(57)【要約】【課題】  高分子と架橋剤とを反応させることにより架橋ゲルを製造する方法において、架橋度が高く、且つ均一に架橋された架橋ゲルを得る方法、特に粘度の高い高分子溶液を用いた場合でも架橋ゲルを製造することのできる、新規な架橋ゲルの製造方法を提供する。【解決手段】  （ａ）架橋性高分子と、（ｂ）前記架橋性高分子を架橋し得る架橋剤と、（ｃ）前記架橋性高分子を溶解し得る溶媒と、を含む混合物を容器に収容し、該容器自身を自転させながら公転させることを特徴とする架橋ゲルの製造方法。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）架橋性高分子と、（ｂ）前記架橋性高分子を架橋し得る架橋剤と、（ｃ）前記架橋性高分子を溶解し得る溶媒と、を含む混合物を容器に収容し、該容器自身を自転させながら公転させることを特徴とする架橋ゲルの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の架橋ゲルの製造方法において、前記（ａ）架橋性高分子を（ｃ）溶媒に溶解したときの溶液の粘度が３０００ｃｐｓ以上であることを特徴とする架橋ゲルの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の架橋ゲルの製造方法において、前記（ａ）架橋性高分子が高分子多糖類であることを特徴とする架橋ゲルの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の架橋ゲルの製造方法において、前記（ａ）架橋性高分子がヒアルロン酸又はコンドロイチン硫酸であることを特徴とする架橋ゲルの製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の架橋ゲルの製造方法において、（ｂ）架橋剤がジエポキシド又はジビニルスルホンであることを特徴とする架橋ゲルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は架橋ゲルの製造方法、特に架橋ゲルの架橋度、及び架橋の均一性の向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子ゲルは、基本的に高分子網目と溶媒からなっており、この高分子網目は、高分子鎖間の架橋によって形成される。このため、従来、高分子鎖間に架橋を形成することによりゲルを生成する方法が一般に行われている。このような方法の１つとして、高分子と架橋剤とを反応させることにより架橋を形成する方法が知られており、例えば、側鎖に反応性の官能基、すなわち水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の官能基を有する高分子と、当該反応性基と反応し得る官能基、すなわちアルデヒド基、水酸基、カルボン酸基、N‐ヒドロキシメチル基、エポキシ基等の官能基を複数有している多官能性化合物とを反応させることにより、高分子鎖間を架橋された架橋ゲルを生成することができる。反応性基を有する高分子としては、具体的には、水酸基を有する高分子多糖類、カルボキシル基を有するポリアクリル酸、アミノ基を有するポリアクリルアミド等が用いられている。
【０００３】
しかしながら、上に挙げたような高分子多糖類、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド等の高分子は、概して、反応に供する高分子溶液の状態で粘度が高いことが多く、また、架橋反応が進行するにつれて高分子の分子量は増大し、反応液の粘度はさらに上昇していくこととなる。そして、このようにして反応液の粘度が高くなると、マグネチックスターラーのような攪拌機では全く攪拌を行うことができなくなり、また、プロペラミキサーやディスパーザーのような攪拌機を用いたとしても、攪拌部の周囲がせん断されるだけで、反応液全体を均一に混合攪拌することはできなくなる。このため、高分子と架橋剤とを反応させて、架橋度が高く、且つ均一に架橋された架橋ゲルを調整することは難しく、特に粘度の高い高分子溶液を用いた場合には、この方法で架橋ゲルを得ることは極めて困難であった。
【０００４】
