JP2875389B2 - ポリマービーズの製造方法 - Google Patents
ポリマービーズの製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は分布の狭い粒度のポリマービーズの製造方法
およびその製造装置に関する。
およびその製造装置に関する。
本発明により得られるポリマービーズは粒径が極めて
小さく、かつ粒径の分布が狭いものであり、主として液
体クロマトグラフィ用充填剤として利用される。液体ク
ロマトグラフィ用充填剤はその粒径により分析用(4〜
15μm)と分取用(15〜200μm)に分けられるが、本
発明方法により製造されるポリマービーズはその両者の
液体クロマトグラフィ用充填剤として使用できる。
小さく、かつ粒径の分布が狭いものであり、主として液
体クロマトグラフィ用充填剤として利用される。液体ク
ロマトグラフィ用充填剤はその粒径により分析用(4〜
15μm)と分取用(15〜200μm)に分けられるが、本
発明方法により製造されるポリマービーズはその両者の
液体クロマトグラフィ用充填剤として使用できる。
[従来の技術] 液体クロマトグラフィ用充填剤は一般に多孔質の球状
重合体(ポーラス、ポリマービーズ)がカラムに充填し
て使用され、その充填されたポリマービーズ層を液体が
通過する。したがってポリマービーズは液の通過抵抗を
最小にするため粒径が均一であることが要求される。粒
径が不均一であると、液体の流れは抵抗のため不均一と
なり、カラムにおける分離効率は低下するのでこの現象
を補うためにカラムは長くなり、したがって分析(分
取)時間は長くなり、また通過させる液体(溶剤)も多
くなり、不経済な装置となってしまう。
重合体(ポーラス、ポリマービーズ)がカラムに充填し
て使用され、その充填されたポリマービーズ層を液体が
通過する。したがってポリマービーズは液の通過抵抗を
最小にするため粒径が均一であることが要求される。粒
径が不均一であると、液体の流れは抵抗のため不均一と
なり、カラムにおける分離効率は低下するのでこの現象
を補うためにカラムは長くなり、したがって分析(分
取)時間は長くなり、また通過させる液体(溶剤)も多
くなり、不経済な装置となってしまう。
ポリマービーズの製造については各種の方法が提案さ
れている。たとえば特開昭56−5140号においては分散媒
中にモノマー液を注入してモノマー液を分散媒中へ懸濁
分散させ、加熱重合してポリマービーズを得ているが、
懸濁重合ではポリマービーズの粒径の制御は困難であっ
て、ビーズの粒度分布は広いガウス分布となり、一定分
布の粒径のポリマービーズを得るためにふるいわけをす
る必要がある。
れている。たとえば特開昭56−5140号においては分散媒
中にモノマー液を注入してモノマー液を分散媒中へ懸濁
分散させ、加熱重合してポリマービーズを得ているが、
懸濁重合ではポリマービーズの粒径の制御は困難であっ
て、ビーズの粒度分布は広いガウス分布となり、一定分
布の粒径のポリマービーズを得るためにふるいわけをす
る必要がある。
ここで粒度分布の狭い(均一な粒径)ポリマービーズ
を得ようとすれば、ポリマービーズの収率が下がり、ふ
るいわけのコストも高くなる。また、ふるいわけられた
目的とする以外の粒径のポリマービーズの処分も問題と
なる。そこで目的とする均一粒径をもつポリマービーズ
の製造方法が強く望まれていた。
を得ようとすれば、ポリマービーズの収率が下がり、ふ
るいわけのコストも高くなる。また、ふるいわけられた
目的とする以外の粒径のポリマービーズの処分も問題と
なる。そこで目的とする均一粒径をもつポリマービーズ
の製造方法が強く望まれていた。
均一粒径を持つポリマービーズの製造方法は各種提案
されている。たとえば特開昭57−102905号、57−73002
号、61−115902号ではモノマー組成液を分散媒中へ噴出
分散させ、ポリマービーズとしており、特に特開昭57−
73002号ではモノマー組成物流をピストン部材により振
動的に励起して砕き、均一径のポリマービーズを得てい
る。また特開昭61−115902号では振動している細管から
モノマー組成液を噴出し、均一な液滴とした後重合して
均一なポリマービーズを得ている。
されている。たとえば特開昭57−102905号、57−73002
号、61−115902号ではモノマー組成液を分散媒中へ噴出
分散させ、ポリマービーズとしており、特に特開昭57−
73002号ではモノマー組成物流をピストン部材により振
動的に励起して砕き、均一径のポリマービーズを得てい
る。また特開昭61−115902号では振動している細管から
モノマー組成液を噴出し、均一な液滴とした後重合して
均一なポリマービーズを得ている。
しかしながらこれらの公知の技術で得られるポリマー
ビーズの粒径はいずれも数百ミクロン以上であり、液体
クロマトグラフィ用、特に分析用の充填剤としての利用
可能なポリマービーズ(4〜200μm)の製造技術とは
なりえていない。
ビーズの粒径はいずれも数百ミクロン以上であり、液体
クロマトグラフィ用、特に分析用の充填剤としての利用
可能なポリマービーズ(4〜200μm)の製造技術とは
なりえていない。
[発明が解決しようとする課題] これら公知の方法では噴出用細管の口径が大きく、そ
