47●セミミクロSECカラムTSKgel SuperHZシリーズ、ミックスグレードの商品化
東ソー・テクノシステム（株）技術センター分析グループ
科学計測事業部 ゲル製造部セパレーションセンター
営業部分離剤グループ

中田 文弥
海野 益郎
山浩行
冨澤洋の４点が挙げられます。今回、3種のミックスグレー

1．はじめにドを商品化するにあたっても、これらの特徴を継承

科学計測事業部では、昨年度、有機溶媒系ＳＥＣする必要があります。しかしながら、高分子量成分カラムの新しいシリーズとしてTSKgel SuperHZシリの分離においては、充填剤の粒子径、測定流速によー ズ （ ５ グ レ ー ド S u p e r H Z4 0 0 0、S u p e rHZ 3 0 0 0、り高分子量成分の結合が切れる所謂、分子鎖切断がSuperHZ2500、SuperHZ2000、SuperHZ1000）を上市起こり実際の分子量よりも低く測定される現象が知いたしました。SuperHZシリーズは、粒子径3μmのられています。この分子鎖切断の問題を避けるため

スチレンジビニルベンゼン系ポリマー充填剤を内径に高分子量成分分離用の充填剤には、通常グレード4.6mm×長さ15cmのカラムに充填したセミミクロカ

よりも粒子径の大きな充填剤を使用する必要がありラムの仕様となっており、汎用されている内径ます。当然粒子径が大きくなると分離能は低下する

7.8mm×長さ30cmのＳＥＣカラムと比較して、同等ため、分子鎖切断を起こさせず、かつある程度の分の分離が、測定時間で１／２に短縮され、単位時間離能を維持する必要があります。そこで異なる粒子に送液する溶媒量で１／３となります。したがって、径の充填剤を充填したカラムを試作し、各グレード測定に消費される溶媒量が、１／２×１／３＝１／毎に最適の粒子径を検討し、商品仕様の決定および６に低減されることになります。このため、単位時その評価を行いました。

間あたりの測定件数の増加、ランニングコストの低減が期待でき、大変ご好評戴いています。しかしな2．実験

がら、これらの５グレードでは、高分子量成分の測粒子径の異なる試作カラム（3, 5, 13, 20, 30μm）を定を充分にカバーしているとは言えず、より高分子用いて１８種の標準ポリスチレン（Mw＝8420000〜グレードの上市が待望されていました。

500）での較正曲線の比較を行い、分子鎖切断の起こ

このような背景のもと、分子量分画範囲が単一グらない粒子径を決定いたしました。また、分子量分レードよりも広く設定可能なミックスグレードを商布が広い試料の測定を行い、粒子径およびカラム本品系列に加えることといたしました。ミックスグレ数の分子量測定値への影響も調べました。

ードは、複数のグレードの充填剤を混合するため、分画範囲の調整が容易で、直線性に優れた較正曲線にすることが可能です。分子量分画範囲を考慮し、3．結果及び考察〔1〕充填剤粒子径の較正曲線への影響

高分子分離用SuperHZM-H、中低分子分離用

粒子径の異なるカラム（3, 5, 13, 20, 30μm）を用いSuperHZM-M、低分子領域の分離に優れる中低分子分て流速0.35ml/min（線速度2.1cm/min）と0.175ml/min

離用SuperHZM-Nの3種のミックスグレードを検討し（線速度1.05 cm/min）の標準ポリスチレンによる較正ました。

曲線の比較を行いました。図１に示すように充填剤

現在、販売しているSuperHZシリーズ（5グレード）の粒子径が小さく、測定流速が速いほど分子量500万の特徴としては、以上の標準ポリスチレンについて分子鎖切断による

１）高速分離（測定時間の短縮）溶出位置の遅れが顕著に認められます。3及び５μm２）省溶媒（溶媒消費量の低減）の充填剤では、線速度2.1cm/minと1.05cm/minを比較

３）低吸着性（幅広い種類の有機溶媒に対応）した場合、分子量数十万以上の標準ポリスチレンか

４）機械的強度が高い（耐久性に優れる）ら徐々に溶出位置の遅れが認められます。較正曲線（ 47 ）

48TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.44（2000）△△ ◯◯△◯◯△◯△△◯MW1.0E＋06△◯ △◯◯△◯△1.0E＋05◯△◯△◯△◯△◯△◯△2.0△△◯◯△△◯◯△△◯◯◯△3.0◯△４△◯△◯△◯△△◯◯△◯1.0E＋06△◯◯△

