、主として生体材料や高機能性材料とし
て利用される。
ゲルは、沸騰水でも溶解せず、かつ、機械的物性と透明
性に優れており、主として生体材料や高機能性材料とし
て利用される。
【0002】
【従来の技術】ハイドロゲルは大量の水を含有するゲル
状物質の総称であり、生体親和性に富み、生体・医用材
料への応用が期待されている。代表的な親水性ポリマー
であるポリビニルアルコール(以下PVAと略記するこ
とがある)は、耐薬品性、ガス透過性、耐バクテリア性
に優れた材料であり、血液透析膜など使用されている。 しかし、ハイドロゲルへの応用にはいくつかの問題があ
り、実用例がない。
状物質の総称であり、生体親和性に富み、生体・医用材
料への応用が期待されている。代表的な親水性ポリマー
であるポリビニルアルコール(以下PVAと略記するこ
とがある)は、耐薬品性、ガス透過性、耐バクテリア性
に優れた材料であり、血液透析膜など使用されている。 しかし、ハイドロゲルへの応用にはいくつかの問題があ
り、実用例がない。
【0003】PVAの水溶液に放射線を照射すると、線
量とともに粘度が上昇し、プリン状のハイドロゲルとな
ることは古くから知られている。このハイドロゲルは、
単にPVA水溶液に放射線を照射するだけで製造でき、
他の化合物を使用しないため、極めて安全であり、透明
性に優れるという特徴がある。しかし、このハイドロゲ
ルは、脆くて壊れやすいという問題があった。また、水
で膨潤させたPVAフィルムを放射線照射する方法も知
られているが、この方法で調整したハイドロゲルの機械
的性質も不十分であり、放射線によるPVAハイドロゲ
ルの製造は、実用的なものではないと考えられていた。 放射線法の欠点を解決する方法として、PVA水溶液の
凍結低温結晶化法、反復凍結・解凍法、凍結・部分脱水
法、凍結乾燥法など放射線を用いないハイドロゲルの製
造方法が提案された。一例をあげると、凍結低温結晶化
法はPVA濃厚水溶液を凍結させた後、5℃などの低温
で徐々にPVAの微結晶を成長させる方法である。水溶
液の凍結結晶化は物理的橋かけであり、PVA分子鎖間
に化学結合がないため、70℃以上の高温で融解すると
いう欠点があった。さらに、得られるハイドロゲルは白
濁した不透明なものであった。透明性を改善する方法と
して、水の替わりに水とジメチルスルフォキシドの混合
溶媒を使用する方法が提案されたが、この場合も本質的
には物理的な橋かけであり、高温では融解し、例えばソ
フトコンタクトレンズへ応用する場合、熱水で滅菌する
ことができなかった。しかも、ジメチルスルフォキシド
をもちいるため、この除去に長時間の水への置換を必要
とするし、凍結・結晶化にも多大のエネルギーと時間を
要するという問題もある。
量とともに粘度が上昇し、プリン状のハイドロゲルとな
ることは古くから知られている。このハイドロゲルは、
単にPVA水溶液に放射線を照射するだけで製造でき、
他の化合物を使用しないため、極めて安全であり、透明
性に優れるという特徴がある。しかし、このハイドロゲ
ルは、脆くて壊れやすいという問題があった。また、水
で膨潤させたPVAフィルムを放射線照射する方法も知
られているが、この方法で調整したハイドロゲルの機械
的性質も不十分であり、放射線によるPVAハイドロゲ
ルの製造は、実用的なものではないと考えられていた。 放射線法の欠点を解決する方法として、PVA水溶液の
凍結低温結晶化法、反復凍結・解凍法、凍結・部分脱水
法、凍結乾燥法など放射線を用いないハイドロゲルの製
造方法が提案された。一例をあげると、凍結低温結晶化
法はPVA濃厚水溶液を凍結させた後、5℃などの低温
で徐々にPVAの微結晶を成長させる方法である。水溶
液の凍結結晶化は物理的橋かけであり、PVA分子鎖間
に化学結合がないため、70℃以上の高温で融解すると
いう欠点があった。さらに、得られるハイドロゲルは白
濁した不透明なものであった。透明性を改善する方法と
して、水の替わりに水とジメチルスルフォキシドの混合
溶媒を使用する方法が提案されたが、この場合も本質的
には物理的な橋かけであり、高温では融解し、例えばソ
フトコンタクトレンズへ応用する場合、熱水で滅菌する
ことができなかった。しかも、ジメチルスルフォキシド
をもちいるため、この除去に長時間の水への置換を必要
とするし、凍結・結晶化にも多大のエネルギーと時間を
要するという問題もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のPV
Aハイドロゲルの課題を一挙に解決するものであり、沸