一方で、従来、半田ペースト、歯科用印象材料、油脂、樹脂、染料、顔料、各種粉体等のような流動性を有する材料の混合・攪拌等を行う装置として、該混練材料を収容した容器を容器ホルダに保持して公転させながら、その公転軌道上で自転させるように構成された混合攪拌装置が用いられていることが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−４３５６８号公報
【特許文献２】特開２０００−２７１４６５号公報
【特許文献３】実公平５−３２１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前述の問題に鑑みて行われたものであり、高分子と架橋剤とを反応させることにより架橋ゲルを製造する方法において、架橋度が高く、且つ均一に架橋された架橋ゲルを得る方法、特に粘度の高い高分子溶液を用いた場合でも架橋ゲルを製造することのできる、新規な架橋ゲル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】
【０００７】
本発明者らが前述の問題に鑑み、鋭意検討を行った結果、高分子と架橋剤との混合溶液を、自転機構及び公転機構を有する混合攪拌装置に供し、自転させながら公転させることにより混合・撹拌を行うことによって、架橋度が高く、且つ均一に架橋された架橋ゲルが得られることを見出した。また、従来、架橋ゲルを調製することが極めて困難であった、粘度の高い高分子溶液を用いた場合にも架橋ゲルを得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明にかかる架橋ゲルの製造方法は、（ａ）架橋性高分子と、（ｂ）前記架橋性高分子を架橋し得る架橋剤と、（ｃ）前記架橋性高分子を溶解し得る溶媒と、を含む混合物を容器に収容し、該容器自身を自転させながら公転させることを特徴とする。また、前記架橋ゲルの製造方法において、前記（ａ）架橋性高分子を（ｃ）溶媒に溶解したときの溶液の粘度が３０００ｃｐｓ以上であることが好適である。
【０００９】
また、前記架橋ゲルの製造方法において、前記（ａ）架橋性高分子が高分子多糖類であることが好適である。また、前記架橋ゲルの製造方法において、前記（ａ）架橋性高分子がヒアルロン酸又はコンドロイチン硫酸であることが好適である。また、前記架橋ゲルの製造方法において、（ｂ）架橋剤がジエポキシド又はジビニルスルホンであることが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる架橋ゲルの製造方法によれば、架橋度が高く、且つ均一に架橋された架橋ゲルを得ることができる。また、従来、架橋ゲルを得ることが極めて困難であった、粘度の非常に高い高分子溶液を用いた場合にも、架橋ゲルを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】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明にかかる架橋ゲルの製造方法は、（ａ）架橋性高分子と、（ｂ）前記架橋性高分子を架橋し得る架橋剤と、（ｃ）前記架橋性高分子を溶解し得る溶媒と、を含む混合物を容器に収容し、該容器自身を自転させながら公転させることを特徴とする。
なお、本発明において、「架橋ゲル」とは、高分子鎖間同士が結合されることによって架橋された三次元網目構造を持つ高分子ゲルを意味する。
【００１２】
本発明に用いられる（ａ）架橋性高分子は、高分子鎖間に架橋を生じ得る高分子であればどのようなものでもよく、特に限定されるものではないが、例えば、高分子鎖の側鎖や末端あるいは分子鎖中に、水酸基、アルコキシ基、オキシアルキレン基、カルボキシル基、アミノ基、イミノ基、メルカプト基、スルホン酸基、ハロゲン原子、ニトリル基、イソシアナート基、エポキシ基等のような反応性の官能基を有している高分子を用いることができる。
【００１３】
