JPH082992B2

JPH082992B2 - 多孔球状粒子の製法

Info

Publication number: JPH082992B2
Application number: JP61241693A
Authority: JP
Inventors: 昌宏籠谷
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1986-10-11
Filing date: 1986-10-11
Publication date: 1996-01-17
Anticipated expiration: 2011-01-17
Also published as: JPS6395237A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明はセルロース脂肪酸エステルの多孔性球状粒
子の製造方法に関するものであり、詳しくは粒度の均一
性、真球性、多孔性などにすぐれた球状粒子の製造方法
に関するものであり、特にそれをケン化してクロマトグ
ラフイの担体などに有用なセルロース球状粒子を得るた
めのものである。

（ロ）従来の技術高分子物質の微小粒子は、その形状のままでプラスチ
ツク添加剤、薬品賦形剤、ブロツキング防止剤、化粧
品、印刷などの分野に用いられているが、近年、酵素、
微生物などの担体、クロマトグラフイーの充填剤などと
しても注目されている。高分子物質としてセルロース脂
肪酸エステルは溶剤溶解性に富み、粒子として取得しや
すいので、そのままで上記用途に使用されるほか、加水
分解してセルロースの微小粒子に変換したり、さらに他
の官能基例えばイオン交換能を有する官能基を導入した
りすることができ、それぞれの機能に応じた用途に使用
できる。特にこの方法で得られるセルロース粒子につい
て、いくつかの特許出願がなされている。

特公昭55−39565号公報には、球状粒子の製法とし
て、セルロース脂肪酸エステルを乾式紡糸し、得たフイ
ラメントを切断してチツプとし高沸点溶媒中で加熱して
球状粒子とする方法、ならびにセルロース脂肪酸エステ
ルを低沸点溶媒に溶解し、高沸点貧溶媒中に懸濁させた
後、加熱して低沸点溶媒を蒸発させ、球状粒子を得る方
法が示されており、得られたセルロース脂肪酸エステル
粒子を加水分解してセルロース球状粒子を得ている。こ
れらは工程が長くエネルギー消費も大きい製法である。
また、得られるセルロース脂肪酸エステル粒子が比較的
緻密であるため、これから得られるセルロース粒子も比
較的緻密に過ぎ、クロマトグラフイー担体用または薬剤
徐放剤としては、空隙率の小さすぎるものしか得られな
い。

空隙率の大きい粒子を得る方法として、特開昭54−55
055号公報や特開昭56−24429号公報にみられるようにセ
ルロース脂肪酸エステルを低沸点溶媒に溶解する際に高
沸点溶媒やセルロースエステルとは溶剤溶解性の異る高
分子化合物、例えば水溶性高分子化合物を添加し、その
混合溶液を水性媒体中に分散懸濁させて液滴化した後、
加熱して低沸点溶媒を蒸発させ液滴を凝固せしめて、高
分子化合物もしくは高沸点溶剤を含有するセルロース脂
肪酸エステルの微小球体を得、これをケン化する前かケ
ン化後に高分子化合物又は高沸点溶媒を洗浄によつて除
去し空隙率の大きいセルロース粒子を得る方法が提案さ
れている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来の技術において、空隙率の大きい粒子を得る
ためになされた後者の方法には次のような問題点があ
る。

液滴あるいは液滴からの凝固粒子を加熱して低沸点溶
媒を除去する場合に、セルロース脂肪酸エステルの熱可
塑性のために、空孔の大きさ、粒子径、密度などの物性
が変動しやすく、再現性のある物性値を得るための工程
管理が面倒である。また、凝固粒子から洗浄により高分
子化合物を除去する方法は、空隙率としては大きい数値
がえられるが個々の空孔が大きく、且つその数も限られ
たものになる。すなわち個々の空孔が比較的大きすぎる
粒子が得られる。このような粒子は、酵素固定担体やイ
オン交換セルロース誘導体用原料としては使用できるが
クロマトグラフイー用担体としてはあまり好適とは言え
ない。

この発明の発明者は、セルロース脂肪酸エステルを適
当な条件でゲル化させると、立体的網状構造を形成し、
この構造が比較的安定であるため多数の小空孔の形成に
有利な条件となることを見出し、ゲル化剤を用いる多孔
球状粒子の製法を発明しすでに特許出願した。発明者は
さらに研究を進め、凝固促進剤を使用することにより、
ゲル化剤の量を減少させてより有利な条件で多孔球状粒
子が得られることを見出し、この発明に到達した。

