(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
数平均分子量が１００００以上であり、凝固価が異なるポリアリレート樹脂とポリスルホン系樹脂の２種のポリマーを、各ポリマーに対して相溶性を有するＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解し、該ポリマー溶液を液滴状態で水にＮ−メチル−２−ピロリドンを混合した凝固液中にて凝固させて製造することを特徴とし、
前記凝固価は、溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン５０ｇに、当該凝固価の定義の対象となるポリマー１ｇを溶解した溶液を５０℃に保ち、この溶液を攪拌しながら、水にＮ−メチル−２−ピロリドンを混合した凝固液を溶液中に少量ずつ添加し、この溶液中にポリマーが析出し始める時点における凝固液の添加量で定義される多孔質ビーズの製造方法。
【請求項２】
数平均分子量が１００００以上であり、凝固価が異なるポリスルホン系樹脂の２種のポリマーを、各ポリマーに対して相溶性を有するＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解し、該ポリマー溶液を液滴状態で水にＮ−メチル−２−ピロリドンを混合した凝固液中にて凝固させて製造することを特徴とし、
前記凝固価は、溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン５０ｇに、当該凝固価の定義の対象となるポリマー１ｇを溶解した溶液を５０℃に保ち、この溶液を攪拌しながら、水にＮ−メチル−２−ピロリドンを混合した凝固液を溶液中に少量ずつ添加し、この溶液中にポリマーが析出し始める時点における凝固液の添加量で定義される多孔質ビーズの製造方法。
【請求項３】
前記２種のポリマーのうち、一方のポリマーの凝固価が１〜１５ｍＬであり、他方のポリマーの凝固価が３ｍＬ以上であり、且つ各ポリマーの凝固価の差が２ｍＬ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多孔質ビーズの製造方法。
【請求項４】
前記ポリマー溶液の全ポリマー含有率を１０〜３０質量％に設定したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の多孔質ビーズの製造方法。
【請求項５】
前記した２種のポリマーの混合比率を０．１〜１０に設定したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の多孔質ビーズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体液処理や水処理などに使用可能な多孔質ビーズの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多孔質ビーズは、その表面および内部に細孔を形成した粒状の多孔質体であり、食品工業、医薬品工業、廃水処理、人工臓器、医療等の分野において、蛋白質、コロイド、バクテリア等の除去や回収、有害ガスの吸着除去、脱色、水中の有害物あるいは血液中の有害物（エンドトキシン、血球等）の回収除去、重金属の捕集、酵素・菌体の固定化用担体等の目的で利用されている。
【０００３】
そして、多孔質ビーズの製造方法としては、特開昭５０−１２１７６号公報に水中油滴型エマルジョン重合法が提案されている。具体的には、油性の重合成モノマーとベンゼンとの均一混合溶液と分散剤を含む水とを高速・長時間攪拌することにより水中油滴型エマルジョンを生成し、電離性放射線または活性光線等のエネルギー線を照射することにより水中油滴型エマルジョンを重合させて多孔質ビーズを製造する旨が提案されている。さらに、特開平６−２４８１０７号公報には、モノマーおよび／またはオリゴマーを相分離剤とともに溶剤に溶解し、この溶液を液滴状に吐出し、エネルギー線を照射することにより溶液を重合させて多孔質ビーズを製造する旨が提案されている。
【特許文献１】特開昭５０−１２１７６号公報