騰水中でも溶解せず、機械的物性と透明性に優れ、かつ
、不純物のない極めて安全なPVAハイドロゲルの製造
方法を提供する。
Aハイドロゲルの課題を一挙に解決するものであり、沸
騰水中でも溶解せず、機械的物性と透明性に優れ、かつ
、不純物のない極めて安全なPVAハイドロゲルの製造
方法を提供する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の放
射線法によるPVAハイドロゲルの問題点である機械的
性質について鋭意追及した結果、放射線法によるPVA
ハイドロゲルを一度乾燥し、その後水に浸漬すると水を
吸収し透明なハイドロゲルとなることを見出した。更に
、夢想だにしなかったことであるが、かくして得られた
ハイドロゲルが極めて強靱で、かつ、耐熱性にすぐれて
いることを見出し、本発明を完成するに至った。
射線法によるPVAハイドロゲルの問題点である機械的
性質について鋭意追及した結果、放射線法によるPVA
ハイドロゲルを一度乾燥し、その後水に浸漬すると水を
吸収し透明なハイドロゲルとなることを見出した。更に
、夢想だにしなかったことであるが、かくして得られた
ハイドロゲルが極めて強靱で、かつ、耐熱性にすぐれて
いることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0006】本発明は、PVA水溶液に放射線を照射し
た後、該水溶液を脱水乾燥し、得られたPVA固体を水
に漬けることを特徴とする耐熱性及び機械的性質に優れ
たPVAハイドロゲルの製造方法に関する。本発明にし
たがって使用されるPVAの重合度は、1,000〜3
,000が好ましい。本発明によるハイドロゲルは、放
射線によってPVA分子間に化学的な橋かけが生成する
のであり、放射線橋かけは重合度が大きいほど効率よく
進行するので、重合度が1,000以下の低分子量PV
Aでは、大量の放射線を照射する必要があり、経済性に
欠ける。また、PVA水溶液の粘度は、PVAの重合度
の増大とともに増加するため、重合度が3,000以上
のPVAでは、水溶液の粘度が高く、取り扱いに不便で
ある。PVAのケン化率は、98%以上のものが好まし
い。PVA水溶液のPVA濃度は10〜40%である。 10%以下の濃度では、照射後脱水乾燥の過程に多大の
エネルギーを必要とし、経済性に欠ける。40%以上で
は水溶液の粘度が高すぎ、操作に不便である。照射線量
は、PVAの重合度と濃度に依存するが、10〜50k
Gyである。照射温度は特に限定する必要はないが、P
VA水溶液が凍結する温度以上であり、好ましくは10
〜30℃である。線量率については特に限定する必要は
ない。照射雰囲気は限定する必要がないが、酸素濃度が
低いほど照射線量を小さくすることができる。放射線源
としては、コバルト60からのγ線や電子線、X線が使
用できる。
た後、該水溶液を脱水乾燥し、得られたPVA固体を水
に漬けることを特徴とする耐熱性及び機械的性質に優れ
たPVAハイドロゲルの製造方法に関する。本発明にし
たがって使用されるPVAの重合度は、1,000〜3
,000が好ましい。本発明によるハイドロゲルは、放
射線によってPVA分子間に化学的な橋かけが生成する
のであり、放射線橋かけは重合度が大きいほど効率よく
進行するので、重合度が1,000以下の低分子量PV
Aでは、大量の放射線を照射する必要があり、経済性に
欠ける。また、PVA水溶液の粘度は、PVAの重合度
の増大とともに増加するため、重合度が3,000以上
のPVAでは、水溶液の粘度が高く、取り扱いに不便で
ある。PVAのケン化率は、98%以上のものが好まし
い。PVA水溶液のPVA濃度は10〜40%である。 10%以下の濃度では、照射後脱水乾燥の過程に多大の
エネルギーを必要とし、経済性に欠ける。40%以上で
は水溶液の粘度が高すぎ、操作に不便である。照射線量
は、PVAの重合度と濃度に依存するが、10〜50k
Gyである。照射温度は特に限定する必要はないが、P
VA水溶液が凍結する温度以上であり、好ましくは10
〜30℃である。線量率については特に限定する必要は
ない。照射雰囲気は限定する必要がないが、酸素濃度が
低いほど照射線量を小さくすることができる。放射線源
としては、コバルト60からのγ線や電子線、X線が使
用できる。
【0007】本発明は、PVA水溶液に放射線を照射し
、乾燥し、しかる後に、該乾燥物を水に浸漬し、ハイド
ロゲルとする方法である。したがって、照射後該容器に
入った状態で乾燥と水浸漬を行うことができ、容器の形