（ニ）問題点を解決するための手段と作用本発明はセルロース脂肪酸エステルと、セルロース脂
肪酸エステルのゲル化剤とを有機溶媒に溶解して溶液と
し、該溶液を水性媒体中に撹拌下添加して液滴を形成さ
せ、さらに凝固促進剤を加えて液滴中のセルロース脂肪
酸エステルをゲル粒子とし、生成した粒子からゲル化
剤、ゲル化促進剤及び溶媒を除去することを特徴とする
多孔球状粒子の製法に関するものである。

本発明に使用するセルロース脂肪酸エステルは、水に
不溶でけん化によつてセルロースを再生するものであれ
ばよい。従つてエステル基の置換度１以上のセルロース
アセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブ
チレート等が利用できるが、実用的にはセルロースジア
セテート、セルローストリアセテートが有利である。

セルロース脂肪酸エステルを溶解する有機溶媒として
は塩化メチレン、クロロホルムなどのハロゲン化炭化水
素ならびにハロゲン化炭化水素に５〜20容量％程度のメ
タノール、エタノール又はイソプロパノールのような低
級脂肪族アルコールを含有させた混合溶媒は、セルロー
ス脂肪酸エステルに対する溶解性が高くこの発明の目的
に有用である。これらの有機溶媒に対するセルロース脂
肪酸エステルの量は特に限定はないが、溶液中の濃度が
３〜15重量％とする程度の範囲が好適である。

上記セルロース脂肪酸エステルの溶液に添加するゲル
化剤としては、オレイン酸、ラウリル酸、ミリスチン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、イソス
テアリン酸、ｎ−オクタン酸などの長鎖脂肪族カルボン
酸、ｎ−ヘキサノール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−オクタ
ノール、デシルアルコール、トリデカノール、２−エチ
ルヘキサノール、ｎ−ノナノールなどの長鎖脂肪族アル
コール、安息香酸ブチル、安息香酸ヘキシル、フタル酸
モノブチル、フタル酸モノオクチル、フタル酸ジブチ
ル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジエチル、フタル酸
ジラウリル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジヘプ
チル、フタル酸ジシクロヘキシルなどの芳香族カルボン
酸脂肪族エステルを挙げることができる。これらのゲル
化剤の添加量は良溶剤であるハロゲン化炭化水素に対し
３〜20容量％が適当であるが好ましくは３〜10容量％で
ある。有機溶媒溶液の液滴を生成させる水性媒体として
は水に少量のゼラチン、CMC、PVAなどの水溶性高分子を
溶解させた水溶液、水に少量の界面活性剤、消泡剤など
を添加したものが用いられる。水に添加するこれらの薬
剤は、生成する液滴を安定化させるためのもので水に対
し１〜５重量％が好適である。水性媒体に包含されてい
る液滴中のセルロース脂肪酸エステルは次第にゲル化
し、凝固してくるが以下にのべる凝固促進剤を加えると
急速に凝固する。凝固促進剤としては、水と自由に混和
し、且つハロゲン化炭化水素に若干の溶解度があるメタ
ノール、エタノール、イソプロパノールなどの低級アル
コール、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ジ
メトキシエタン、酢酸等のケトン、エーテル、カルボン
酸などが用いられるが取扱いやすさの点で低級アルコー
ルが最も好ましい。添加量は水性媒体の体積の0.2〜２
倍量程度を用いるが、ゲル化剤の量が多いときは添加量
が少くてよい。特にゲル化剤の量がハロゲン化炭化水素
に対して10容量％以上あれば特に凝固促進剤を加えなく
てもセルロース脂肪酸エステルは次第にゲル化凝固して
くる。しかし、ゲル化剤の量が多いと生成ビーズからゲ
ル化剤を除去するための溶剤の量を多くする必要があ
る。

尚ハロゲン化炭化水素と混合して有機溶媒に使用する
低級アルコールと凝固促進剤として使用する低級アルコ
ールは、その使用量が大きく異るが、同一の物質を使用
することができる。同一の物質を使用すれば、溶媒等の
回収を考慮した場合、別々のものを使用するよりも有利
である。

この発明の方法で得られるセルロース脂肪酸エステル
の球状粒子の大きさは、原則として１個の液滴から１個
の粒子が生成するので液滴の大きさに依存するが、水性
媒体中で生成する液滴の大きさは水性媒体中に有機溶媒
溶液を添加する際の撹拌効率に依存し、撹拌効率がよい
ほど液滴の大きさは小さい。溶液中のセルロース脂肪酸
エステルの濃度が小さい場合、溶液の粘度が小さくなる
ので同じ撹拌回転数でも効率がよくなり小さな液滴がえ
られる。尚、セルロース脂肪酸エステルの濃度は、同時
に粒子の空隙率を決定する因子でもあり、溶質濃度の小
さいほど空隙率は大きくなる。

この発明のセルロース脂肪酸エステルの多孔性球状粒
子の生成機構を、有機溶媒としてイソプロパノールを含
有するクロロホルムを用いた場合で説明すれば以下の通
りである。

