(57)【要約】  ｉ）軸（Ｘ）の周りに同心円状に位置付けられた内側チャンバ（１６）を封入する円筒状の多孔質面（１４）を含む膜アセンブリ（１２）と、ｉｉ）膜アセンブリ（１２）の多孔質面（１４）の軸長（Ｌ）に沿って延在する複数の翼（２０）を含む翼アセンブリ（１８）において、翼（２４）が、多孔質面（１４）の１ｍｍ以内にある剪断面（２４）を含んでいる、翼アセンブリと、ｉｉｉ）膜および翼アセンブリ（１２、１８）を封入する容器（２２）とを含む回転膜装置（１０）を用いて、エマルジョンを作製するための方法であって、剪断面（２４）が多孔質面（１４）を通過する分散性液相（２６）に剪断力を付加して、１〜５００μｍのサイズを有する分散液相の液滴（３０）を連続液相（２８）内に形成するように、軸（Ｘ）の周りで、翼アセンブリ（１８）または膜アセンブリ（１２）の少なくとも一方を他方に対して回転させながら、分散性液相（２６）を、多孔質面（１４）を通して連続液相（２８）内に移動させる工程を含む、方法。【選択図】  図１
2016514041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）軸（Ｘ）の周りに同心円状に位置付けられた内側チャンバを封入する円筒状の多孔質面を含む膜アセンブリと、
ｉｉ）膜アセンブリの多孔質面の軸長に沿って延在する複数の翼を含む翼アセンブリにおいて、翼が、多孔質面の１ｍｍ以内にある剪断面を含んでいる、翼アセンブリと、
ｉｉｉ）膜および翼アセンブリを封入する容器と
を含む回転膜装置を用いて、エマルジョンを作製するための方法であって、
剪断面が多孔質面を通過する分散性液相に剪断力を付加して、１〜５００μｍのサイズを有する分散液相の液滴を連続液相内に形成するように、軸（Ｘ）の周りで、翼アセンブリまたは膜アセンブリの少なくとも一方を他方に対して回転させながら、分散性液相を、多孔質面を通して連続液相内に移動させる工程を含む、方法。
【請求項２】
分散性液相を、多孔質面を通して押し進める工程が、膜アセンブリの内側チャンバ内にある分散性液相の源に圧力を印加して、分散性液相を、多孔質面の細孔を通して周囲の連続液相内に放射状に外側に押し進める工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
翼アセンブリが、膜アセンブリの周りに同心円状に位置付けられており、回転させる工程が、膜アセンブリの円筒状の多孔質面の外周の周りで翼アセンブリの翼をスピンさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
多孔質面および剪断面の両方が表面積を有し、剪断面の総表面積が、多孔質面の表面積の１／２未満である、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜乳化を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
膜乳化は、１９８０年代におけるガラス膜、すなわち、いわゆる「シラス多孔質ガラス」（ＳＰＧ）膜を用いた、ＮａｋａｓｈｉｍａおよびＳｈｉｍｉｚｕの研究に端を発する。例えば、Ｙｕｙａｍａら、Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎ  Ｄｒｏｐｌｅｔｓ  ｕｓｉｎｇ  ＳＰＧ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ  ａｎｄ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ，  Ａ：  Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｓｐｅｃｔｓ  １６８  ９２０００）  １５９−１７４を参照されたい。このとき以降、広範な膜材料および構成を含む研究が展開されている。例えば、ｉ）Ｖｌａｄｉｓａｖｌｊｅｖｉｃら、Ｒｅｃｅｎｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ，  Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １１３  （２００５），  １−２０；ｉｉ）Ｊｏｓｃｅｌｙｎｅら、Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  −  Ａ  Ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ  Ｒｅｖｉｅｗ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １６９  （２０００）  １０７−１１７；およびｉｉｉ）Ｅｇｉｄｉら、Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ  ｏｆ  Ｒｅｇｕｌａｒ  Ｐｏｒｅ  Ｓｐａｃｉｎｇ：  Ｄｒｏｐｌｅｔ  ｓｉｚｅ  ａｎｄ  Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｐｒｅｓｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｈｅａｒ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ３２３  （２００８）  ４１４−４２０を参照されたい。