1.0E＋05
3.5７◯△

1.0E＋07△◯○0.35ml/min△0.175ml/min

◯
△◯△◯△
◯
△◯
△

1.0E＋04

◯
△

△◯
△◯

5.0

○0.35ml/min△0.175ml/min

△◯△◯
△◯MW

◯
△

4.04.5
Elution Vol.(ml)試作カラムC（粒径13μm、4.6mml.D.×30cm×2）

試作カラムC（粒径13μm、4.6mml.D.×30cm×2）◯△◯◯△△△◯◯△△◯◯△

1.0E＋06△◯◯△◯△◯△△◯

1.0E＋02
４５６Elution Vol.(ml)

◯△

◯
△

1.0E＋05
4.0７

◯
△

◯
△

1.0E＋05

1.0E＋07△○0.35ml/min△0.175ml/min

◯△MW◯
△

1.0E＋06

◯
△
◯△
◯
△

1.0E＋04◯△

4.55.0Elution Vol.(ml)5.5

試作カラムD（粒径20μm、4.6mml.D.×30cm×2）

試作カラムD（粒径20μm、4.6mml.D.×30cm×2）
◯△
◯◯
△
△△◯◯
△△◯

◯

△
◯
△ ◯
△△○0.35ml/min△0.175ml/min

◯◯△◯

△◯

1.0E＋06

△◯

◯△
◯
△

◯
△

1.0E＋03△◯△◯◯△

1.0E＋02
４５６Elution Vol.(ml)1.0E＋05
4.3

７1.0E＋06◯△◯△

1.0E＋05

◯
△△◯

◯
△◯△△◯

◯
△◯△

△◯
△ ◯△◯

◯
△

1.0E＋045.8

1.0E＋06○0.35ml/min△0.175ml/min◯△◯△◯△◯△◯△△◯

1.0E＋03
1.0E＋02４

1.0E＋07○0.35ml/min△0.175ml/min

△◯

4.8
5.3
Elution Vol.(ml)試作カラムE（粒径30μm、4.6mml.D.×30cm×2）

試作カラムE（粒径30μm、4.6mml.D.×30cm×2）
◯◯△△
◯
△△◯
◯◯
△
△

2.7

○0.35ml/min△0.175ml/min

◯△◯
△

６

1.0E＋03

MW

2.5

試作カラムB（粒径５μm、4.6mml.D.×30cm×2）
1.0E＋07

MWMW５
Elution Vol.(ml)1.0E＋05△◯５６
Elution Vol.(ml)1.0E＋05
4.2７

4.7
5.2
Elution Vol.(ml)

5.7

測定条件
カラム ；セミミクロSECカラム
溶離液 ；THF
流速；0.35ml/min, 0.175ml/min
注入量 ；35μl
測定温度；40℃
試料；標準ポリスチレン

測定条件
カラム ；セミミクロSECカラム
溶離液 ；THF
流速；0.35ml/min, 0.175ml/min
注入量 ；35μl
測定温度；40℃
試料；標準ポリスチレン

図１2.1
2.3
Elution Vol.(ml)△◯◯△1.0E＋06

1.0E＋071.9◯△

1.0E＋02
３MW

3.5

◯
△
◯
△

1.0E＋03

1.0E＋07△◯△◯◯△

1.0E＋04

1.0E＋07△◯

1.0E＋051.7◯△

1.0E＋05◯△◯

1.0E＋06○0.35ml/min△0.175ml/min◯△○0.35ml/min△0.175ml/min◯△◯△MW

◯
△△◯

△△ ◯△

△◯

試作カラムB（粒径５μm、4.6mml.D.×30cm×2）

1.0E＋06
MW

2.5Elution Vol.(ml)

◯◯

△△
◯

1.0E＋03
1.0E＋021.5

1.0E＋07○0.35ml/min△0.175ml/min

1.0E＋04

1.0E＋07

試作カラムA（粒径３μm、4.6mml.D.×15cm×2）

試作カラムA（粒径３μm、4.6mml.D.×15cm×2）

MW

1.0E＋07

各粒子径試作カラムにおける較正曲線の流速の影響

図２（ 48 ）

各粒子径試作カラムにおける較正曲線の流速の影響

東ソー研究・技術報告 第44巻（2000）

表１49

各粒子径試作カラムによる分子量計算結果

１．Polystyrene SRM706
ColumnR.T(min)