クロロホルム／イソプロパノール溶媒にセルロース脂
肪酸エステルとゲル化剤を溶解し、この溶液を撹拌下に
水性媒体中に常温で添加すると液滴が生成する。次いで
水性媒体中に多量のイソプロパノールを添加すると、液
滴中のクロロホルムが溶出しイソプロパノールと置換す
るが、その際にセルロース脂肪酸エステルが凝固すると
同時に、共存するゲル化剤の作用によりゲル化し、網状
構造をもつ粒子を生成する。この粒子は固体であり、弾
性があり指で押して変形させても力を除くともとの形に
戻る。水性媒体中から粒子を回収し、適当な溶媒で洗浄
して粒子に含有されているゲル化剤及びクロロホルムを
除去する。この状態で多孔構造を有する粒子が得られ
る。この粒子はまだクロロホルムを含有しているので、
水性媒体中で加熱して残留溶媒を追出すこの条件下で
は、セルロース脂肪酸エステルは十分な熱可塑性を示す
に至らないため生成空孔の閉塞は起らない。

（ホ）実施例以下に実施例にあげて本発明を説明するが本発明はこ
れによつて限定されるものではない。

実施例１セルローストリアセテート〔酸化度61％、ダイセル化
学工業（株）製〕25gをイソプロパノール25mlを含むク
ロロホルム200mlに溶解した溶液にジブチルフタレート2
5mlとクロロホルム75mlよりなる混合溶媒を加え、均一
な溶液を得た。そのものを消泡剤アンチホームＥ−20
〔花王（株）製〕を0.5gを含む１％ゼラチン水２中に
約700rpmの回転数で0.5時間分散させた。回転数を300rp
mとした後イソプロパノール１をゆつくりと添加する
と、セルローストリアセテートを含有するクロロホルム
−ジブチルフタレートの液滴が凝固するのが観察され
た。得られたセルローストリアセテートのビーズ状ゲル
をろ過した後水で十分に洗浄し、さらにイソプロパノー
ル１中に分散させてゲル中のクロロホルムおよびジブ
チルフタレートをイソプロパノールで置換した。ろ別
し、イソプロパノール0.5で洗浄した後、さらにゲル
を水中に分散し、約70℃に加熱しゲル中のイソプロパノ
ールを水で置換した。ろ過後水でよく洗浄しセルロース
トリアセテートのビーズを得た。粒径は水で湿潤してい
る状態で約50μｍ〜250μm,容量は250mlであつた。又光
学顕微鏡で観察したところ、高い真球度を有する球体で
あつた。

湿潤状態で分球したところ、75〜150μｍのものを130
ml、150〜250μｍのもの100ml得られた。

得られたセルロースアセテートビーズ（粒径75〜150
μｍ）を、ビース100gに対し75％エタノール300mlと1.0
％NaOH水溶液600mlを加え、室温で１日間撹拌して加水
分解した。次いで希酢酸を用いて中和し水で十分洗浄し
セルロース粒子を得た。このセルロース粒子の密度を以
下の方法によつて測定したところ15％であつた。すなわ
ち膨潤状態の試料を内径8mmのガラスカラムに約10cmの
高さに充填する。カラムの内径（8mm）と充填したセル
ロース粒子の高さよりセルロース粒子の容積Voを算出す
る。

Vo＝（0.4）^２πｈ h;充填したセルロース粒子の高さ
（cm）ついで、分子量2,000,000のブルーデキストリン（0.5
％水溶液を用いた）を溶出させその溶出量（Vt ml）を
求める。充填したセルロース粒子をカラムより取り出し
ろ過し十分に洗浄後、乾燥してその重量を求める（Ｗ
（ｇ））。これらのデータより次式によつて密度を算出
した。

なお得られたセルロースビーズのゲルろ過用カラムク
ロマトグラフイー充填剤としての評価をおこなつたとこ
ろ、その排除限界分子量はデキストラン分子で約70,000
であつた。

比較例１（実施例１において凝固剤であるイソプロパノールを添
加しない場合。）セルローストリアセテート〔酢化度61％、ダイセル化
学工業（株）製〕25gをイソプロパノール25mlを含むク
ロロホルム200mlに溶解した溶液にジブチルフタレート2
0mlとクロロホルム75mlよりなる混合物を加え均一な溶
液を得た。そのものを消泡剤0.5gを含む１％ゼラチン水
２中に約700rpmの回転数で0.5時間分散させた。回転
数300rpmとし、約８時間撹拌したが液滴は凝固せずろ過
するとつぶれ、セルローストリアセテートのビーズは得
られなかった。