【０００３】
１つの膜乳化技術は、分散性液相を、連続液相内にある振動膜を通して移動させることを含む。振動が、膜を出る分散性液相において連続剪断を作り出し、より均一なサイズの分散液滴を発生させる。例が、英国特許第２４４４０３５号、英国特許第２４６７９２５号および米国特許出願公開第２０１２／０１７５７９８号に記載されている。米国特許第７６２２５１０号には、膜を機械的、電気的または磁気的な励起によって振動させる類似の技術が記載されている。別の技術は、円筒膜を回転させて、該膜を通過して周囲の連続液相に入る分散性液相への連続剪断効果を発生させることを含む。例が、国際公開第２００１／４５８３０号、国際公開第２００７／１４４６５８号、米国特許第８２３１２６３号、米国特許第８２６７５７２号および欧州特許第１２６２２２５号に記載されている。Ｖｌａｄｉｓａｖｌｊｅｖｉｃら、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｌａｒｇｅ  Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｄｒｏｐｌｅｔｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２９９  （２００６）  ３９６−４０２も参照されたい。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、膜を用いてエマルジョンを作製するための改良された手段および方法を含む。好ましい実施形態において、分散液相の液滴は、これらが非連続または可変剪断力に供されることによって膜を通して出現するときに形成される。例えば、一実施形態において、本発明は、ｉ）軸（Ｘ）の周りに同心円状に位置付けられた内側チャンバを封入する円筒状の多孔質面を含む膜アセンブリと、ｉｉ）膜アセンブリの多孔質面の軸長に沿って延在する複数の翼を含む翼アセンブリにおいて、翼が、多孔質面の１ｍｍ以内にある剪断面を含んでいる、翼アセンブリと、ｉｉｉ）膜および翼アセンブリを封入する容器とを含む回転膜装置を用いて、エマルジョンを作製するための改良された方法を含む。該方法は、剪断面が多孔質面を通過する分散性液相に剪断力を付加して、１〜５００μｍのサイズを有する分散液相の液滴を連続液相内に形成するように、軸（Ｘ）の周りで、翼アセンブリまたは膜アセンブリの少なくとも一方を他方に対して回転させながら、分散性液相を、多孔質面を通して連続液相内に移動させる工程を含む。多くの異なる実施形態を記載する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
図は、スケール通りではなく、記載を容易にするために理想化された図を含んでいる。可能であれば、同じまたは類似の特徴を示すのに、図および記載されている詳細な説明を通して同様の数字が用いられている。
【図１】図１は、回転膜装置の断面図である。
【図２】図２は、膜アセンブリの部分切断斜視図である。
【図３】図３は、翼アセンブリの斜視図である。
【図４】図４Ａは、アセンブルされた状態として示される図２および３の膜および翼アセンブリの斜視図である。図４Ｂは、図４Ａの拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本発明は、図１において（１０）で一般に示される回転膜装置を含む。装置（１０）は、内側チャンバ（１６）を封入する円筒状の多孔質面（１４）を含む膜アセンブリ（１２）と、膜アセンブリ（１２）の多孔質面（１４）の軸長（Ｌ）に沿って延在する複数の翼（２０）を含む翼アセンブリ（１８）とを含む。膜アセンブリ（１２）および翼アセンブリ（１８）は、いずれも、容器（２２）内にある。容器（２２）は、複数の流体入口（２３）および出口（２３’）を含んでいてよく、流体反応器には普通にある加熱および撹拌特徴（図示せず）を備えていてよい。
【０００７】