本発明に用いられる（ａ）架橋性高分子としては、具体的には、例えば、デンプン、寒天、カラギーナン、グルコマンナン、ペクチン、アルギン酸、ペクチン酸、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジェランガム、グアーガム、キサンタンガム、ヒアルロン酸、キチン、キトサン、カードラン、コンドロイチン硫酸等の高分子多糖類、ゼラチン、コラーゲン、卵白アルブミン、大豆タンパク質、カゼイン、フィブリン、エラスチン、ケラチン等のタンパク質、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリジオキソラン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリグルタミン酸、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルピリジン、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン、ポリリジン、ポリアクリルアミド、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ポリスチレンスルホン酸、ポリクロロメチルスチレン、ポリアクリロニトリル等の合成高分子が挙げられる。
【００１４】
本発明に用いられる（ｂ）架橋剤は、前記（ａ）架橋性高分子の高分子鎖間同士を結合することによって架橋し得るものであればどのようなものでもよく、このようなものであれば特に限定されるものではない。本発明に用いられる（ｂ）架橋剤としては、例えば、（ａ）架橋性高分子の有する反応性官能基と反応して共有結合を形成し得る官能基を２以上有している多官能性化合物を、（ａ）架橋性高分子の種類に応じて適宜選択して用いることができる。具体的には、（ａ）架橋性高分子が水酸基又はカルボキシ基を有している場合には、当該官能基と反応して共有結合を形成し得るエポキシ基を２つ有しているジエポキシ化合物を（ｂ）架橋剤として用いることができる。同様に、例えば、（ａ）架橋性高分子が水酸基又はアミノ基を有している場合には（ｂ）架橋剤としてジアルデヒド化合物又はジカルボン酸化合物、（ａ）架橋性高分子がカルボキシル基、ハロゲン原子、イソシアナート基又はエポキシ基を有している場合には（ｂ）架橋剤としてジアミン化合物、（ａ）架橋性高分子がカルボキシル基を有している場合には（ｂ）架橋剤としてアジリジン化合物、（ａ）架橋性高分子が水酸基、カルボキシル基、アミノ基又はメルカプト基を有している場合には（ｂ）架橋剤としてジイソシアネート化合物、（ａ）架橋性高分子がジイソシアネート基を有している場合には（ｂ）架橋剤としてジオール化合物又はジアミン化合物を用いることができる。
【００１５】
また、本発明に用いられる（ｂ）架橋剤としては、例えば、（ａ）架橋性高分子の有する反応性官能基と配位結合あるいは水素結合を形成することにより、高分子鎖間を架橋し得る化合物を用いることもできる。例えば、（ａ）架橋性高分子が、水酸基、カルボキシ基又はアミノ基のような錯形成可能な官能基を有している場合に、多価金属イオンを有する化合物を（ｂ）架橋剤として用いることができる。
【００１６】
本発明に用いられる（ｂ）架橋剤としては、例えば、アルキルジエポキシ体、具体的には、１−３ブタジエンジエポキシド、１，２，７，８−ジエポキシオクタン、１，５−ヘキサジエンジエポキシド等、又はグリシジルジエーテル体、具体的には、エチレングリコールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールグリシジルエーテル、ビスフェノールＡグリシジルエーテル等、あるいはジビニルスルホン、エピクロルヒドリン等が挙げられ、これらの中でも、ジエポキシド、ジビニルスルホンを好適に用いることができる。
【００１７】
本発明に用いられる（ｃ）溶媒としては、前記（ａ）架橋性高分子を溶解し得るものであればどのようなものでもよく、特に限定されるものではない。例えば、（ａ）架橋性高分子として、未修飾のデンプン、寒天のような水溶性の高分子多糖類を用いる場合には、水は当然のことながら、エチレングリコール、グリセリン等の水性溶媒を（ｃ）溶媒として用いることもできる。
【００１８】
本発明にかかる架橋ゲルの製造方法においては、通常、上記（ａ）〜（ｃ）の必須成分を含む混合物を収容した容器を、自転機構及び公転機構を有する混合攪拌装置に供することによって、該容器自身を自転させながら公転させるものである。
自転機構及び公転機構を有する混合攪拌装置は、当業者において公知であり、例えば、特開昭６１−２９０９４６号公報、実公平５−３２１１０号公報、特開平１０−４３５６８号公報、特開平１１−２２６３７６号公報、及び特開２０００−２７１４６５号公報等に記載されている混合攪拌装置を本発明に用いることができる。
