JPS63117040A - 円板状粒子の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、イオン交換樹脂の母材、クロマトグラフィー
用の充填剤、触媒などに利用しうる円板状粒子およびそ
の製造方法に関する。

［従来の技術］ 球状の粒子およびその製造方法について、従来から多数
知られているが、大きさや形のそろった円板状粒子およ
びその製造方法については知られていない。

近年、とくに生化学工業の分野では、精密な分離精製技
術が要求され、クロマトグラフィーはそのための不可欠
な操作になってきている。

クロマトグラフィーの分離効率は単位体積当りの充填粒
子の総表面積の増加とともに向上する。従来、単位体積
当り充填粒子の表面積を増加させるために充填粒子の粒
径を小さくしているが、粒径が小さくなるにしたがって
分級が困難になり、高価になるだけでなく、より微小な
粒子の除去も困難になり、これらが処理液中に混入する
おそれが大きくなる。

一方、新しい細胞培養技術として懸濁粒子を培地とする
方法が開発されているが、このばあいにも単位懸濁液当
りの総懸濁粒子表面積が大きい程培養細胞数は増加する
。従来、単位懸濁液当りの懸濁粒子表面積を大きくする
ために、懸濁粒子の粒径を小さくしているが、細胞にと
って培地の面積はある程度大きい方がよい。

［発明が解決しようとする問題点コ 充填粒子や懸濁粒子の単位当りの表面積を大きくするた
めに粒径を小さくすると、上記のような問題が生ずる。

これらの問題を解決し、新しい問題を惹起せしめないた
めには、粒径、すなわち粒子の大きさを小さくするので
はなく、粒子の形を表面積が大きくなるように変えなけ
ればならない。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、粒径を小さくすることなく粒子の表面積を大
きくするために、特定の粒形に調整された粒子を製造す
ることを目的としてなされたものであり、天然高分子物
質、合成高分子物質、無機化合物またはこれらの２種以
上の混合物からなる直径が２０〜２０００μｍ、厚さと
直径との比が１／２〜１１５０の円板状粒子で、しかも
該粒子のうちの８０％以上の粒子の直径が、数平均直径
の１／２〜２倍の範囲内にあることを特徴とする円板状
粒子、および天然高分子物質、合成高分子物質、無機化
合物、有機金属化合物またはこれらの２種以上の混合物
を含む粘度２０〜２０００ｃＰの溶液を開口部から所定
の流量で、所定の周期的な乱れを加えながら同符号の電
荷を帯びた均一な小滴として気相中に噴出させたのち、
該小滴が凝固する前に平滑な面上に付着させ、該付着小
滴を乾燥または凝固剤との接触によって固化させること
によって、直径が２０〜２０００１１ｍ１厚さと直径と
の比が１／２〜１１５０の円板状粒子で、しかも該粒子
のうちの８０％以上の粒子の直径が数平均直径の１／２
〜２倍の範囲内にある円板状粒子を製造する方法に関す
る。

［実施例コ 本発明に用いる天然高分子物質の具体例としては、たと
えばセルロース、絹、コラーゲン、キチン、アルギン酸
、セルロース誘導体など、合成高分子物質の具体例とし
ては、たとえばポリビニルアルコール、エチレン−ビニ
ルアルコール共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメ
タクリレート、ポリスチレン、スチレン−ブタジェン共
重合体、スチレン−クロルメチル化スチレン共重合体な
どのビニル系重合体、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ
エステル系の縮合重合体など、無機化合物の具体例とし
ては、たとえば水ガラス、アルミナゾル、シリカゾル、
シリカ−アルミナゾルなどの金属水酸化物などの水性ゾ
ルなど、有機金属化合物の具体例としては、たとえば金
属アルコキシドのようにを機溶剤に可溶なものなどがあ
げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明の円板状粒子は、直径が２０〜２０００μｍ、好
ましくは５０〜１０００ｓＩ、厚さと直径との比が１７
２〜１１５０で、しかも該粒子のうちの８０％以上、好
ましくは９０％以上の粒子の直径が、数平均直径の１／
２〜２倍、好ましくは±２０％の範囲内にある。