図２および４において最もよく示されているように、膜アセンブリ（１２）は、軸（Ｘ）の周りに同心円状に位置付けられている。膜アセンブリ（１２）の内側チャンバ（１６）は、例えば、流体口（２５）を介して、流体リザーバと好ましくは流体連通している。膜アセンブリ（１２）は、ポリマー、セラミックおよび金属を含めた広範な多孔質材料から製造されていてよい。細孔径（例えば、１〜５００ミクロンであるが、より好ましくは１〜２５０μｍ、１０〜１００μｍ、または１５〜５０μｍ）、形状（例えば、Ｖ−形状、楕円形、スロット状など）および均一性は、用途に応じて変動してよい。同様に、膜の厚さも、構造物の材料および最終用途に基づいて変動してよい（例えば、０．０５〜１０ｍｍ）。かかる材料の代表例は、全主題が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７６３２４１６号、米国特許第７８９６１６９号、米国特許第８２０１６９７号、米国特許出願公開第２０１１／０１２０９５９号、米国特許出願公開第２０１１／０２２０５８６号、米国特許出願公開第２０１２／００１００６３号、英国特許第２３８５００８号、および国際公開第２０１２／１５４４４８号に記載されている。１つの好ましい実施形態において、膜アセンブリ（１２）は、１０〜２５０ミクロンのサイズを有する均一なサイズの細孔を含む耐食金属（例えば、電鋳ニッケルスクリーン）を含む。例として、Stork Vecoは、光リソグラフィ技術によって、または基板上へのニッケルの電着によって形成された金属箔を含む市販品を提供している。無電解めっき技術から作製された膜が用いられてもよい。英国特許第２３８５００８号を参照されたい。
【０００８】
図３および４において最もよく示されているように、翼アセンブリ（１８）は、膜アセンブリ（１２）の多孔質面（１４）の軸長（Ｌ）に沿って延在する複数の翼（２０、２０’）を含む。翼（２０）の数は、用途において変動してよいが、２〜２０個の等間隔にある翼を好ましくは含む。これらの翼は、軸方向に並んだ縦フィンとして構成されて示されているが、多孔質面（１４）の全長（Ｌ）に沿って曲線状のまたは斜めの経路に沿って延在していてよい。各翼（２０）は、多孔質面（１４）の１ｍｍ以内（より好ましくは０．５または０．１ｍｍ以内）にある剪断面（２４、２４’）を多孔質面（１４）と物理接触することなく好ましくは含む。剪断面（２４、２４’）の総表面積は、膜アセンブリ（１２）の円筒状の多孔質面（１４）の表面積の好ましくは１／２（より好ましくは１／３、１／５、１／１０未満、いくつかの実施形態においては１／２５未満）である。
【０００９】
図４Ａは、翼（２０）の剪断面（２４）が膜アセンブリ（１２）の外周の周りにある多孔質面（１４）にかなり接近するように膜アセンブリ（１２）の周りに同心円状に設置された翼アセンブリ（１８）を含む好ましい実施形態を示す。曲線状の矢印は、翼アセンブリ（１８）が軸（Ｘ）および膜アセンブリ（１２）の周りで回転する一実施形態を表す。図４Ｂは、剪断面（２４）と多孔質面（１４）との間にあるギャップを示す。
【００１０】
図１に示す好ましい実施形態において、対象の方法は、剪断面（２４、２４’）が多孔質面を通過する分散性液相（２６）に剪断力を付加して分散液相の液滴（３０）を形成するように、軸（Ｘ）の周りで、翼アセンブリ（１８）または膜アセンブリ（１２）の少なくとも一方を他方に対して回転させながら、分散性液相（２６）を、多孔質面（１４）の膜アセンブリ（１２）を通して連続液相（２８）内に移動させる工程を含む。液滴（３０）または「ミクロスフェア」は、連続液相（２８）内で１〜５００μｍ、１〜２５０μｍ、１０〜１００μｍまたは１５〜５０μｍのサイズを好ましくは有する。一旦形成された液滴（３０）は、得られるエマルジョンを加熱することによってさらに処理、例えば、重合されてよく、または、例えば、保持タンクに液滴を移動させることによって、容器（２２）から除去されてよい。一実施形態において、分散性液相（２６）を、多孔質面（１４）を通して移動させる工程は、膜アセンブリ（１２）の内側チャンバ（１６）内にある分散性液相（２６）の源に圧力を印加して、分散性液相（２６）を、多孔質面（１４）の細孔を通して周囲の連続液相（２８）内に放射状に外側に押し進める工程を含む。図１および４に示す実施形態において、翼アセンブリ（１８）は、膜アセンブリ（１２）の周りに同心円状に位置付けられており、回転させる工程は、膜アセンブリ（１２）の円筒状の多孔質面（１４）の外周の周りで翼アセンブリ（１８）の翼（２４、２４’）をスピンさせることを含む。膜アセンブリ（１２）は、好ましくは固定されているが、固定された翼アセンブリ（１８）に対して軸（Ｘ）の周りで回転してよく、または両方のアセンブリ（１２、１８）が、互いに対して移動してよい。
【００１１】