【００１９】
以下、本発明にかかる架橋ゲルの製造方法の具体例を挙げて、本発明について更に説明を行う。
図１に、本発明の一実施例にかかる混合攪拌装置を示す。
本発明の一実施例にかかる混合攪拌装置１０は、試料を収容する容器本体１４及びその容器蓋１２と、容器本体１４を固定保持する容器ホルダ１６と、容器ホルダ１６を自転軸１８に沿って回転させる自転機構２０と、自転機構２０を支持する支持部２２と、支持部２２を公転軸２４に沿って回転させる公転機構２６とを備えている。
（製造例）
１）  混合攪拌装置１０の容器本体１４に、（ａ）架橋性高分子と、（ｂ）架橋剤と、（ｃ）溶媒とを含む混合溶液３０を収容し、容器蓋１２を嵌め、容器ホルダ１６に装着する。
２）  混合攪拌装置１０を運転し、自転機構２０及び公転機構２６を回転させる。
【００２０】
上記製造例において、容器ホルダ１６は自転機構２０によって自転軸１８に沿って回転させられ、さらに自転機構２０を支持する支持部２２は公転機構２６によって公転軸２４に沿って回転させられる。そして、容器ホルダ１６に収容される（ａ）架橋性高分子と、（ｂ）架橋剤と、（ｃ）溶媒とを含む混合溶液３０は、自転軸１８に沿って自転すると同時に、公転軸２４に沿って公転することになる。
【００２１】
以上のようにして、（ａ）架橋性高分子と、（ｂ）架橋剤と、（ｃ）溶媒とを含む混合溶液３０を、自転機構２０及び公転機構２６を有する混合攪拌装置１０に供して、自転させながら公転させることにより混合・撹拌を行うことによって、従来の混合攪拌方法と比較して、架橋度が高く、且つ均一に架橋された架橋ゲルを得ることができる。また、従来の混合攪拌方法では架橋ゲルを調製することが極めて困難であった、粘度の高い高分子溶液を用いた場合でも架橋ゲルを得ることができる。
【００２２】
通常、架橋ゲルの製造に際しては、（ａ）架橋性高分子を（ｃ）溶媒に１．０％程度溶解した溶液を用いるが、このときの溶液の粘度が３０００ｃｐｓ以上となるような場合には、従来の混合攪拌方法、例えば、プロペラミキサーやディスパーザー、モルターグラインダーのような混合装置を用いた場合では、架橋ゲルを調製することが不可能であるか、あるいは極めて困難であった。これに対して、本発明にかかる架橋ゲルの製造方法によれば、前記したような（ａ）架橋性高分子の溶液が非常に高粘度である場合でも、架橋度が高く、且つ均一に架橋された架橋ゲルを得ることができる。
【００２３】
このため、本発明にかかる架橋ゲルの製造方法は、（ａ）架橋性高分子を（ｃ）溶媒に溶解したときの溶液の粘度が３０００ｃｐｓ以上である場合に有用であり、さらには１００００ｃｐｓ以上であるような場合に特に有用である。なお、本発明において、溶液の粘度は、２５℃の条件で測定された粘度の値（ｃｐｓ）のことをいう。
【００２４】
また、容器ホルダ１６は自転機構２０及び公転機構２６により、自転と公転とを同時に行うことができ、その回転速度は自由に設定することができる。容器ホルダ１６の回転速度は、調製される架橋ゲルの性質や容量、さらには容器ホルダ１６や混合攪拌装置１０の規模によって異なるが、通常の場合、自転速度は６０〜１０００回転／分、公転速度は３００〜３０００回転／分程度である。
【００２５】
また、容器ホルダ１６を自転させながら公転させることによって混合溶液３０を反応させる時間も、前述の回転速度の場合と同様に、調製される架橋ゲルの性質や容量及び装置の規模等の諸条件によって異なるが、通常の場合、１０秒〜３０分程度である。
【００２６】
本発明にかかる架橋ゲルの製造方法により得られる架橋ゲルは、そのままで、あるいは適当な処方中に配合することにより、例えば、ゲル状の化粧料、医薬品、食品として用いることができる。また、本発明にかかる架橋ゲルの製造方法においては、上記（ａ）〜（ｃ）の必須成分の他に、予め、通常、化粧料、医薬品、食品等に用いられる成分を、本発明の目的、効果に影響が出ない範囲の配合量で配合することもできる。
【実施例１】
【００２７】
以下、実施例を挙げて、本発明について更に詳しく説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