前記円板状粒子の直径が、２０虜未満になると均一な形
状のものが製造しがたくなり、２０００遍をこえると破
損しやすくなるため好ましくない。

また、厚さと直径との比が１／２をこえると表面積を大
きくする効果が充分でなくなり、１１５゜未満になると
厚さが薄く、機械的強度が小さくなり、いずれも好まし
くない。

さらに円板状粒子の８０％未満しか数平均直径の１／２
〜２倍の範囲内にないばあいには、通常、分級操作が必
要で、収率がわるくなるだけでなく、クロマトグラフィ
ーに使用したばあいには分離特性が不安定になりやすい
。

なお、本明細書にいう直径とは、光学顕微鏡または電子
顕微鏡で観察される円板状粒子の直径、粒子が完全に円
形でないばあいにはその長径を意味し、厚さとは、光学
顕微鏡または電子顕微鏡で観察される円板状粒子の最大
厚さのことであり、さらに数平均直径とは、光学顕微鏡
または電子顕微鏡を用いて撮影した５００個の円板状粒
子の直径の数平均のことである。

つぎに本発明の円板状粒子の製法について説明する。

本発明の円板状粒子は、前記天然高分子物質、合成高分
子物質、無機化合物、有機金属化合物またはこれらの２
種以上の混合物を含む溶液を用いて製造される。

該溶液の濃度、溶剤の種類、調製法などにはとくに限定
はないが、溶液を開口部から所定の流量で、所定の周期
的な乱れを加えながら噴出させることによって均一な小
滴かえられる。

均一な小満をつるためには、本発明者らの先の特許出願
（特願昭６１−２４５９１号明細書）に記載したように
、溶液の粘度と表面張力、開口部から押し出される溶液
の流速、開口部の大きさおよび周期的な乱れをおこすた
めの振動数と変位を互いに関連させて、特定の範囲（以
下、この範囲内に上記の要因が調整されている状態を同
調している状態とよぶ）になるように調整しなければな
らない。

溶液の性質のうち、とくに粘度については溶質の種類や
濃度によって大きく変わるので、同調する範囲内になる
ように注意しなければならない。粘度が高すぎると、開
口部から棒状に流出する溶液が周期的な乱れ、たとえば
流出液の周期的な圧力変化や流量変化に同調して均一に
切断されなくなる。同調する粘度の上限は上述のように
他の要因によっても変動するが、本発明の範囲では、お
よそ２０００ｃＰである。他方、粘度の下限については
、本発明に使用される溶液が、高分子物質、無機化合物
またはこれらの２種以上の混合物を含んだ溶液であり、
この溶液から実用上の強度を有する円板状粒子をうるた
めには、これらの成分を少なくとも数重量％含む溶液で
なければならない。このような溶液は通常少なくともお
よそ２０ｃＰの粘度を有する。

開口部は通常円形の孔である。本発明では、その孔の直
径がおよそ５〜５００加のものが使用される。

溶液と開口部の大きさが定まると、前記の他の条件、す
なわち溶液の流量、周期的な乱れをおこすための振動数
と変位は、試行錯誤的に同調するように決定される。た
とえば直径が２５０−以下の均一な小滴を作るには、本
発明者らの先の特許出願（特願昭８１−２４５９１号明
細書）記載の方法を利用すればよい。またこれより大き
い小滴は、ティー・サカイ、プロシーディンゲス・オブ
・イクラスー１９８２（Ｔ、５ａｋａｉ、Ｐｒｏｃ。

ＩＣＬＡＳＳ−１９８２）、３７頁、１９８２年やピー
・シュマー（Ｐ、Ｓｈｕｍｍａｒ）　、Ｐｒｏｃ、　　
ＩｃＬＡｓｓ−１９８２，４７頁、１９８２年、特開昭
５０−７２８７７号公報などに記載された方法によって
えられる。また、特開昭５２−１２９８８８号公報記載
のような多重ノズルを使用すれば、複数の層からなる円
板状粒子を作ることも可能である。