膜を通過する分散性の相に連続剪断力を付加する従来の回転膜乳化技術とは違って、本発明は、より均一かつ制御可能な液滴を生成するとされている非連続かつ好ましくは周期的な剪断力を利用する。すなわち、液滴形成は、多孔質面（１４）と剪断面（２４）との間隔と共に翼（２０）対多孔質面（１４）の相対回転速度を最適化することによって正確に制御され得る。翼（２０）の剪断面（２４）が多孔質面（１４）に対して移動するとき、剪断力が急上昇して、多孔質面（１４）からの液滴を押しのける。回転速度および間隔が最適化されることにより、所望の液滴サイズを生じることができる。多孔質面（１４）と剪断面（２４）との間の相対的な回転は、膜を通して分散性液相（２６）を引く働きをし得るが、分散性液相（２６）が、分散性液体（２６）を多孔質面（１４）を通して連続液相（２８）内に押し進める独立した陽圧に供されてもよい。
【００１２】
図示されていない代替の実施形態において、翼アセンブリ（１８）は、翼（２０）の剪断面（２４、２４’）が内側チャンバ（１６）の外周の周りにある多孔質面にかなり近接するように、内側チャンバ（１６）内に同心円状に位置付けられていてよい。翼アセンブリ（１８）が膜アセンブリ（１２）内に位置付けられているかまたはこれの周りに位置付けられているかによらず、また、翼アセンブリ（１８）が膜アセンブリ（１２）に対して回転するかまたは逆に回転するかによらず、分散性液相は、多孔質面（１４）を通って容器（２２）内に、または内側チャンバ（１６）内に存在する連続液相と反対方向に、内側チャンバ（１６）から放射状に外側に流れるように押し進められてよい。
【００１３】
選択液相は特に限定されず、２を超える相が利用されてよく、各相が、複数の成分を含んでいてよく、例えば、重合性モノマー、界面活性剤、エマルジョン安定剤、触媒、阻害剤などを含んでいてよい。有機（油）および水相が最も一般的であるが、他の非混和性の相が用いられてもよい。Ｖｌａｄｉｓａｖｌｊｅｖｉｃら、Ｒｅｃｅｎｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｅｍｂｒａｎｅｓは、代表的な相の記載を提供している。
【００１４】
一実施形態において、本発明は、イオン交換およびキレート樹脂の製造に有用な架橋コポリマー粒子を調製するのに用いられてよい。該粒子は、Ｉｏｎ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ，  （ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ  １９６２）、３５〜３６頁にＦ．  Ｈｅｌｆｆｅｒｉｃｈによって記載されているように、連続懸濁媒体中に分散性の第１モノマー混合物のエマルジョンまたは懸濁液を形成することによって調製されてよい。分散性の第１モノマー混合物は、１）第１モノビニリデンモノマーと、２）第１架橋性モノマーと、３）有効量の第１フリーラジカル開始剤とを含む。懸濁媒体は、当該分野において一般的に使用されている１種以上の懸濁剤を含有していてよい。重合は、懸濁液を一般に約５０〜９０℃の温度に加熱することによって開始される。懸濁液は、モノマーからコポリマーへの変換が所望の程度に達するまで、かかる温度または場合により上昇させた約９０〜１５０℃の温度に維持される。他の好適な重合方法は、米国特許第４，４４４，９６１号；米国特許第４，６２３，７０６号；米国特許第４，６６６，６７３号；および米国特許第５，２４４，９２６号−それぞれ、全体が本明細書に組み込まれる−に記載されている。
【００１５】
モノビニリデンモノマーの代表的なリストは、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，  Ｉｎｃ．，（ニューヨーク）によって１９５６年に出版された、Ｃａｌｖｉｎ  Ｅ．  Ｓｃｈｉｌｄｋｎｅｃｈｔ著、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ、６９〜１０９頁、第ＩＩＩ章、“Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ”に記載されている；表ＩＩ（７８〜８１頁）を参照されたい。列挙されたモノマーの中でも、スチレンおよび置換スチレンなどのモノビニリデン芳香族物質を含めた水溶性モノビニリデンモノマーが好ましい。用語「置換スチレン」は、スチレンのビニリデン基およびフェニル基のいずれかまたは両方の置換基を含み：ビニルナフタレン、αアルキル置換スチレン（例えば、αメチルスチレン）アルキレン置換スチレン（特に、モノアルキル置換スチレン、例えば、ビニルトルエンおよびエチルビニルベンゼン）ならびにハロ置換スチレン、例えば、ブロモまたはクロロスチレンおよび塩化ビニルベンジルが挙げられる。