JPS6383144A - セルロ−ス粒子の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、セルロース粒状粒子の製造方法に関するも
のであり、詳しくは粒度が均一で真球度が高く、多孔性
にすぐれたセルロース球状粒子の製造方法に関するもの
である。

（０）従来の技術 高分子物質の微小粒子は、プラスチック添加剤、薬剤斌
形剤、ブロッキング防止剤、化粧品添加物等に用いられ
ているが特に、セルロースの多孔質微小球体は、近年、
蛋白質や微生吻の精製・分離用のゲルクロマトグラフィ
ー担体として用いられたり化学修飾することによりイオ
ン交換クロマトグラフィーやアフィニイティクロマトグ
ラフィー用担体として利用されている。さらに生体親和
性がよいので薬剤の徐放剤としてまた生体に害の少ない
化粧品添加物としての利用が検討されている。

高分子物質の微小粒子を得る最も一般的な方法は溶液か
らの沈澱による方法である。セルロースにこの方法を適
応したものに特公昭５７−４５２５４号、特開昭５７−
１５９８０１号、特開昭５５−４４３１２号、特公昭５
６−２１７６１号などの発明がある。セルロースは汎用
の溶媒に溶解性がなく、その溶液は特殊な溶媒を使用し
て製造される。この場合でもその濃度は低い１度に留ま
り、この溶液からの沈澱は実用上充分な硬度を有する粒
子を形成しがたく、／Ｏ０ｐの微小な粒子を製造しにく
い欠点がある。また、一般に溶媒等の単面、回収の困難
性などにも問題がある。これに対しセルロースの脂肪酸
エステルを先ず球状粒子とし、これを加水分解してセル
ロース粒子とする方法がいくつか提案されている。

特公昭５５−３９５６５号および特公昭５５−４０６１
８号には、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、得たフィラメントを切断してチッ
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そのまま加熱して懸
濁粒子中の低沸点溶媒を蒸発させ１球状粒子を得、この
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
グラフィー担体用としては、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な得る方法として、特開昭５４−５
５０５５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
解性の異なる高分子化合物、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溶液中に分数懸濁させて
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
洗浄によっ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、空孔の大きざ、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。

（ニ）問題点を解決するための手段と作用この発明の発
明者はセルロース脂肪酸エステルを球状粒子としそれを
ケン化しノで多孔性度の大きいセルロース粒子を得る方
法について研究し、セルロース脂肪酸エステルを溶かし
た溶液中に少量の水が微分散された状態、即ちＷ／Ｏエ
マルジョンとしたものを水性媒体中に液滴とし、該エマ
ルジョン液滴からセルロース脂肪酸エステルを凝固させ
ると、液滴中の微細な水滴が粒子中の空孔を生成し、そ
れらがケン化によりセルロース粒子となる過程で一部が
連結された空孔となることを見出し、多孔性度の大きい
セルロース粒子を得る方法であるこの発明に到達した。

この発明は、セルロース脂肪酸エステルを水と自由に混
和しない有償溶媒に溶解した溶液に対して、少量の水を
撹拌下に添加してＷ／Ｏエマルジョンを形成し、該エマ
ルジョン液を水性媒体中に加えてＷ／Ｏエマルジョンの
水中液滴を形成させ、該エマルジョン液滴から有償溶媒
を除去してセルロース脂肪酸エステルを多孔粒子として
凝固させ、この多孔性粒子をケン化して、セルロース粒
子を得ることを特徴とするセルロース粒子の製造方法に
関するものである。

この発明に使用するセルロース脂肪酸エステルは水に不
溶で且つ侵述する有次溶媒に可溶のセルロース誘導体で
ケン化によってセルロースを再生しうるちのであればよ
い。従って脂肪酸エステル基の置換度としては１以上が
好ましく実用的に有利なのはセルローストリアセテート
及びセルロースジアセテートである。

セルロース脂肪酸エステルを溶解する、水と自由に混和
しない有機溶媒としては、常圧で沸点が１２０℃以下程
度の溶媒が好ましく、特に塩化メチレン、クロロホルム
、テトラクロロエチレンなどの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、プロパ
ツール、インプロパツールのような脂肪族アルコールを
含有さけて混合溶媒としたものは、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％
となる程度の範囲が好適である。

セルロース脂肪酸エステルの有機溶媒溶液中に導入して
Ｗ／Ｏエマルジョンを生成させるための水の量は溶液に
対し５〜３０％（Ｗ／Ｗ）程度がよい。水の導入に際し
ては高速撹拌を与えて水の粒子を比較的小さく保つのが
よい。上述のセルローストリアセテート又はセルロース
ジアセテートとハロゲン化炭化水素からなる溶液はこの
ようなＷ／Ｏエマルジョンの形成能力がある。Ｗ／Ｏエ
マルジョンをさらに水性媒体中に添加してエマルジョン
液滴を形成されるには、水性媒体としては、９遣のゼラ
チン、ＣＭＧ、ＰＶＡなとの水溶性高・分子又は界面活
性剤及び消泡剤などを溶解した水溶液が好ましい。これ
ら水溶性高分子や界面活性剤は一日生成した液滴の再会
合を防ぎ粒径分布のせまい液滴の形成を助ける効果があ
る。