Mp

Mn

Mw

Mz

（A）
（B）
（C）
（D）
（E）

7.16
13.58
15.11
15.76
15.48

1.95E＋05
2.30E＋05
2.11E＋05
1.95E＋05
1.76E＋05

3.61E＋04
9.73E＋04
5.11E＋04
7.95E＋04
5.69E＋04

2.22E＋05
2.48E＋05
2.36E＋05
2.44E＋05
2.26E＋05

3.88E＋05
4.03E＋05
4.04E＋05
4.51E＋05
4.62E＋05

2.01E＋05
2.02E＋04
10.05

6.42E＋04
2.42E＋04
37.72

2.35E＋05
1.12E＋04
4.76

4.22E＋05
3.27E＋04
7.76

A.V.
S.T.D
C.V.(％)
２．Poly（isobutylene）
ColumnR.T(min)

Mp

Mn

Mw

Mz

（A）
（B）
（C）
（D）
（E）

6.26
11.92
13.65
14.37
14.24

1.23E＋06
1.34E＋06
1.03E＋06
1.10E＋06
7.29E＋05

1.32E＋05
4.18E＋05
2.74E＋05
2.43E＋05
6.69E＋04

1.08E＋06
1.16E＋06
1.15E＋06
1.19E＋06
1.02E＋06

1.86E＋06
1.94E＋06
2.17E＋06
2.25E＋06
2.45E＋06

1.09E＋06
2.32E＋05
21.40

2.27E＋05
1.36E＋05
59.82

1.12E＋06
6.89E＋04
6.15

2.13E＋06
2.38E＋05
11.17

A.V.
S.T.D
C.V.(％)
３．Polycarbonate
ColumnR.T(min)

Mp

Mn

Mw

Mz

（A）
（B）
（C）
（D）
（E）

7.9
15.25
16.64
16.8
16.67

4.25E＋04
4.14E＋04
4.32E＋04
5.39E＋04
4.53E＋04

1.64E＋04
2.05E＋04
1.68E＋04
1.66E＋04
1.78E＋04

4.10E＋04
4.23E＋04
4.48E＋04
4.80E＋04
4.52E＋04

6.08E＋04
6.22E＋05
6.86E＋04
7.82E＋04
7.98E＋04

4.53E＋04
5.04E＋03
11.13

1.76E＋04
1.70E＋03
9.63

4.43E＋04
2.72E＋03
6.15

1.82E＋05
2.46E＋05
135.34A.V.
S.T.D
C.V.(％)（A）試作カラムA （粒径３μm）（B）試作カラムB （粒径５μm）（C）試作カラムC （粒径13μm）（D）試作カラムD （粒径20μm）（E）試作カラムE （粒径30μm）
測定条件
Eluent : THF
Flow: 0.35ml/min
Temp. : 40℃
Inj Vol. : 35μlでの拡がりが影響しているものと考えられます。の拡大図を図２に示します。

以上の結果より、高分子分離用SuperHZM-Hの充填〔2〕充填剤粒子径の測定分子量への影響
３種類の分布を持ったポリマー[Polystyrene

剤粒子径を10μmとしました。

SRM706(PS706), Poly (isobutylene)(PIB), Polycarbonate

中低分子分離用SuperHZM-Mには、若干の高分子分離(PC)]の分子量測定を行った結果を表１に示します。

用充填剤が必要であるため高分子分離用には5μmと今回の各粒子径カラムでの分子量測定値は、粒子径中低分子分離用には3μmと２つの粒子径の充填剤をの小さなカラムと大きなカラムで分子量値が低く測混合することとしました。SuperHZM-Nでは、分画分定される結果となりました。粒子径の小さなカラム