他の適用可能なモノマーとして、モノビニリデン非スチレン物質、例えば：α，β−エチレン性不飽和カルボン酸、特にアクリルまたはメタクリル酸のエステル、メチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、エチルアクリレート、ならびにブタジエン、エチレン、プロピレン、アクリロニトリル、および塩化ビニル；ならびにかかるモノマーの１種以上の混合物が挙げられる。好ましいモノビニリデンモノマーとして、スチレン、および置換スチレン、例えば、エチルビニルベンゼンが挙げられる。用語「モノビニリデンモノマー」は、均質なモノマー混合物、ならびに異なる種類のモノマーの混合物、例えば、スチレンおよびイソボルニルメタクリレートを含むことが意図される。シードポリマー成分は、（全モノマー含有率を基準にして）５０モル％超、より好ましくは７５超、いくつかの実施形態においては９５モル％超のスチレン含有率を好ましくは含む。用語「スチレン含有率」は、コポリマーを形成するのに利用されるスチレンおよび／または置換スチレンのモノビニリデンモノマー単位の量を称する。「置換スチレン」は、上記のようにスチレンのビニリデン基およびフェニル基のいずれかまたは両方の置換基を含む。好ましい実施形態において、第１ポリマー成分（例えば、シード）を形成するのに用いられる第１モノマー混合物は、少なくとも７５モル％、好ましくは少なくとも８５モル％、いくつかの実施形態においては少なくとも９５モル％のスチレンを含む。
【００１６】
好適な架橋性モノマー（すなわち、ポリビニリデン化合物）の例として、ポリビニリデン芳香族物質、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルナフタレン、トリビニルベンゼン、ジビニルジフェニルスルホン、ならびに様々なアルキレンジアクリレートおよびアルキレンジメタクリレートが挙げられる。好ましい架橋性モノマーは、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、およびエチレングリコールジメタクリレートである。用語「架橋剤」、「架橋剤（ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｒ）」および「架橋性モノマー」は、本明細書において同義語として用いられ、異なる種類の架橋剤の組み合わせと併せ、単一種の架橋剤の両方を含むことが意図される。コポリマーシード粒子における架橋性モノマーの割合は、後の重合工程において（およびイオン交換樹脂への変換においても）粒子を不溶性にするのに、さらには、第２モノマー混合物の任意の相分離希釈剤およびモノマーの適切な吸収を可能にするのに好ましくは十分である。いくつかの実施形態において、架橋性モノマーは用いられない。一般に、シード粒子における架橋性モノマーの好適な量は少なく、すなわち、シード粒子を調製するのに用いられる第１モノマー混合物におけるモノマーの全モルを基準にして望ましくは約０．０１〜約５モル％、好ましくは約０．１〜約２．５モル％である。好ましい実施形態において、第１ポリマー成分（例えば、シード）は、少なくとも８５モル％のスチレン（または置換スチレン、例えば、エチルビニルベンゼン）および０．０１〜約５モル％のジビニルベンゼンを含む第１モノマー混合物の重合から誘導される。
【００１７】
第１モノマー混合物の重合は、モノマーのコポリマーへの実質的に完全な変換に達していない点まで、または代替的には、実質的に完全に変換するまで行われてよい。不完全な変換が望ましいとき、得られる部分的に重合されたシード粒子は、後の重合段階においてさらなる重合を開始することが可能であるフリーラジカル源を有利には含有する。用語「フリーラジカル源」は、フリーラジカルが存在すること、残存量のフリーラジカル開始剤、またはその両方を称し、エチレン性不飽和モノマーのさらなる重合を誘発することが可能である。本発明のかかる実施形態において、モノマーの重量を基準にして約２０〜約９５重量％、より好ましくは約５０〜約９０重量％の第１モノマー混合物が、コポリマーに変換されることが好ましい。フリーラジカル源が存在することにより、後の重合段階でのフリーラジカル開始剤の使用は、任意となる。第１モノマー混合物の変換が実質的に完全である実施形態については、後の重合段階においてフリーラジカル開始剤を用いることが必要である場合がある。
【００１８】
