(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィー用吸着剤としての多孔質無機一体式成形品の製造のためのゲル化モールドであって、かかるゲル化モールドが、少なくとも内壁上が疎水性にされているガラス管である、前記ゲル化モールド。
【請求項２】
少なくとも内壁上がシラン化されているガラス管である、請求項１に記載のゲル化モールド。
【請求項３】
内部が１ｍＮ／ｍ2よりも小さい自由表面エネルギーの極性部分を有するガラス管である、請求項１および２のいずれかに記載のゲル化モールド。
【請求項４】
クロマトグラフィー用吸着剤としての多孔質無機一体式成形品の製造のための、請求項１〜３のいずれかに記載のゲル化モールドの使用。
【請求項５】
クロマトグラフィー用吸着剤としての多孔質無機一体式成形品の製造方法であって、
ａ）請求項１〜３のいずれかに記載のゲル化モールドを用意し；
ｂ）このゲル化モールドにモノマーゾルを充填し；
ｃ）このモノマー溶液を重合させ；
ｄ）工程ｃ）で形成されたゲルを熟成させ、孔を形成する；
前記方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、疎水性にされているガラス管から形成されるゲル化モールドを一体式成形品の製造において使用することに関する。
物質混合物をクロマトグラフィー分離する場合、採用される分離材料は通常、粒状吸着剤である。しかしながら、或る種の場合、多孔質一体式成形品がクロマトグラフィーにますます使用されている。これは、これらの成形品が非常に良好な分離効率を示すと同時に、早い通過流動速度を有することによる。
【０００２】
クロマトグラフィー用一体式成形品は理想的には、２種の孔、すなわち大きい孔および中程度の孔を有する。
この一体式成形品の分離効率は、或るサイズの大きい孔と組合わされている構造の骨格密度(skeleton density)によって生じる。この骨格および大きい孔は、カラムの横断面のできるだけ全体にわたり最も均一な構造を示すことが重要である。不均一性は、劣悪な分離効率および劣悪なピーク対称性をもたらす。
【０００３】
クロマトグラフィー用一体式成形品は、有機ポリマーネツトワークまたは無機基礎材料からなることができる。有機ポリマー成形品はしばしば、カラム管などのモールド材料内で直接に形成される。実質的に非柔軟性の無機成形品とは異なり、有機ポリマーから形成されたモールドは通常、高い固有柔軟度を示す。
無機一体式成形品のヒドロゲルをゲル化モールド内で形成する場合、多孔質無機材料の形成時に格別の割合で収縮変化が示されることから、ヒドロゲルは、ゲル化モールドから取り出し、次いでさらに加工し、次いで後刻に、別々にクラッドしなければならない。
【０００４】
しかしながら、この後刻の成形品の成形および品質に関して、適当なゲル化モールドの選択は、この種の材料の製造における必須条件である。この場合、下記のゲル化モールドの性質は、特に重要である：
１）ゲル化モールドは、充分に良好な熱伝達係数を有していなければならない。そうでない場合、コンディショニング期間中に温度勾配が形成され、不均一な骨格構造を有する一体式成形品が生成される。一体式成形品の縁端領域と内部領域との間でしばしば差が生じる。
２）ゲル化モールドは加熱期間中、安定に維持されるために、適当に高い熱安定性を有していなければならない。
３）工程内制御を容易にするために、ゲル化モールドは理想的には、透明である。
４）ゲル化モールドは、製造期間中にそこに存在する反応剤とモールドとの相互反応が成形品の縁端領域における不均一性をもたらさないような性質を有していなければならない。
【０００５】
従来技術において、上記要件の全部に適合し、また品質的に均一な成形品の製造に適するゲル化モールド製造用材料は見出されていない。
金属管は良好な熱安定性を有し、また良好な熱伝達性を有するが、これらは透明ではない。さらにまた、この一体式成形品はしばしば、当該管からの取り出しが困難であり、またゲルが重篤な不規則性を示す。
Ｊ．ｏｆ  Ｃｈｒｏｍ．７６２（１９９７），１３５−１４６頁は、ゲル化モールドとしてポリカーボネートモールドを使用することを開示している。ポリカーボネート管は透明であり、またゲル化モールドとして使用するのに充分に硬質であるが、高品質の一体式成形品の製造に適する熱安定性を示さない。
【０００６】
ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）管を用いると、満足すべき結果が得られる。しかしながら、これらの管は僅かに透明であるのみであり、また高められた温度でオレンジ〜褐色に変色する。このことは熱安定性の欠落を示唆している。
それらの良好な熱安定性および熱伝達性、およびそれらの透明性に基づいて、ガラス管は無機成形品製造用のゲル化モールドとして理想的に見えた。しかしながら、ガラス管で製造された一体式成形品は、それらの骨格および孔構造にかかわり格別の不均一性を示し、またクロマトグラフィー試験において非常に貧弱な分離物性を示す。
【０００７】