小滴径が小さくなると、小滴間の距離が短かくなり、空
気抵抗などによって乱れた動きをとるようになり、多く
の小滴が互いに衝突して合体しやすくなる。このような
ばあいには、ジエイＱエム拳シュナイダー　アンド　シ
ー・ディ・ヘンドリックス、レビュズ・オブ・サイエン
ティフィック・インスツルメンツ（Ｊ、Ｍ。

５ｈｎｅｉｄｅｒ　ａｎｄ　Ｃ，Ｄ、　Ｈｅｎｄｒｉｃ
ｋｓ　ｓ　　Ｒｅｖ、Ｓｃｉ。

Ｉｎ５ｔｒ、）　３５．１３４９．１９６４に示されて
いるような方法で、小滴が形成されると同時に各小滴に
同一符号の電荷を帯びさせることによって、この合体を
比較的長時間防ぐことができる。

上述の方法によれば、きわめて粒径分布の小さい、単分
散に近い均一な小満をうろことができる。

これらの小滴をまだ溶液状態にあるうちに平滑な面上、
好ましくは小滴の電荷と反対符号の電位を有するか、接
地されている平滑な面上に付着させ、次いで乾燥または
凝固剤との接触によって固化させると、小滴の衝突速度
、直径、重力、粘度、表面張力、平滑な面の表面張力、
小滴を固化させるまでの時間などによって、直径、厚さ
および表面の形状がほぼ一定の円板状粒子かえられる。

乾燥方法や凝固剤の種類や接触方法などにはとくに限定
はないが、凝固させるばあいには、一般に小滴の溶剤と
相溶性を持ち、小滴中の高分子物質や無機化合物の非溶
剤であるものが凝固剤として用いられる。

また平滑な面を形成するものの形状、材質などにもとく
に限定はないが、通常、ステンレススチールやプラスチ
ック製のベルトなどが使用される。

第１図は本発明の方法を具体的に説明するための製造装
置の一例を示したものである。

（１）は均一な小滴の製造装置であり、小満にすべき液
体は液体入口（５）からシリンダー（２）内に送られ、
ここで磁歪素子などからなる振動発生源（３）から伝達
された一定の周期的な乱れを受けながら、通常、円形の
開口部を有するノズル（４）から均一な小滴となって噴
出する。電極（６）は各々の小滴に同一符号の電荷を帯
びさせるために使用される。

小滴は適当な落下距離を経過してから平滑な板（７）に
衝突する。ここで円板状になった小滴は凝固液（８）中
に浸され、円板状粒子として回収される。平滑な板（７
′）は、乾燥器（９）で乾燥せしめられ、再び小滴の衝
突面として使用される。

円板状粒子の厚さと直径との比は、主に小滴の粘度、表
面張力および小滴を固化するまでの時間によって調節さ
れる。もちろん、小滴の粘度および表面張力が小さく、
固化するまでの時間が長くなれば、この比は小さくなる
。

円板状粒子の表面の形状、とくに円の周辺の形状は、小
滴の表面張力と平滑な板（７）の表面張力との関係、す
なわち平滑板に対する小滴のぬれやすさによって変わる
。平滑板の表面張力が大きく、小滴がよくぬれるときに
は円の周辺は鋭角的になるが、逆のばあいには丸みを持
つ。

小滴がぬれやすい平滑な板としては、金属製の板などが
用いられ、小滴がぬれにくい平滑な板としては、プラス
チックフィルムやこれを金属板表面にラミネートしたも
のなどが使用される。

平滑な板（７）上に付着した小滴を固化させるためには
、この小滴の溶剤を揮発させてもよいし、第１図のよう
に、凝固液（８）と接触させてもよい。

上述のようにして、直径が２０〜２０００μｍ、厚さと
直径との比が１／２〜１１５０の円板状で、しかも８０
〜１００％の粒子が該粒子の数平均直径の１／２〜２倍
、好ましくは±２０％の範囲内にある円板状粒子かえら
れる。