状を選ぶことによりハイドロゲル成形品、例えばコンタ
クトレンズを製造することができる。また、照射後のP
VA水溶液を噴霧乾燥すれば、ハイドロゲル粉体を製造
することができ、紡糸すれば繊維状のハイドロゲルも製
造できる。さらに、照射後のPVA水溶液を流延し、乾
燥すればフィルム状のハイドロゲルを製造することがで
きる。
、乾燥し、しかる後に、該乾燥物を水に浸漬し、ハイド
ロゲルとする方法である。したがって、照射後該容器に
入った状態で乾燥と水浸漬を行うことができ、容器の形
状を選ぶことによりハイドロゲル成形品、例えばコンタ
クトレンズを製造することができる。また、照射後のP
VA水溶液を噴霧乾燥すれば、ハイドロゲル粉体を製造
することができ、紡糸すれば繊維状のハイドロゲルも製
造できる。さらに、照射後のPVA水溶液を流延し、乾
燥すればフィルム状のハイドロゲルを製造することがで
きる。
【0008】照射後のPVA水溶液を脱水乾燥する過程
は、本発明の重要な要素であり、この乾燥過程を経るこ
とにより、放射線法PVAハイドロゲルが耐熱性と機械
的性質の飛躍的向上をもたらすのであるが、この乾燥過
程でいかなる化学変化あるいは物理的変化が起きている
かは不明である。しかしながら、この乾燥過程で前述の
驚異的ともいえる物性の向上が発現する。更に興味ある
ことは、この乾燥には特別の乾燥操作は不要であり、通
常の工業界で一般的に使われる操作を適用すればよく、
特に限定する必要はない。
は、本発明の重要な要素であり、この乾燥過程を経るこ
とにより、放射線法PVAハイドロゲルが耐熱性と機械
的性質の飛躍的向上をもたらすのであるが、この乾燥過
程でいかなる化学変化あるいは物理的変化が起きている
かは不明である。しかしながら、この乾燥過程で前述の
驚異的ともいえる物性の向上が発現する。更に興味ある
ことは、この乾燥には特別の乾燥操作は不要であり、通
常の工業界で一般的に使われる操作を適用すればよく、
特に限定する必要はない。
【0009】乾燥して得られたPVA固体を水に漬ける
過程は、通常の工業界で一般的に使用される操作を適用
すればよく、特に限定する必要はない。さらに、この過
程において、殺菌剤等の医薬品水溶液を使用すれば、該
医薬品がハイドロゲル中に取込まれ、医薬品を含むハイ
ドロゲルとなる。このハイドロゲルは、徐放性ハイドロ
ゲルとして利用できる。
過程は、通常の工業界で一般的に使用される操作を適用
すればよく、特に限定する必要はない。さらに、この過
程において、殺菌剤等の医薬品水溶液を使用すれば、該
医薬品がハイドロゲル中に取込まれ、医薬品を含むハイ
ドロゲルとなる。このハイドロゲルは、徐放性ハイドロ
ゲルとして利用できる。
【0010】
【実施例】以下に実施例をもって本発明の効果を説明す
る。
る。
【0011】実施例1
(株)クラレ製PVA(クラレポバールPVA−117
)20グラムと水80グラムを300ccのガラス製三
角フラスコに取り、121℃のオートクレープを用いて
20分間加熱しPVAを溶解した。PVA水溶液の温度
が約80℃に下がった時、PVA水溶液を周囲をガラス
で囲んだガラス板上に厚さ2.5mmになるよう流延し
、室温で一晩放置した。翌朝、PVA水溶液の上をサラ
ンラップでカバーして電子線を20kGy照射した。 照射は加速電圧が2MV、ビーム電流1mAで行った。 照射後ガラス板ごと40℃の電気乾燥器で一晩乾燥し、
フィルム状のPVAを得た。このフィルムを1lの蒸留
水中に48時間漬け、PVAハイドロゲルを得た。本ハ
イドロゲルの性質を表に示した。引張強さと伸びは、引
張試験機を用い、温度25℃、湿度65%の条件下で、
引張速度100mm/分で引張試験を行い測定した。融
解温度は、ハイドロゲルの入った水を約1℃/5分の速
度で加熱し、ハイドロゲルが融解した時の水の温度から
求めた。沸騰水で融解しないサンプルは121℃のオー
トクレープで15分加熱し、融解していない場合、融解
温度を、>120℃とした。含水率はサンプルを真空乾
燥器で乾燥し、次式から求めた。
)20グラムと水80グラムを300ccのガラス製三
角フラスコに取り、121℃のオートクレープを用いて
20分間加熱しPVAを溶解した。PVA水溶液の温度
が約80℃に下がった時、PVA水溶液を周囲をガラス
で囲んだガラス板上に厚さ2.5mmになるよう流延し
、室温で一晩放置した。翌朝、PVA水溶液の上をサラ
ンラップでカバーして電子線を20kGy照射した。 照射は加速電圧が2MV、ビーム電流1mAで行った。 照射後ガラス板ごと40℃の電気乾燥器で一晩乾燥し、