従って、本発明の目的は、熱伝達性、透明性および熱安定性について良好な物性を有し、また良好な分離物性を有する高品質の一体式成形品を製造することができるゲル化モールドを提供することにあった。
ゲル化モールドとしてガラス管を使用する場合、ガラス管の表面が予め疎水性にされている場合、優れた分離物性を有する成形品が得られることが見出された。この方法で得られた成形品は一般に、従来技術からのゲル化モールドを用いて製造された成形品に比較して良好なクロマトグラフィー挙動を示す。
【０００８】
本発明は、無機一体式成形品製造用ゲル化モールドとして、少なくとも内壁上が疎水性にされているガラス管を使用することに関する。
好適態様は、ゲル化モールドとしてシラン化により疎水性にされているガラス管を使用することにある。
好適態様において、内部が１ｍＮ／ｍ2よりも小さい自由表面エネルギーである極性部分を有するガラス管を使用する。
【０００９】
本発明はまた、多孔質無機一体式成形品の製造方法に関し、この方法は、
ａ）ゲル化モールドを用意し；
ｂ）このゲル化モールドにモノマーゾルを充填し；
ｃ）このモノマー溶液を重合させ；
ｄ）工程ｃ）で形成されたゲルを熟成させ、孔を形成する；
方法であって、工程ａ）におけるゲル化モールドとして、少なくとも内壁上が疎水性にされているガラス管を用意することを特徴とする方法である。
図１および図２については、例１でさらに詳細に説明する。
【００１０】
無機多孔質一体式成形品は代表的に、ゾル−ゲル法によって製造される。ゾル−ゲル法の用語は、最初に重合性低分子量分子を生成させ、次いで最後に凝集または重合生成物を重合反応を経て得る、広範な種々の方法に適用されている用語である。ゾル−ゲル法の好適な変法は、ＷＯ９５／０３２５６および特に好ましくはＷＯ９８／２９３５０に記載されている。
疎水性にされたゲル化モールドを用いる実施方法は、従来技術からのゲル化モールドを用いる製造方法と相違していない。
【００１１】
多孔質無機一体式成形品の製造において用いられるゲル化モールドは、特に好ましくは疎水性にされているガラス管である。この場合、下記処理工程が代表的に行われる：
ａ）ゲル化モールドとして、少なくとも内部上が疎水性にされているガラス管を用意し；
ｂ）このゲル化モールドにモノマーゾルを充填し；
ｃ）このモノマー溶液を重合させ；
ｄ）工程ｃ）で形成されたゲルを熟成させ、孔を形成する。
【００１２】
本発明の目的にかかわり、ゲル化モールド（gelation mould）の用語は、一体式成形品を製造期間中に重合させるモールドに適用される。熟成後、収縮した成形品をゲル化モールドから取り出し、次いでクロマトグラフィー用吸着剤として使用するために、再クラッドする。このゲル化モールドの大きさおよび形状は一般に、クロマトグラフィーカラムの大きさおよび形状に関連する。従って、代表的にその長さおよび径が分析または調整用クロマトグラフィーカラムに慣用の範囲にある管をゲル化モールドとして使用する。しかしながら、或る種の用途の場合、別の形状、例えば角のあるまたはつぶれた(planar)モールドもまた、適当であることもある。従って、本発明に従い使用される疎水性にされているガラス管は好ましくは、円形であるが、全部の場合に円形を有するものではない。
【００１３】
本発明に従い用いられるゲル化モールドは、その両側または少なくとも内部が疎水性にされているガラス管である。このガラスの疎水化度は、自由表面エネルギーにより表わすことができる。未処理ガラス管は、約７０〜９０ｍＮ／ｍ2の自由表面エネルギーを示し、これは極性部分および分散部分がそれぞれ約半分程度の範囲で構成される。疎水化は極性部分の自由表面エネルギーを減少させる。ガラス製ゲル化モールドの極性部分の自由表面エネルギーが減少するほど、これらの型は成形品の製造において良好な性質を示す。従って、本発明の目的にかかかわり、極性部分の自由表面エネルギーは、１０ｍＮ／ｍ2より少ない、好ましくは５ｍＮ／ｍ2より少ない、特に好ましくは１ｍＮ／ｍ2より少なくなければならない。
【００１４】
ガラス製ゲル化モールドの疎水化は、成形品合成条件下に充分に安定であり、またその極性部分の自由表面エネルギーを充分に減少させるほどの疎水化を生じさせるいずれの方法によっても行うことができる。一例として、吸着剤の誘導体化に用いられるシリカゲルまたはシリカ化学の領域からの誘導体化反応をガラスの疎水化に適用することができる。疎水化方法の例および対応する反応剤は、Ｋ．Ｋ．Ｕｎｇｅｒ著、“Ｐｏｒｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃａ”，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ，１９７９，８３−１３０頁に示されている。
【００１５】
ゲル化モールドの疎水化は、一、二または三官能性アルコキシ−またはクロロシラン化合物を用いるシラン化によって行うと好ましい。疎水基、例えばアルキル基、特に好ましくはＣ8〜Ｃ25基を含有するシラン化合物は好適である。一例として、オクタデシル−修飾ガラス管は、約０．１ｍＮ／ｍ2の自由表面エネルギーの極性部分を有する。