【特許文献２】特開平６−２４８１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記各特許文献に記載の多孔質ビーズの製造方法は、いずれも多孔質ビーズの製造原液にエネルギー線を照射することを必須要件としている。このため、簡便な設備で多孔質ビーズを製造することが難しく、多孔質ビーズの製造効率に改善の余地を残している。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、エネルギー線の照射を必要とせず、製造効率の向上を図ることができる多孔質ビーズの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載のものは、数平均分子量が１００００以上であり、凝固価が異なるポリアリレート樹脂とポリスルホン系樹脂の２種のポリマーを、各ポリマーに対して相溶性を有するＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解し、該ポリマー溶液を液滴状態で水にＮ−メチル−２−ピロリドンを混合した凝固液中にて凝固させて製造することを特徴とし、
前記凝固価は、溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン５０ｇに、当該凝固価の定義の対象となるポリマー１ｇを溶解した溶液を５０℃に保ち、この溶液を攪拌しながら、水にＮ−メチル−２−ピロリドンを混合した凝固液を溶液中に少量ずつ添加し、この溶液中にポリマーが析出し始める時点における凝固液の添加量で定義される多孔質ビーズの製造方法である。
【０００７】
また、数平均分子量が１００００以上であり、凝固価が異なるポリスルホン系樹脂の２種のポリマーを、各ポリマーに対して相溶性を有するＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解し、該ポリマー溶液を液滴状態で水にＮ−メチル−２−ピロリドンを混合した凝固液中にて凝固させて製造することを特徴とし、
前記凝固価は、溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン５０ｇに、当該凝固価の定義の対象となるポリマー１ｇを溶解した溶液を５０℃に保ち、この溶液を攪拌しながら、水にＮ−メチル−２−ピロリドンを混合した凝固液を溶液中に少量ずつ添加し、この溶液中にポリマーが析出し始める時点における凝固液の添加量で定義される多孔質ビーズの製造方法である。
【０００８】
請求項３に記載のものは、前記２種のポリマーのうち、一方のポリマーの凝固価が１〜１５ｍＬであり、他方のポリマーの凝固価が３ｍＬ以上であり、且つ各ポリマーの凝固価の差が２ｍＬ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多孔質ビーズの製造方法である。
【０００９】
請求項４に記載のものは、前記ポリマー溶液の全ポリマー含有率を１０〜３０質量％に設定したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の多孔質ビーズの製造方法である。
【００１４】
請求項５に記載のものは、前記した２種のポリマーの混合比率を０．１〜１０に設定したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の多孔質ビーズの製造方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
すなわち、数平均分子量が１００００以上であり、凝固価が異なる少なくとも２種のポリマーを、各ポリマーに対して相溶性を有する溶媒に溶解し、該ポリマー溶液を液滴状態で非溶媒が含まれる凝固液中にて凝固させて多孔質ビーズを製造するので、簡単な作業で多孔質ビーズを製造することができる。したがって、多孔質ビーズの製造効率の向上を図ることができる。また、多孔質ビーズの製造工程において、エネルギー線照射装置などでエネルギー線を照射する必要がなく、この結果、簡便な設備で多孔質ビーズを製造することができる。さらに、ポリマーの有する性能をエネルギー線の照射により損ねる虞がない。したがって、耐熱性や耐薬品性に優れたポリマーを原料として使用した場合には、耐熱性や耐薬品性に優れた多孔質ビーズを簡単に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は、多孔質ビーズを製造するための製造装置の概略図である。
多孔質ビーズ製造装置１（以下、単に製造装置１と称す）は、図１に示すように、ポリマー溶液貯留部２と、該該ポリマー溶液貯留部２に接続されたノズル３と、該ノズル３の下方に配置された凝固液槽４とから概略構成されている。
【００１７】