このようにして生成したエマルジョン液滴／水性媒体の
系にアルカリ水溶液を添加して、液滴中のセルロース脂
肪酸エステルをケン化すればセルロース粒子が生成する
。その際、液滴中に乳化懸濁の状態で含有されていた水
の小粒子はセルロース粒子内の空孔を形成するので、多
孔性のセルロース粒子が得られる。

なおこの方法で作製したセルロース粒子は、ケン化過程
で固体化が液滴の表面から起り、液滴の溶質濃度が漸次
低下してゆくＲ構をとるためと思われるが、生成粒子に
ヂ度勾配があり粒子表面が密に粒子内部が疎になる傾向
があり表面が硬い粒子が得られる。

エマルジョン液滴／水性媒体の系を有機溶媒の沸点以上
にゆるやかに加熱して有Ｒ溶媒を溜去しセルロース脂肪
酸エステルの固体粒子を生成させてかつこの粒子をケン
化しセルロースを再生させる方法をとってもよい。この
方法を用いた場合の方が粒子内での密度勾配がなく均質
な多孔性粒子が得られる。なおこの方法では有機溶媒は
加熱のみで完全に除去することはむずかしいのでケン化
の前又は／および後に低級アルコールで洗浄して抽出に
より有機溶媒を完全に除去する方法がとられる。

（ホ）実施例 この発明を実施例によって説明するがこの発明を限定す
るものではない。

実施例１ セルローストリアセテート〔ダイセル化学工業■製　酢
化度６１％〕５０ｇを塩化メチレン３５０ｚｌ／メタノ
ール／Ｏｘ１の混合溶媒に溶解した溶液に、／Ｏ０００
ｒｐＩ１１（１）　Ｐｌｉ　ｎ　下水５０ｘ！ｔｒ加え
Ｔ　Ｗ　／　Ｏ工？　／Ｌ／　シＥンを作製した。

上記懸濁液を水／Ｏ００ｙｆにゼラチン／Ｏｇを溶解し
た水性媒体中にｇｏｏｒｐｍのＷ１拌下に添加し、合計
３０分攪拌してＷ／Ｏ／Ｗ懸濁液を作製した。上記Ｗ／
Ｏ／Ｗ懸濁液を５００ｒｐｌの＠痒を続けながら４０℃
に加温し、塩化メチレンを溜去した。３〜４時間で約／
Ｏ０　ｘｌの塩化メチレンを留去した時点で液滴中のセ
ルロースアセテートが固化し、安定な球状粒子となり、
分散液となるのが観察された。分散液にイソプロパツー
ル２００　ｘｌを加え、次いで２５％水酸化ナトリウム
水溶液５００　ｘｉを加え、引きつづき、約４０℃で４
時間攪）半した。この間に溜出する塩化メチレンは還流
させた。この操作により球状粒子はセルロースにケン化
された。酢酸／Ｏ０　ｘｌを加えて中和し、セルロース
球状粒子を濾別し、水洗浄、メタノール洗浄、水洗浄の
順に充分洗浄した。

得られたけルロース球状粒子を湿潤状態のまま分級し径
７０〜１５０４のもの１８０コ！を得て製品とした。

得られたセルロース粒子は、光学顕Ｗｌ鏡硯察によれば
真球度の高い球状粒子であり、また、乾燥した多床外吸
収スペクトルを測定したところアセチル基の残存はみと
められなかった。

得られた含水状態のセルロース粒子のセルロース音度（
ＣＤ）を次の方法で測定した。

膨潤状態のセルロース粒子を内７￥８工のカラムに約／
ＯＣＩＩの１１ｃｍの高ざまで充填しその容積ＶＯ（１
り算出する。

Ｖｏ　＝　（０，４）　２πｈ 次に分子量２００万のブルーテキストランの０．５％水
溶液を溶出させその溶出量＜Ｖｔｙりを求める。充填し
たセルロース粒子をカラムから取り出し濾別し充分に洗
浄後乾燥してその１口を求める（　Ｗ　＋ｑ＋　）。こ
れらのデータより次式によってセルロース密度（ＣＤ　
（％）〕を算出した。

実施例１で得られたセルロース粒子のＣＤは１５％であ
った。

実施例２ セルロースジアセテート〔ダイセル化学工業■製　酢化
度５５％〕５０ｇを塩化メチレン３５０ｚｆ／メタノー
ル／Ｏ１ｇの混合溶媒に溶解した溶液に１／Ｏ０００ｒ
ｐの攪拌下水５０１ノを加えてＷ／Ｏエマルジョンを作
製した。