フリーラジカル開始剤は、エチレン性不飽和モノマーの重合においてフリーラジカルを発生させるための従来の開始剤のいずれか１種または組み合わせであってよい。代表的な開始剤は、ＵＶ照射および化学開始剤、例えば、アゾビスイソブチロニトリルを含めたアゾ化合物；ならびに過酸素化合物、例えば、過酸化ベンゾイル、過オクタン酸ｔ−ブチル、過安息香酸ｔ−ブチルおよび過炭酸イソプロピルである。他の好適な開始剤は、米国特許第４，１９２，９２１号；米国特許第４，２４６，３８６号；および米国特許第４，２８３，４９９号−それぞれ、全体が本明細書に組み込まれる−において言及されている。フリーラジカル開始剤は、特定のモノマー混合物におけるモノマーの重合を誘発するのに十分な量で使用される。該量は、当業者が認識し得るように変動し、使用される開始剤の種類、ならびに重合されるモノマーの種類および割合に一般に左右される。一般に、モノマー混合物の全重量を基準にして約０．０２〜約２重量％の量が適切である。
【００１９】
懸濁媒体内でモノマー液滴の比較的均一な懸濁液を維持することを助けるのに、種々の懸濁剤が従来的に使用されている。例示的な懸濁剤は、ゼラチン、ポリビニルアルコール、水酸化マグネシウム、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロースメチルセルロース、およびカルボキシメチルメチルセルロースである。他の好適な懸濁剤は、米国特許第４，４１９，２４５号に開示されている。懸濁剤の使用量は、使用されるモノマーおよび懸濁剤に応じて広く変動してよい。ラテックス形成を最小にするのに、ラテックス阻害剤、例えば、ニクロム酸ナトリウムが用いられてよい。
【００２０】
シード粒子は、任意の好都合なサイズを有していてよい。一般に、シード粒子は、約７５〜約１０００ミクロン、好ましくは約１５０〜約８００ミクロン、より好ましくは約２００〜約６００ミクロンの体積平均粒径を望ましくは有する。粒径の分布は、ガウス分布または均一（例えば、粒子の少なくとも９０体積％が、体積平均粒径の約０．９〜約１．１倍の粒径を有する）であってよい。
【００２１】
コポリマー粒子は、複数のシード粒子を付与すること、その後、第２モノマー混合物を、該混合物がシード粒子によって吸収されてその中で重合が行われるように添加することによって調製されてもよい。この工程は、以下に記載のように、バッチシード化プロセスとしてまたはインサイチュのバッチシード化プロセスとして好ましくは行われる。第２モノマー混合物は、例えば米国特許第４，５６４，６４４号に記載の重合条件下に間欠的にまたは連続的に添加されてもよい。いわゆる「バッチシード化」プロセスにおいて、約１０〜約５０重量％のコポリマーを含むシード粒子は、連続懸濁媒体内に好ましくは懸濁されている。フリーラジカル開始剤を含有する第２の分散性モノマー混合物は、次いで、懸濁したシード粒子に添加され、吸収されることにより、次いで重合される。あまり好ましくないが、シード粒子は、連続懸濁媒体に懸濁される前に第２モノマー混合物によって吸収され得る。第２モノマー混合物は、１つの量でまたは段階的に添加されてよい。第２モノマー混合物は、該混合物がシード粒子によって実質的に完全に吸収されるまで実質的に重合が起こらないような条件下にシード粒子によって好ましくは吸収される。モノマーを実質的に吸収するのに必要とされる時間は、コポリマーシード組成物およびこれに吸収されるモノマーに応じて変動する。しかし、吸収の程度は、シード粒子、または懸濁媒体、シード粒子およびモノマー液滴の顕微鏡検査によって一般に決定され得る。第２モノマー混合物は、残部がモノビニリデンモノマーを含んでいる第２モノマー混合物におけるモノマーの全重量を基準にして約０．５〜約２５モル％、好ましくは約２〜約１７モル％、より好ましくは２．５〜約８．５モル％の架橋性モノマーを望ましくは含有し；ここで、架橋性モノマーおよびモノビニリデンモノマーの選択は、第１モノマー混合物の調製（すなわちシード調製）を参照して先に記載されているものと同じである。シード調製と同様に、好ましいモノビニリデンモノマーは、スチレンおよび／または置換スチレンを含む。好ましい実施形態において、第２ポリマー成分（すなわち第２モノマー混合物、または「吸収された」ポリマー成分）は、（第２モノマー混合物の全モル含有率を基準にして）５０モル％超、より好ましくは少なくとも７５モル％超のスチレン含有率を有する。好ましい実施形態において、第２ポリマー成分は、少なくとも７５モル％のスチレン（および／または置換スチレン、例えば、エチルビニルベンゼン）および約１〜２０モル％のジビニルベンゼンを含む第２モノマー混合物の重合から誘導される。
【００２２】