ポリマー溶液貯留部２は、多孔質ビーズの原料となるポリマー溶液を貯留するためのものである。ポリマー溶液は、凝固価が異なる複数（本実施形態では２種）のポリマーを、各ポリマーに対して相溶性を有する溶媒に溶解して調製される。ここでは、ポリエステル系樹脂（Ａ）とポリスルホン系樹脂（Ｂ）との混合比率（重量比Ａ／Ｂ）を０．１〜１０の範囲で設定すると共に、両ポリマーの含有率（Ａ＋Ｂ）が１０〜３０質量％に設定されるように有機溶媒（溶剤）に溶解して、ポリマー溶液を調製する。
【００１８】
なお、本実施形態におけるポリエステル系樹脂は、次式（１）で表される繰り返し単位を有するポリアリレート樹脂である。
【００１９】
【化１】
0004808499.tif 000002
【００２０】
また、ポリスルホン系樹脂は、式（２）で表される繰り返し単位及び式（３）で表される繰り返し単位の少なくとも何れかを有するポリスルホン樹脂である。
【００２１】
【化２】
0004808499.tif 000003
【００２２】
【化３】
0004808499.tif 000004
【００２３】
また、ポリマー溶液に溶解されるポリマーは、分子量（例えば数平均分子量）が１００００以上であり、凝固価が１〜１５ｍＬの範囲内に設定されることが好ましい。なお、本発明における凝固価は、本発明の多孔質ビーズの製造方法で使用される溶媒５０ｇにポリマー１ｇを溶解した溶液を５０℃に保ち、この溶液を攪拌しながら本発明の多孔質ビーズの製造方法で使用される後述の凝固液を溶液中に少量ずつ添加し、この溶液中にポリマーが析出し始める時点（目視により溶液が白濁した時点）における凝固液の添加量（ｍＬ）で定義される。そして、上記ポリアリレート樹脂の凝固価は３．７ｍＬであり、上記ポリスルホン樹脂の凝固価は４．７ｍＬである。したがって、各ポリマーの凝固価の差は１．０ｍＬに設定される。また、ポリアリレート樹脂の分子量（数平均分子量）は２５，０００であり、ポリスルホン樹脂の分子量（数平均分子量）は２７，０００である。
【００２４】
さらに、有機溶媒としては、ポリエステル系樹脂とポリスルホン系樹脂に対して相溶性を有する溶媒であれば特に制限はなく、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等を用いることができる。これらの中で、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが最も好適に使用することができる。
【００２５】
ノズル３は、ポリマー溶液貯留部２内のポリマー溶液を液滴状に吐出するためのものであり、当該ノズル３の基端部（図１中上端部）をポリマー溶液貯留部２に配管５および送液バルブ６を介して接続している。なお、本実施形態では、ノズル３をポリマー溶液貯留部２よりも低い位置に配置し、ノズル３内のポリマー溶液とポリマー溶液貯留部２内のポリマー溶液とのヘッド差に基づいて、ノズル３からポリマー溶液を吐出するように構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ノズル３をポリマー溶液貯留部２よりも上方に配置するとともに、配管５の途中に送液ポンプを配設し、この送液ポンプの揚力によりノズル３からポリマー溶液を吐出してもよい。
【００２６】
凝固液槽４は、ポリマー溶液を凝固させる凝固液を貯留するためのものである。凝固液は、樹脂溶解に使用した有機溶媒を非溶媒である水に混合した混合溶媒の方が、水単独よりも好ましい。これは、混合溶媒を使用した方が均一なフィブリル構造を形成し易いためである。混合する有機溶媒としては、樹脂に対する良溶媒、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等を用いることができる。これらの中で、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが最も好適に使用することができる。
【００２７】
このような製造装置１において多孔質ビーズを製造するには、まず、ポリマー溶液貯留部２に調製されたポリマー溶液を貯留するとともに、凝固液槽４に凝固液を貯留する。製造装置１内にポリマー溶液または凝固液を貯留したならば、送液バルブ６を僅かに開いてノズル３からポリマー溶液を液滴状に吐出する。ノズル３から吐出したポリマー溶液が凝固液槽４に滴下されると、このポリマー溶液内のポリマーが凝固液内で凝固する。このとき、凝固価が異なることに起因して各ポリマーの凝固速度が異なる。すなわち、凝固液内で各ポリマーが析出するまでに時間差が生じる。そして、凝固価の小さいポリマーが先に凝集して析出を開始したが、凝固価の大きいポリマーがまだ溶解状態のままであると、凝固価の小さいポリマーは、凝固価の大きいポリマーにより運動を阻まれ、凝集速度が凝固価の小さいポリマーが単独の場合の凝集速度よりも低下する。これにより、ポリマー系全体が不安定になり、不均一な凝集が起こる。この結果、凝固したポリマー内に多数の細孔が形成されて、多孔質ビーズが生成（製造）される。多孔質ビーズが凝固液槽４内に生成されたならば、この多孔質ビーズを凝固液槽４からすくい上げ、精製水にて多孔質ビーズを洗浄し、乾燥させる。