フィルム状のPVAを得た。このフィルムを1lの蒸留
水中に48時間漬け、PVAハイドロゲルを得た。本ハ
イドロゲルの性質を表に示した。引張強さと伸びは、引
張試験機を用い、温度25℃、湿度65%の条件下で、
引張速度100mm/分で引張試験を行い測定した。融
解温度は、ハイドロゲルの入った水を約1℃/5分の速
度で加熱し、ハイドロゲルが融解した時の水の温度から
求めた。沸騰水で融解しないサンプルは121℃のオー
トクレープで15分加熱し、融解していない場合、融解
温度を、>120℃とした。含水率はサンプルを真空乾
燥器で乾燥し、次式から求めた。
【0012】含水率=(W1 −W2 )/W1 ×1
00W1 は乾燥前の重量、W2 は乾燥後の重量膨潤
率は、含水率測定で乾燥したサンプルを水に4日間漬け
、十分に膨潤したサンプルの重量W3 を測定し、W3
/W2 を膨潤率とした。W2 は4)の乾燥後の重
量である。ゲル分率は、乾燥したサンプルを200メッ
シュのステンレス鋼で包み、水を抽出溶媒としたソック
スレー抽出装置で24時間抽出し、次式から求めた。
00W1 は乾燥前の重量、W2 は乾燥後の重量膨潤
率は、含水率測定で乾燥したサンプルを水に4日間漬け
、十分に膨潤したサンプルの重量W3 を測定し、W3
/W2 を膨潤率とした。W2 は4)の乾燥後の重
量である。ゲル分率は、乾燥したサンプルを200メッ
シュのステンレス鋼で包み、水を抽出溶媒としたソック
スレー抽出装置で24時間抽出し、次式から求めた。
【0013】ゲル分率=W4 /W5 ×100W4
は抽出前の乾燥重量、W5 H抽出後の乾燥重量比較例
1 実施例1と全く同様にしてクラレポバールPVA−11
7の20%水溶液ガラス板上で放射線を20kGy照射
した。実施例と同様にして本ハイドロゲルの機械的性質
を測定しようとしたが、極めて脆いため測定できなかっ
た。
は抽出前の乾燥重量、W5 H抽出後の乾燥重量比較例
1 実施例1と全く同様にしてクラレポバールPVA−11
7の20%水溶液ガラス板上で放射線を20kGy照射
した。実施例と同様にして本ハイドロゲルの機械的性質
を測定しようとしたが、極めて脆いため測定できなかっ
た。
【0014】比較例2
実施例1と全く同様にしてクラレポバールPVA−11
7の20%水溶液ガラス板上に流延し、40℃の電気乾
燥器で一晩乾燥し、フィルム状のPVAを得た。これに
放射線を20kGy照射した。このフィルムを1lの蒸
留水中に48時間漬け、PVAハイドロゲルを得た。実
施例と同様にして測定した本ハイドロゲルの性質を表に
示した。
7の20%水溶液ガラス板上に流延し、40℃の電気乾
燥器で一晩乾燥し、フィルム状のPVAを得た。これに
放射線を20kGy照射した。このフィルムを1lの蒸
留水中に48時間漬け、PVAハイドロゲルを得た。実
施例と同様にして測定した本ハイドロゲルの性質を表に
示した。
【0015】結果
【0016】
【0017】実施例との対比により、本発明の有利性が
明らかである。
明らかである。
【0018】
【発明の効果】本発明の効果は沸騰水でも溶解せず、か
つ、機械的物性と透明性に優れたPVAハイドロゲルを
得ることができることにある。さらに、本発明によって
製造されるハイドロゲルは、水とPVAから構成されて
おり、他の一切の不純物を含まないため、極めて安全・
衛生的である。
つ、機械的物性と透明性に優れたPVAハイドロゲルを
得ることができることにある。さらに、本発明によって
製造されるハイドロゲルは、水とPVAから構成されて
おり、他の一切の不純物を含まないため、極めて安全・
衛生的である。
【0019】本発明のハイドロゲルの製造方法は、上記
の特徴を活かして、ソフトコンタクトレンズ、カテーテ
ル、細胞培養用基材、血流回路、各種分離膜、衛生材料
などの生体・医用材料の他、植物・土壌保水材などの製
造に用いることができる。
の特徴を活かして、ソフトコンタクトレンズ、カテーテ
ル、細胞培養用基材、血流回路、各種分離膜、衛生材料
などの生体・医用材料の他、植物・土壌保水材などの製
造に用いることができる。
Claims (1)
- 【請求項1】 重合度が1,000〜3,000で、
ケン化率が98%以上のポリビニルアルコールの濃度が
10〜40%である水溶液に、10〜50kGy放射線
を照射し、該水溶液を脱水乾燥し、得られたポリビニル
アルコール固体を水に漬けることを特徴とする耐熱性と
機械的性質、透明性に優れたポリビニルアルコールハイ