インサイチュのバッチシード化プロセスにおいて、約１０〜約８０重量％のＩＰＮコポリマー生成物を含むシード粒子が、第１モノマー混合物の懸濁重合によって最初に形成される。シード粒子は、さらなる重合を開始することが可能である、先に記載されているようなフリーラジカル源を有することができる。場合により、重合開始剤は、シード粒子が適切なフリーラジカル源を含有しないまたはさらなる開始剤が望ましい第２モノマー混合物と共に添加され得る。この実施形態において、シード調製およびその後の重合段階は、単一の反応器内においてインサイチュで行われる。第２モノマー混合物は、次いで、懸濁されたシード粒子に添加され、吸収されることにより、重合される。第２モノマー混合物は、重合条件下に添加されてよいが、代替的には、該混合物がシード粒子によって実質的に完全に吸収されるまで実質的に重合が起こらないような条件下に懸濁媒体に添加されてよい。第２モノマー混合物の組成は、バッチシード化の実施形態で先に与えられた記載に好ましくは相当する。
【００２３】
コポリマー粒子は、２００〜８００ミクロンのメジアン粒径を有するビーズ構造を好ましくは有する。架橋されたコポリマー粒子は、ガウス粒度分布を有していてよいが、ビーズの少なくとも９０体積％が体積平均粒径の約０．９〜約１．１倍の粒径を有している比較的均一な粒度分布、すなわち「単分散」を好ましくは有する。
【００２４】
架橋したコポリマーは、マクロ多孔性またはゲルタイプであってよい。用語「ゲルタイプ」および「マクロ多孔性」は、当該分野においてよく知られており、コポリマー粒子の多孔性の性質を一般に記載している。用語「マクロ多孔性」は、当該分野において一般的に用いられているとき、コポリマーがマクロ孔およびメソ孔の両方を有することを意味する。用語「ミクロ孔」、「ゲル状」、「ゲル」および「ゲルタイプ」は、約２０オングストローム（Å）未満の細孔径を有するコポリマー粒子を記載する同義語であるが、マクロ多孔性コポリマー粒子は、約２０Å〜約５００Åのメソ孔および約５００Å超のマクロ孔の両方を有する。ゲルタイプおよびマクロ多孔性コポリマー粒子、ならびにこれらの調製は、米国特許第４，２５６，８４０号および米国特許第５，２４４，９２６号−これらの全内容が、参照により本明細書に組み込まれる−にさらに記載されている。
【００２５】
本発明の多くの実施形態を記載し、いくつかの例においては、ある一定の実施形態、選択、範囲、構成要素、または他の特徴を「好ましい」として特徴付けている。「好ましい」特徴の特徴付けは、かかる特徴が本発明に必要とされ、必須であり、または重要であると判断するとして決して解釈されてはならない。記述した範囲は、終点を含んでいる。上記特許文献の各々の全主題は、参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
2016514041.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年6月19日(2014.6.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
膜乳化は、１９８０年代におけるガラス膜、すなわち、いわゆる「シラス多孔質ガラス」（ＳＰＧ）膜を用いた、ＮａｋａｓｈｉｍａおよびＳｈｉｍｉｚｕの研究に端を発する。例えば、Ｙｕｙａｍａら、Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎ  Ｄｒｏｐｌｅｔｓ  ｕｓｉｎｇ  ＳＰＧ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ  ａｎｄ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ，  Ａ：  Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｓｐｅｃｔｓ  １６８  ９２０００）  １５９−１７４を参照されたい。このとき以降、広範な膜材料および構成を含む研究が展開されている。例えば、ｉ）Ｖｌａｄｉｓａｖｌｊｅｖｉｃら、Ｒｅｃｅｎｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ，  Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １１３  （２００５），  １−２０；ｉｉ）Ｊｏｓｃｅｌｙｎｅら、Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  −  Ａ  Ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ  Ｒｅｖｉｅｗ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １６９  （２０００）  １０７−１１７；およびｉｉｉ）Ｅｇｉｄｉら、Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ  ｏｆ  Ｒｅｇｕｌａｒ  Ｐｏｒｅ  Ｓｐａｃｉｎｇ：Ｄｒｏｐｌｅｔ  ｓｉｚｅ  ａｎｄ  Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｐｒｅｓｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｈｅａｒ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ３２３  （２００８）  ４１４−４２０を参照されたい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