【００２８】
このようにして製造された多孔質ビーズ（ポリマービーズ）は、その表面を覆う状態で緻密層を備え、該緻密層に１００ｎｍ未満の平均孔径を有する孔（具体的には３〜５０ｎｍの孔）を形成する。また、緻密層から多孔質ビーズの中心へ向かうにしたがって次第に次第に孔が大きくなり、多孔質ビーズの中心部には、大きな孔を持つ内部空洞を形成する。
【００２９】
このように、本発明においてはポリマー溶液を凝固液へ滴下して多孔質ビーズを製造するので、簡単な作業で多孔質ビーズを製造することができる。したがって、多孔質ビーズの製造効率の向上を図ることができる。また、上記した多孔質ビーズの製造方法においては、エネルギー線照射装置などでエネルギー線を照射してポリマーを重合させる必要がなく、この結果、簡便な設備で多孔質ビーズを製造することができる。さらに、ポリマーの有する性能をエネルギー線の照射により損ねる虞がない。したがって、耐熱性や耐薬品性に優れたポリマーを用いてポリマー溶液を調製し、このポリマー溶液を凝固液に滴下すれば、耐熱性や耐薬品性に優れた多孔質ビーズを簡単に製造することができる。そして、ノズル３の口径の設定を変えることでポリマー溶液の液滴の大きさを簡単に調整すれば、所望の大きさの多孔質ビーズを容易に製造することができる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、ポリアリレート樹脂とポリスルホン系樹脂を用いてポリマー溶液を調製したが、本発明はこれに限定されない。例えば、凝固価が異なる２種のポリスルホン系樹脂でもよい。例えば、ポリエーテルスルホン樹脂とポリスルホン樹脂であってもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、ポリマーの凝固価が異なることに起因してポリマーの不均一な凝集を生じさせ、この結果、多孔質ビーズを生成（製造）することができる。このことから、各ポリマーの凝固価は、その差が大きければ大きいほど好ましい。具体的には、各ポリマーの凝固価の差が２ｍＬ以上に設定されることが好適である。
【００３２】
さらに、凝固価が異なるポリマーとして、一方のポリマーの凝固価が１〜１５ｍＬであり、他方のポリマーの凝固価が３ｍＬ以上であるものを用いてもよい。例えば、ポリスルホン系樹脂であるポリスルホン樹脂（凝固価４．７ｍＬ）と、親水性高分子であるポリビニルピロリドン（凝固価が無限大）を用いてもよい。ポリマー溶液にポリビニルピロリドンを混合して多孔質ビーズを製造すれば、多孔質ビーズに親水性を付与することができる。したがって、親水化によって多孔質ビーズの生体適合性を向上させることができる。
【００３３】
そして、上記実施形態では、凝固価が異なる２種のポリマーを用いてポリマー溶液を調製したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、凝固価が異なるポリマーを複数用いてポリマー溶液を調製するのであれば、ポリマー溶液に溶解させるポリマーは３種類以上でもよい。また、ポリマー溶液に少量の非溶媒（水など）を添加してもよい。ポリマー溶液に添加する非溶媒の量を調整し、このポリマー溶液を凝固液に滴下すれば、多孔質ビーズ内に形成される孔径を調整することができて好適である。
【００３４】
さらに、上記実施形態では、ポリマー溶液をノズル３から凝固液槽４へ滴下したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ポリマー溶液貯留部２に噴霧ノズルを接続するとともに該噴霧ノズルに極小な口径の噴出口を複数備えて、ポリマー溶液を微粒子状に噴霧可能とし、この噴霧ノズルから噴霧されたポリマー溶液を凝固液の液面に噴き付けてもよい。このようにして噴霧ノズルから吐出されたポリマー溶液を凝固液により凝固させれば、微粒子状の多孔質ビーズを大量に製造することができる。また、ノズル３の先端を凝固液槽４内に貯留した凝固液内に配置し、この状態でポリマー溶液をノズル３から吐出して、ポリマー溶液を液滴状態にして凝固液中で凝固させてもよい。