子量範囲が分子鎖切断の影響を受けない領域である

では、分子鎖切断により溶出が遅れ、分子量値が低ため、これまでのグレードと同じ3μmの粒子径としく計算されているものと考えられます。また粒径のました。

大きなカラムでは、分離能が低下するためカラム外（ 49 ）

50

TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.44（2000）

120

1.0E＋07

Polystyrene SRM706◯◯

1本（15cm）（TP＝4399）
2本（30cm）（TP＝10830）
3本（45cm）（TP＝16187）
4本（60cm）（TP＝22867）

（％）

80

◯
◯◯◯

◯

1.0E＋06

◯

◯

40

◯

1.0E＋05MW◯

01.E＋02 1.E＋03 1.E＋04 1.E＋05 1.E＋06 1.E＋07◯◯◯

1.0E＋04Mw◯◯

120
Polyisobutylene
1本（15cm）2本（30cm）3本（45cm）
4本（60cm）

（％）

80

◯

1.0E＋03◯◯

1.0E＋02
４５６７８Elution Time(min)40

Mw

Column : TSKgel SuperHZM−M（3−5μm）×２（4.6mml.D.×15cm×2）
Eluent : THF
Flow: 0.35ml/min
Inj Vol. : 10μl
図４−２

図３10

計算結果
傾き−0.79700
切片
10.58821
相関係数0.99919
排除限界分子量3.53E＋06
分子量289万−370の範囲にて算出

01.E＋03 1.E＋04 1.E＋05 1.E＋06 1.E＋07 1.E＋08

測定条件
カラム：TSKgel SuperHZM−H（4.6mml.D.×15cm×x）
溶離液：THF
流速 ：0.35ml/min（1）5μl（15cm），（2）10μl（30cm），（3）15μl（45cm），（4）20μl（60cm）
注入量：

９TSKgel SuperHZM−Mの較正曲線

カラム本数の微分分子量分布への影響
1.0E＋07

1.0E＋09◯◯◯◯

1.0E＋08
1.0E＋06◯◯

1.0E＋07

◯

◯
◯
◯
◯
◯
◯

◯

1.0E＋05◯

1.0E＋06

◯

MWMW

◯
◯
◯

1.0E＋05◯◯◯

1.0E＋04

◯

◯
◯
◯
◯

1.0E＋04◯◯◯◯

1.0E＋03◯◯

1.0E＋03◯◯◯

1.0E＋02４

５６７８
９Elution Time(min)10◯

1.0E＋02４11６７８Elution Time(min)

９10

計算結果
傾き−0.62814
切片8.66169
相関係数0.99973
排除限界分子量9.51E＋05
分子量355000−266の範囲にて算出

計算結果
傾き−0.90260
切片12.51974
相関係数0.99915
排除限界分子量1.02E＋08
分子量842万−1050の範囲にて算出

Column : TSKgel SuperHZM−N（3μm）
×２（4.6mml.D.×15cm×2）
Eluent : THF
Flow: 0.35ml/min
Inj Vol. : ５μl

Column : TSKgel SuperHZM−H×２（4.6mml.D.×15cm×2）
Eluent : THF
Flow: 0.35ml/min
Inj Vol. : ５μl
図４−１

５

図４−３

TSKgel SuperHZM−Hの較正曲線（ 50 ）

TSKgel SuperHZM−Nの較正曲線

東ソー研究・技術報告 第44巻（2000）

51

Hでは３本、中低分子分離用SuperHZM-Mでは２本以〔3〕カラム本数の影響分離能の測定分子量への影響を確認するために高上としました。

分子分離用SuperHZM-Hのカラム本数を変えて今回、決定した仕様のカラムでの較正曲線を図４[Polystyrene SRM706(PS706), Poly(isobutylene)(PIB)]のに示します。いずれのカラムにおいても相関係数で分子量測定を行いました。図３に各測定で得られた0.999以上であり、直線性に優れた較正曲線となって微分分子量分布曲線の重ね書きを示します。カラムいることがわかります。

１本の測定では、ピークがブロードになり、低分子側に広がっていることがわかります。正確な分子量4．おわりに分布測定を行うためには少なくとも１万段以上の理

今回、評価検討した３種のミックスグレードカラ論段数が必要であり、各グレード毎に最低使用本数

ムがHZシリーズのラインナップに加わることで、幅を設定する必要があることがわかりました。

広い分子量のＳＥＣ測定で溶媒消費量の少ない、短各カラムの最低使用本数は、各グレードのカラム時間測定が実現できることになります。

１本あたりの理論段数より、高分子分離用SuperHZM-（ 51 ）