１つの膜乳化技術は、分散性液相を、連続液相内にある振動膜を通して移動させることを含む。振動が、膜を出る分散性液相において連続剪断を作り出し、より均一なサイズの分散液滴を発生させる。例が、英国特許第２４４４０３５号、英国特許第２４６７９２５号および米国特許出願公開第２０１２／０１７５７９８号に記載されている。米国特許第７６２２５１０号には、膜を機械的、電気的または磁気的な励起によって振動させる類似の技術が記載されている。別の技術は、円筒膜を回転させて、該膜を通過して周囲の連続液相に入る分散性液相への連続剪断効果を発生させることを含む。例が、国際公開第２００１／４５８３０号、国際公開第２００７／１４４６５８号、米国特許第８２３１２６３号、米国特許第８２６７５７２号および欧州特許第１２６２２２５号に記載されている。Ｖｌａｄｉｓａｖｌｊｅｖｉｃら、Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  ｏｆ  Ｌａｒｇｅ  Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｄｒｏｐｌｅｔｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２９９  （２００６）  ３９６−４０２および米国特許出願公開第２００９／３２３４５９も参照されたい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
本発明は、膜を用いてエマルジョンを作製するための改良された手段および方法を含む。好ましい実施形態において、分散液相の液滴は、これらが非連続または可変剪断力に供されることによって膜を通して出現するときに形成される。例えば、一実施形態において、本発明は、ｉ）軸（Ｘ）の周りに同心円状に位置付けられた内側チャンバを封入する円筒状の多孔質面を含む膜アセンブリと、ｉｉ）翼アセンブリとを含む回転膜装置を用いてエマルジョンを作製するための改良された方法を含む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｉ）軸（Ｘ）の周りに同心円状に位置付けられた内側チャンバ（１６）を封入する円筒状の多孔質面（１４）を含む膜アセンブリ（１２）と、
ｉｉ）膜アセンブリ（１２）の多孔質面（１４）の軸長に沿って延在する複数の翼（２０）を含む翼アセンブリ（１８）において、翼（２０）が、多孔質面の１ｍｍ以内にある剪断面（２４）を多孔質面と物理接触することなく含んでいる、翼アセンブリと、
ｉｉｉ）膜および翼アセンブリを封入する容器（２２）と、
を含む回転膜装置（１０）を用いて、エマルジョンを作製するための方法であって、
剪断面（２４、２４’）が多孔質面（１４）を通過する分散性液相に剪断力を付加して、１〜５００μｍのサイズを有する分散液相の液滴を連続液相内に形成するように、軸（Ｘ）の周りで、翼アセンブリ（１８）または膜アセンブリ（１２）の少なくとも一方を他方に対して回転させながら、分散性液相を、多孔質面（１４）を通して連続液相内に移動させる工程を含む、方法。
【請求項２】
分散性液相を、多孔質面（１４）を通して押し進める工程が、膜アセンブリ（１２）の内側チャンバ（１６）内にある分散性液相の源に圧力を印加して、分散性液相を、多孔質面（１４）の細孔を通して周囲の連続液相内に放射状に外側に押し進める工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
翼アセンブリが、膜アセンブリ（１２）の周りに同心円状に位置付けられており、回転させる工程が、膜アセンブリ（１２）の円筒状の多孔質面（１４）の外周の周りで翼アセンブリ（１８）の翼（２０）をスピンさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
多孔質面（１４）および剪断面（２４）の両方が表面積を有し、剪断面（２４）の総表面積が、多孔質面（１４）の表面積の１／２未満である、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2016514041.tif 000007
2016514041.tif 000008
2016514041.tif 000009