この粒子は従来の球状粒子に比べて約２〜６倍という大
きい表面積を有する。

次に本発明を実施例に基づき説明する。

実施例１ 重量比で６：４のジメチルスルホキシドとプロピレング
リコールとの混合溶剤に、酢酸セルロース（酢化度８１
．５％）を５重量％になるように溶解させてポリマー溶
液を調製した。この溶液の粘度は９０℃で５２ｃＰであ
った。またその混合溶剤の表面張力は各々の溶剤の２５
℃における値の算術平均で求めると３９ｄｙｎ　／Ｃｒ
Ａであった。

この溶液から、第１図の装置を使用して円板状粒子を製
造した。

この溶液を液体入口（Ｓから一定の流量で９０℃に保温
されたシリンダー（２）に送り込み、この中で振動発生
源（３）に連結した振動棒（図示せず）による２５ＫＨ
ｚの周期的な振動を受けながら、ノズル（４）の直径５
０屡の円形の開口部から流速１８ｍ／ｓｅｅで押し出し
た。

この状態で各条件が同調しており、開口部から噴出する
溶液は直径がおよそ　１００通の均一な小滴となった。

これらの小滴が衝突して合体しないようにノズル（４）
の下面から約２ｍｍの位置に巾２０ｍ＋ａの平行板間距
離が１０ｍｍの平行板電極（６）を設、置し、シリンダ
ーとの間で５００Ｖの電圧を発生させることによって各
々の小滴に負電荷を与えた。

これらの小滴はノズルから離れるにしたがって急速に失
速し、ノズルから約５０ｃａ＋下方の接地した（図示せ
ず）巾５０ｃｍのステンレス製ベルト（７）上に付着し
た。このベルトは２５ｍ／ｌｌ１１ｍで移動しており、
この上に付着した小滴は約５秒後に凝固剤（８）である
水の中に侵入させられ、円板状粒子になった。

これらの円板状粒子を倍率１００倍の光学顕微鏡で観察
したところ、はぼ均一な円板状で、その数平均直径は１
９０虜であり、９０％以上の粒子の直径が数平均直径の
０．８〜１．２倍の範囲内にあり、最大厚さはおよそ２
０ρであった。

［発明の効果］ 本発明の円板状粒子は、厚さと直径との比が１／２〜１
１５０であるため球状粒子と比較して表面積が大きくな
る。しかも直径が２０〜２０００−であるため、球状粒
子の表面積を大きくするために粒子を小さくしたばあい
に生ずる分級の困難さや、処理液中に微小粒子が混入す
るなどの問題もおこりにくい。

このような本発明の円板状粒子は本発明の方法により製
造しつる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を具体的に説明するための円板状
粒子の製造装置の概略の一例を示す説明図である。 （図面の符号） （１）：小滴の製造装置 （２）ニジリンダ− （３）：振動発生源 （４）：ノズル （５）：液体入口 （６）：電　極 （刀：平滑な板 （８）：凝固液 （９）：乾燥器 特許出願人　　鐘淵化学工業株式会社 ］ ８：凝固液

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　天然高分子物質、合成高分子物質、無機化合物また
   はこれらの２種以上の混合物からなる直径が２０〜２０
   ００μｍ、厚さと直径との比が１／２〜１／５０の円板
   状粒子で、しかも該粒子のうちの８０％以上の粒子の直
   径が、数平均直径の１／２〜２倍の範囲内にあることを
   特徴とする円板状粒子。 ２　天然高分子物質、合成高分子物質、無機化合物、有
   機金属化合物またはこれらの２種以上の混合物を含む粘
   度２０〜２０００ｃＰの溶液を開口部から所定の流量で
   、所定の周期的な乱れを加えながら同符号の電荷を帯び
   た均一な小滴として気相中に噴出させたのち、該小滴が
   凝固する前に平滑な面上に付着させ、該付着小滴を乾燥
   または凝固剤との接触によって固化させることによって
   、直径が２０〜２０００μｍ、厚さと直径との比が１／
   ２〜１／５０の円板状粒子で、しかも該粒子のうちの８
   ０％以上の粒子の直径が数平均直径の１／２〜２倍の範
   囲内にある円板状粒子を製造する方法。 ３　平滑な面が小滴の電荷と反対符号の電位を有するか
   または接地されている特許請求の範囲第２項記載の方法
   。