本発明者らは、架橋ゲルの製造方法について検討するため、（a）架橋性高分子として、ヒアルロン酸及びコンドロイチン−６−硫酸、（ｃ）溶媒として水を用い、本発明の製造方法と、従来の製造方法とにより、架橋ゲルの調製を試みた。架橋ゲルの製造に用いた試料と評価結果とを併せて表１に示す。
架橋ゲルの製造方法及び評価方法は以下に示す通りである。なお、粘度の測定はウベローデ型粘度管を用いて２５℃の条件で行った。
【００２８】
実施例１−１
１）  前記図１に示した自転−公転式混合攪拌装置の容器（内容量２００ｍｌ）中に、（ｃ）溶媒として水１８ｍｌを注入し、これに（ｂ）架橋剤としてエチレングリコールジグリシジルエーテル１．８３ｇを溶解した。さらに、この混合溶液中に（ａ）架橋性高分子としてヒアルロン酸（平均分子量：１５０万）２．０ｇを添加し、５℃で一晩放置してヒアルロン酸溶液を得た。
２）  １）のヒアルロン酸溶液中に２N水酸化ナトリウム溶液２ｍｌを添加し、自転−公転式混合攪拌装置により、自転：６００ｒｐｍ、公転：２０００ｒｐｍの条件で５分間、混合攪拌を行い、架橋ゲルの調製を試みた。
※なお、上記試験に用いたヒアルロン酸１０％水溶液の粘度は２００００ｃｐｓであった。
【００２９】
実施例１−２
（ａ）架橋性高分子としてコンドロイチン−６−硫酸（平均分子量：３０万）２．０ｇ、（ｂ）架橋剤としてジビニルスルホン１．２４ｇ、（ｃ）溶媒として水１８ｍｌを用い、前記実施例１−１と同様にして、架橋ゲルの調製を試みた。
※なお、上記試験に用いたコンドロイチン−６−硫酸１０％水溶液の粘度は３０００ｃｐｓであった。
比較例１−１，１−３
前記実施例１−１，１−２と同一の試料を用いて、ディスパーザー（Ｔ．Ｋ．ホモディスパー：特殊機化工業社製）により回転数：５０００ｒｐｍの条件で２０分間、混合攪拌を行い、架橋ゲルの調製を試みた。
比較例１−２，１−４
前記実施例１−１，１−２と同一の試料を用い、プロペラミキサー（スリーワンモーター：新東科学社製）により回転数：５００ｒｐｍの条件で３０分間、混合攪拌を行い、架橋ゲルの調製を試みた。
【００３０】
架橋ゲル形成
光学顕微鏡（ＢＸ６０：オリンパス社製）により、生成物が架橋ゲルを形成しているかどうかについて観察を行った。
○：架橋ゲルを形成している。
×：架橋ゲルを形成していない。
【００３１】
【表１】
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上記表１に示されるように、ディスパーザー、プロペラミキサーといった従来の混合攪拌機を用いた比較例１−１〜１−４では、架橋ゲルを形成することができない。これは、（ａ）架橋剤高分子として用いられるヒアルロン酸及びコンドロイチン−６−硫酸は、（ｃ）溶媒である水に１０％溶解した状態で、それぞれ２００００ｃｐｓ、３０００ｃｐｓと非常に高粘度であり、この高粘度溶液をディスパーザー、あるいはプロペラミキサーのような装置により混合攪拌しようとしても、高粘度溶液がせん断応力に対して容易に変形してしまい、攪拌部や乳棒の周辺部分のみしかせん断することができず、高粘度溶液全体を均一に混合攪拌することができないためである。
【００３２】
これに対して、前記図１の自転−公転混合攪拌装置を用いた実施例１−１及び１−２では、（ａ）架橋剤高分子の溶液が非常に高粘度であるにも関わらず、良好な架橋ゲルを形成することができた。また、得られた架橋ゲルを、光学顕微鏡によりさらに観察したところ、架橋が均一に形成されていることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例にかかる架橋ゲルの製造方法に用いられる混合攪拌装置の全体図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０        混合攪拌装置
１２        容器蓋
１４        容器本体
１６        容器ホルダ
１８        自転軸
２０        自転機構
２２        支持部
２４        公転軸
２６        公転機構
３０        混合溶液
【図１】
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