ドロゲルの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1999591A JPH04358532A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1999591A JPH04358532A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04358532A true JPH04358532A (ja) | 1992-12-11 |
Family
ID=12014745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1999591A Pending JPH04358532A (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | ポリビニルアルコールハイドロゲルの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04358532A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09267453A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Japan Atom Energy Res Inst | Pvaハイドロゲル積層体およびその製造方法 |
JP2011050733A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-03-17 | Sysmex Corp | 組織液抽出用デバイス、その製造方法、及び該デバイスを用いた組織液の分析方法 |
CN105585804A (zh) * | 2016-02-25 | 2016-05-18 | 河南工程学院 | 一种快速去除的熔融沉积成型用支撑材料及其制备方法 |
CN111518290A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-08-11 | 河南省科学院同位素研究所有限责任公司 | 一种高透明度高韧性抗菌型聚乙烯醇水凝胶及其制备方法 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP1999591A patent/JPH04358532A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09267453A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-14 | Japan Atom Energy Res Inst | Pvaハイドロゲル積層体およびその製造方法 |
JP2011050733A (ja) * | 2009-08-04 | 2011-03-17 | Sysmex Corp | 組織液抽出用デバイス、その製造方法、及び該デバイスを用いた組織液の分析方法 |
US9380964B2 (en) | 2009-08-04 | 2016-07-05 | Nichiban Co., Ltd. | Device for interstitial fluid extraction, production process thereof and analyzing process of interstitial fluid using the device |
CN105585804A (zh) * | 2016-02-25 | 2016-05-18 | 河南工程学院 | 一种快速去除的熔融沉积成型用支撑材料及其制备方法 |
CN105585804B (zh) * | 2016-02-25 | 2017-10-10 | 河南工程学院 | 一种快速去除的熔融沉积成型用支撑材料及其制备方法 |
CN111518290A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-08-11 | 河南省科学院同位素研究所有限责任公司 | 一种高透明度高韧性抗菌型聚乙烯醇水凝胶及其制备方法 |
CN111518290B (zh) * | 2020-06-28 | 2023-06-30 | 河南省科学院同位素研究所有限责任公司 | 一种高透明度高韧性抗菌型聚乙烯醇水凝胶及其制备方法 |
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