【００３５】
そして、ポリマー溶液に溶解させるポリマーの種類や、凝固液の温度または濃度等を選択調整すれば、多孔質ビーズ（詳しくは緻密層）の微細構造を変化させることができる。これにより、多孔質ビーズ内の細孔のサイズや細孔が形成される密度を調整することができ、所望の比表面積を有する多孔質ビーズを簡単に製造することができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明の実施例を挙げて本発明をさらに説明する。
実施例１においては、ポリエーテルスルホン樹脂（グレード４８００Ｐ、凝固価８．４ｍＬ、数平均分子量２１，０００）とポリアリレート樹脂（凝固価３．７ｍＬ、数平均分子量２５，０００）とをＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解してポリマー溶液を調製した。なお、ポリエーテルスルホン樹脂とポリアリレート樹脂とＮ−メチル−２−ピロリドンとの質量混合比は、７．５：７．５：８５．０に設定した。また、水にＮ−メチル−２−ピロリドンを５５％混合したものを凝固液とした。
【００３７】
さらに、製造装置１のノズル３を内径０．１９ｍｍ、外径０．３６ｍｍの円筒形に設定し、凝固液槽４の凝固液面から略２０ｃｍ上方へ離れるように配置した。
【００３８】
このようなポリマー溶液、凝固液および製造装置１を準備し、ポリマー溶液をポリマー溶液貯留部２に貯留するとともに、凝固液を凝固液槽４に貯留した。そして、室温下において、この貯留状態で送液バルブ６を開状態に変換してポリマー溶液貯留部２内のポリマー溶液をノズル３から凝固液内へ滴下した。この結果、図２（ａ）に示すように、外径が約２ｍｍの球状を呈する多孔質ビーズが得られた。また、多孔質ビーズの表面には、図２（ｂ）に示すように、多数の細孔が確認された。そして、本実施例において得られた多孔質ビーズの比表面積を測定した結果、その値は４．９２ｍ２／ｇであった。
【００３９】
また、実施例２においては、凝固価の異なるポリエーテルスルホン樹脂（グレード４８００Ｐ、凝固価８．４ｍＬ，数平均分子量２１，０００）とポリスルホン樹脂（凝固価４．７ｍＬ，数平均分子量２７，０００）とをＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解してポリマー溶液を調製し、実施例１と同様の手順でポリマー溶液を凝固液内に滴下した。さらに、実施例３においては、凝固価の異なるポリスルホン樹脂（凝固価４．７ｍＬ）とポリビニルピロリドン（凝固価無限大，数平均分子量１４，０００あるいは３５０，０００）とをＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解してポリマー溶液を調製し、実施例１と同様の手順でポリマー溶液を凝固液内に滴下した。これらの結果、いずれの実施例においても、凝固したビーズ内に孔が形成され、多孔質ビーズが製造可能であることが確認された。
【００４０】
そして、比較例においては、凝固価が同じ値であるポリエーテルスルホン樹脂（グレード４８００Ｐ、凝固価８．４ｍＬ，数平均分子量２１，０００）とポリメチルメタクリシート樹脂（凝固価８．４ｍＬ，数平均分子量２００，０００）とをＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解してポリマー溶液を調製し、実施例１と同様の手順でポリマー溶液を凝固液内に滴下した。この結果、２種のポリマーの凝固価が等しい比較例においては、凝固したビーズ内に孔が形成されず、多孔質ビーズを製造できないことが確認された。各実施例および比較例における凝固価の差および製造結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
0004808499.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】多孔質ビーズ製造装置の概略図である。
【図２】実施例における多孔質ビーズの電子顕微鏡写真であり、（ａ）は全体写真、（ｂ）は表面の拡大写真である。
【符号の説明】
【００４３】
１  多孔質ビーズ製造装置
２  ポリマー溶液貯留部
３  ノズル
４  凝固液槽
５  配管
６  送液バルブ
【図１】
0004808499.tif 000006
【図２】
0004808499.tif 000007