比較例２（実施例１においてゲル化剤であるジブチルフタレート
を添加せずに行なつた場合。）セルローストリアセテート〔酢化度61％、ダイセル化
学工業（株）製〕26gをイソプロパノール25mlを含むク
ロロホルム275mlに溶解した溶液を消泡剤0.5gを含む１
％ゼラチン水２に回転数約700rpmの回転数で0.5時間
分散させた。回転数を300rpmとした後イソプロパノール
１をゆつくりと添加したが液滴の凝固はおこらず、液
滴同志の凝集が起り、セルローストリアセテートが塊状
で沈降しビーズは得られなかつた。

実施例２セルローストリアセテート（酢化度61％、ダイセル化
学工業（株）製）25gをイソプロパノール25mlを含むク
ロロホルム200mlに溶解した溶液にオレイン酸25mlとク
ロロホルム75mlよりなる混合物を加え、しばらく撹拌し
て均一な溶液を得た。この溶液を、界面活性剤（モノゲ
ンユニ2g）と消泡剤（アンチホームＥ−20,1.0g）を含
む１％ゼラチン水２中に約700rpmの回転数で0.5時間
分散させた。回転を300rpmとした後イソプロパノール１
をゆつくりと滴下したところセルローストリアセテー
トの球状ゲル体を得た。

実施例１と同様の方法で、球状粒子を洗浄し回収し
た。粒径は50〜250μｍで、真球状であつた。粒径75〜1
50μｍの粒径を分級によつてあつめ、実施例１と同様に
してけん化してセルロース粒子を得たがそのセルロース
密度をもとめたところ18％であつた。

実施例３セルローストリアセテート（酢化度61％、ダイセル化
学工業（株）製）20gをイソプロパノール20mlを含むク
ロロホルム250mlに溶解した溶液に、ジブチルフタレー
ト30mlを含むクロロホルム120mlを加えしばらく撹拌し
て、均一な溶液を得た。この溶液を界面活性剤（モノゲ
ンユニ2g）と消泡剤（アンチホームＥ−20,1.0g）を含
む１％ゼラチン水２に約700rpmの回転数で分散させ
た。回転を300rpmとした後、イソブタノール１をゆつ
くりと滴下したとろ、セルローストリアセテートの球状
ゲル体を得た。実施例１と同様の処理により、20μ〜10
0μｍの多孔質のセルロースストリアセテート球状粒子
を約300ml得た。分級によつて粒径20〜50μｍの粒子を
集め、これを実施例１と同様にしてけん化して得たセル
ロース粒子のセルロース密度を求めたところ12％であつ
た。

（ヘ）発明の効果この発明は、セルロース脂肪酸エステルの多孔性球状
粒子を簡単且つ経済的に製造する方法であり、再現性が
極めてよい。従来の方法では低沸点溶媒を除去するとき
の温度条件により粒子の物性が影響されたが、この発明
の方法では、溶媒組成、セルロース脂肪酸エステル及び
ゲル化剤の濃度、粒子生成時の撹拌条件などを規定する
ことにより真球性の高い球状粒子が再現性よく得られ
る。

このような粒子は、ゲル化剤を比較的多量に使用して
も得られるが、凝固促進剤を併用することによりゲル化
剤量を比較的少く使用し反応及び洗浄に要する時間を短
縮することができる。

この発明の方法で得られるセルロース有機酸エステル
粒子はブロツキング防止剤、プラスチツク添加剤、土壌
改良材などに使用できる。さらにエステル粒子を加水分
解して得るセルロース粒子は小さい空孔を多数有するの
で化粧品、ゲルろ過クロマトグラフイー担体、徐放性薬
剤担体などに好適である。さらにセルロース粒子に化学
修飾を施し、イオン交換クロマトグラフ担体、アフイニ
テイクロマトグラフ担体などに応用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セルロース脂肪酸エステルと、長鎖脂肪族
カルボン酸、長鎖脂肪族アルコール及び芳香族カルボン
酸脂肪族エスエルから選択されるセルロース脂肪酸エス
テルのゲル化剤とを有機溶媒に溶解して溶液とし、該溶
液を水性媒体中に撹拌下添加して液滴を形成させ、さら
に低級アルコール、ケトン、エーテル及びカルボン酸か
ら選択される凝固促進剤を加えて液滴中のセルロース脂
肪酸エステルをゲル粒子とし、生成した粒子からゲル化
剤、凝固促進剤及び溶媒を除去することを特徴とする多
孔球状粒子の製法。
【請求項２】有機溶媒が低級アルコールを含有するハロ
ゲン化炭化水素である特許請求の範囲第１項記載の多孔
球状粒子の製法。
【請求項３】凝固促進剤が低級アルコールである特許請
求の範囲第１又は２項に記載の多孔球状粒子の製法。