上記エマルジョンを、水１２００ｉｆにゼラチン５ｇを
溶解しイソプロパツール２００　ｙｌを加えた水性媒体
中に８００ｒｐｌのＷ１伴下に添加し、さらに３０分間
攪拌をつづけＷ／○／Ｗ懸濁液を作成した。

上記懸濁液にアルカリを加えて液滴中のセルロースジア
セテートをケン化した。即ち至ｍ　４００ｒｐｍのｉ拌
下２５％の水酸化ナトリウム水溶液５００１１を加え、
攪拌を続行した。約１時間優に液滴中のけルロースジア
セテートがケン化すると共に固化し、セルロース球状粒
子が得られた。引きつづき同条件で１２時間処理しケン
化を完了させた。実施例１と同様に中和及び洗浄を行い
湿潤状態でセルロース球状粒子を分級した。粒径３０〜
１５）ａの粒子４０１！、７５〜１５（１４）粒子１５
０ｘ！、１５０〜２５０ｓｒ　ノａ　子９０１！を得た
。径７５〜１５０膚のＣＤは７％であった。

実施例３ 実施例１に用いたと同じセルローストリアセテート５０
ａを塩化メチレン３５０ｘ７／メタノール／Ｏ１！／ｎ
−オクタツール／Ｏ０ｘｌの混合溶媒に溶解した溶液に
１／Ｏ０００ｒｐのＩｌｌ痒下水５０１！を加えてＷ／
Ｏエマルジョンを作製した。

上記懸濁液を水１５００　ｉｆにゼラチン１５ｇを溶解
した水溶液に８００ｒｐｍの攪拌上添加し、ざらに３０
分間攪拌をつづけＷ／Ｏ／Ｗ！！濁液を作製した上記Ｗ
／Ｏ／Ｗ懸濁液を実施例１の方法に準じて処理し塩化メ
チレンを一部溜去して液滴中のセルローストリアセテー
トを固化させた。得られたセル０−ストリアセテート球
状粒子を濾別し充分に洗浄した湿潤状態で分級し、粒径
３０〜７５４の粒子８０１！、７５〜１５０４の粒子／
Ｏ０　Ｍ！、１５０〜２５０　ｘｉの粒子１２０〃を得
た。

粒径７５〜１５０膚の粒子を１Ｎ水酸化カリウム水溶液
／エタノール−７５／　２５混合液に至温下１昼夜浸漬
してケン化もセルロース球状粒子を得た。得られた粒子
のＣＤは１２％であった。また湿潤したままの粒子をカ
ラムにつめ、分子ＩＩ　２００万のブルーデキストラン
及び分子量既知の種々のデキストランを用いて濾過試験
を行い排除体積分子！５０万の値を得た。

比較例 実施例３に用いたのと同じセルローストリアセテート５
０ｇを用い、塩化メチレン３５０ｚ！／メタノール／Ｏ
ｔｆ／ｎ−オクタツール／Ｏ０　ｙｌの混合溶媒に溶解
し、以下該溶液に５０　ｙｌの水を導入しＷ／Ｏ懸濁液
とする工程のみを省略して実施例３と同様に処理し、粒
径７５〜１５０膚のセルローストリアセテート粒径同様
にケン化してセルロース粒子を１尋た。

得られた粒子のＣＤは３５％であった。

（へ）発明の効果 この発明によれば、加熱処理が不要であり、使用する溶
媒も比較的安価な汎用溶媒から選択できるので、安価に
セルロース粒子を製造できる。しかも、空隙率の大きい
多孔性のセルロース粒子が得られるので、化粧品、ゲル
濾過クロマトグラフィ担体、徐放性薬剤担体などに好適
である。ざらにセルロース粒子に化学修飾を施し、イオ
ン交換りＯマドグラフ担体、アフィニティクロマトグラ
フ担体などに応用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セルロース脂肪酸エステルを水と自由に混和しない
   有機溶媒に溶解した溶液に対して、少量の水を撹拌下に
   添加してＷ／Ｏエマルジョンを形成し、該エマルジョン
   を水性媒体中に加えてＷ／Ｏエマルジョンの水中液滴を
   形成させ、該エマルジョン液滴から有機溶媒を除去して
   セルロース脂肪酸エステルを多孔粒子として凝固させ、
   該セルロース脂肪酸エステル多孔粒子をケン化してセル
   ロース粒子を得ることを特徴とするセルロース粒子の製
   造方法。 ２、有機溶媒溶液に対して添加する水の量が有機溶媒の
   ５〜２５％（Ｗ／Ｗ）である特許請求の範囲第１項記載
   の製造方法。