この目的には代表的に、ガラス管を溶媒中のシランにより処理する。反応時間後、過剰のシランを洗出する。
【００１６】
ガラス表面の疎水化は多段階法によりまさに良好に行うことができる。一例として、シリカゲルの誘導体化にかかわり知られているように、ガラス管に先ず、エポキシドなどの官能性基を付与し、引き続く反応で、充分に疎水性のポリマーなどにより被覆する。このポリマー層はまた、化学的安定性および熱安定性にかかわる上記要件に適合していなければならない。
さらにまた、ポリシロキサンまたは有機修飾セラミックス（ormocers）などのプレポリマーを合成することもできる。このプレポリマーを次いで、ガラス表面に機械的に、または共有結合により結合させる。
【００１７】
ゲル化モールドとしての疎水性にされたガラス管内で製造されるクロマトグラフィー用一体式成形品は、優れた分離物性を示す。この成形品の分離物性は、骨格構造の均一性によって絶対的影響を受ける。粒状吸着剤の材料における不均一性はカラムの総長によって部分的に補償されるが、一体式成型吸着剤の場合、この補償は得られない。ゲル化モールドからの良好で均一な取り外しは、この一体式成形品の均一な熟成を可能にする。ゲル化モールドとして疎水性にされたガラス管を用いることによって、全領域および横断面全体にわたり均質である成形品の形成がここに可能にされた。
【００１８】
このことはまた、収縮率に現れる。ポリカーボネート管で形成された成形品が約１７％の収縮を示すのみであるのに対して、疎水性にされたガラス管で形成された成形品は約２１％の収縮率を有する。
さらに説明しなくても、当業者は上記記載をその最も広い範囲で利用することができるものと見なされる。従って、好適態様および例は、単に説明のための記載であって、いずれの点でも、絶対的に制限するものではない。
本明細書に挙げた全部の出願書、特許および刊行物、特に対応する特許出願である２０００年６月２３日付けで出願されたＤＥ１００３０６６５の完全記載内容を引用して本明細書に組入れる。
【００１９】
例
１．相違するゲル化モールドを用いて形成された分離カラムにおける物質混合物の分離
物質混合物：チオ尿素（１）、プロゲステロン（２）、アントラセン（３）
カラム：    クロモリス（Chromolith）（登録商品名）、Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＲＰ−１８ｅ １００*４．６ｍｍ、Ｃ１８、エンドキャップ品
溶出液：    アセトニトリル／水６０／４０（ｖ／ｖ）
流動速度：  ２ｍｌ／分
検出：      ＵＶ２５４ｎｍ
温度：      室温
注入容積：  １０μｌ
【００２０】
ＷＯ９８／２９３５０に相当するゾル−ゲル法によって、一体式成形吸着剤を形成し、次いでオクタデシルシランにより誘導体化した。この製造操作は、ゲル化モールドとして未処理ガラス管、ポリカーボネート管、ＰＶＤＦ管および疎水性にされたガラス管に対して行った。疎水性にされたガラス管の自由表面エネルギーは、約３０ｍＮ／ｍ2である（１ｍＮ／ｍ2よりも小さい極性部分を付随する）。
【００２１】
これらの分離のクロマトグラムを図１および図２に示す（図１Ａ：未処理ガラス製ゲル化モールド；図１Ｂ：疎水性にされたガラスゲル化モールド；図２Ａ：ポリカーボネートゲル化モールド；図２Ｂ：ＰＶＤＦゲル化モールド）。保持時間は分単位で横座標に示されており、また強度はｍＶ単位で縦座標に示されている。チオ尿素は０．６〜０．７分の保持時間、プロゲステロンは２分の保持時間を示し、またアントラセンは３．７分の保持時間を示す。
【００２２】
これらの結果を再度、下記表にまとめて示す。ＨＰＬＣに対する一体式成形品カラムの品質は、先ず分離効率Ｎ（トレイ／分）により、第二にピーク対称度（テーリング因子ＵＳＰ）により記載することができる。これらの数値は、公知方法によって計算する（例えば、Ｋ．Ｋ．Ｕｎｇｅｒ著、Ｈａｎｄｂｕｃｈ  ｄｅｒ  ＨＰＬＣ［ＨＰＬＣの参考書］、ＧＩＴ出版社、１９８９年）。
この表は、ピークＮｏ．３にかかわる分離効率および対称度の比較を示す。
【００２３】
【表１】
0004738709.tif 000002
【００２４】
疎水性にされたガラス管は別種の材料に比較して優れていることを見ることができる。これらの管はさらに、それらの単純な加工操作、熱安定性および透明度によってプラスティックモールドに優る格別の利点を提供することから、これらの管は成形品の製造用ゲル化モールドとして理想的に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、例１に記載の分離結果を示すクロマトグラムであり、図１Ａは未処理ガラス製ゲル化モールドの場合を示し、また図１Ｂは疎水性にされたガラスモールドの場合を示す。
【図２】  図２は、例１に記載の分離結果を示すクロマトグラムであり、図２Ａはポリカーボネート製ゲル化モールドの場合を示し、また図２ＢはＰＶＤＦ製ゲル化モールドの場合を示す。
【図１】
0004738709.tif 000003
【図２】
0004738709.tif 000004