のため噴出されたモノマー流が大きな液滴となってしま
うため、均一な粒径のポリマービーズを得ようとすると
必然的に粒径は大きくなる。
のため噴出されたモノマー流が大きな液滴となってしま
うため、均一な粒径のポリマービーズを得ようとすると
必然的に粒径は大きくなる。
この場合噴出するモノマー流速を速めれば微細なモノ
マー液滴は生ずるが、粒径分布は広くなり粒度分布の均
一なポリマービーズの製造技術にはなりえない。
マー液滴は生ずるが、粒径分布は広くなり粒度分布の均
一なポリマービーズの製造技術にはなりえない。
また、分散媒中に分散された大きなモノマー液滴を小
さくすることは撹拌羽根等により撹拌し、大粒子を剪断
力にて分散させれば良いが、切断されたモノマー液滴の
粒子径は均一にはなりえなく、懸濁重合同様粒度分布は
広いガウス分布になる。
さくすることは撹拌羽根等により撹拌し、大粒子を剪断
力にて分散させれば良いが、切断されたモノマー液滴の
粒子径は均一にはなりえなく、懸濁重合同様粒度分布は
広いガウス分布になる。
本発明は、液体クロマトグラフィ用充填剤として好適
な粒子径が極めて小さい、かつ分布の狭いポリマービー
ズの製造方法及びその製造装置の開発を目的とする。
な粒子径が極めて小さい、かつ分布の狭いポリマービー
ズの製造方法及びその製造装置の開発を目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明者らはクロマトグラフィ用担体としてもっとも
好適な粒子径4〜200μmの均一粒径(粒径分布の狭
い)ポリマービーズの製造方法について研究を行い、分
散媒中に浸漬しており、微細な振動をする金属製分散板
の微細孔からモノマー組成物を分散媒中に高圧力により
噴出せしめ、分布の狭い粒径をもつモノマー組成物の液
滴を生成させ、ついで分散媒を加熱してモノマー組成物
を重合させることを特徴とする分布の狭い粒径のポリマ
ービーズの製造方法および(イ)モノマー組成物をモノ
マー噴出槽に供給するためのポンプ、(ロ)多数の微細
孔を有する金属製分散板を重合槽の分散媒中に浸漬し、
微細な振動が出来、ポンプから供給されるモノマー組成
物を受け入れるための配管がなされたモノマー噴出管、
(ハ)加熱装置を有し、モノマー噴出槽からのモノマー
組成物液滴を分散し、重合させるための分散媒を入れた
重合槽からなるポリマービーズ製造装置の開発に成功し
た。本発明で使用する金属製分散板は強度のある金属、
例えばニッケル、モリブデン、ステンレス鋼等であり、
これにレーザービーム、放電加工、メッキ法、エッチン
グ等またはそれらの技術を組み合わせることにより微細
孔を開ける加工をしたものであり、孔径は出来るだけ均
一のサイズにすることが必要である。孔径が不均一であ
ると、噴出したモノマー組成物の液滴のサイズが孔径に
応じて不均一となり、粒度分布の広いポリマービーズに
なるからである。
好適な粒子径4〜200μmの均一粒径(粒径分布の狭
い)ポリマービーズの製造方法について研究を行い、分
散媒中に浸漬しており、微細な振動をする金属製分散板
の微細孔からモノマー組成物を分散媒中に高圧力により
噴出せしめ、分布の狭い粒径をもつモノマー組成物の液
滴を生成させ、ついで分散媒を加熱してモノマー組成物
を重合させることを特徴とする分布の狭い粒径のポリマ
ービーズの製造方法および(イ)モノマー組成物をモノ
マー噴出槽に供給するためのポンプ、(ロ)多数の微細
孔を有する金属製分散板を重合槽の分散媒中に浸漬し、
微細な振動が出来、ポンプから供給されるモノマー組成
物を受け入れるための配管がなされたモノマー噴出管、
(ハ)加熱装置を有し、モノマー噴出槽からのモノマー
組成物液滴を分散し、重合させるための分散媒を入れた
重合槽からなるポリマービーズ製造装置の開発に成功し
た。本発明で使用する金属製分散板は強度のある金属、
例えばニッケル、モリブデン、ステンレス鋼等であり、
これにレーザービーム、放電加工、メッキ法、エッチン
グ等またはそれらの技術を組み合わせることにより微細
孔を開ける加工をしたものであり、孔径は出来るだけ均
一のサイズにすることが必要である。孔径が不均一であ
ると、噴出したモノマー組成物の液滴のサイズが孔径に
応じて不均一となり、粒度分布の広いポリマービーズに
なるからである。
金属製分散板の厚みは、モノマー組成液を噴出するの
に必要とされる圧力に耐え、かつその圧力によって大き
く変形しないことが必要である。
に必要とされる圧力に耐え、かつその圧力によって大き
く変形しないことが必要である。
一般にポリマービーズのサイズが小さい粒径を必要と
するときは微細孔の孔径は小さくなり、モノマー組成液
は大きな圧力を必要とすることになる。例えば分散板の
噴出面積が1cm2であるときは噴出孔径が50〜20μmの
場合100ミクロンの厚みが、また20〜10μmでは200ミク
ロンの厚みが必要である。
するときは微細孔の孔径は小さくなり、モノマー組成液
は大きな圧力を必要とすることになる。例えば分散板の
噴出面積が1cm2であるときは噴出孔径が50〜20μmの
場合100ミクロンの厚みが、また20〜10μmでは200ミク
ロンの厚みが必要である。
しかし、要求されるポリマービーズの粒径が小さく、
大量の生産が必要とされるときは必然的に微細孔径は小
さく、且つモノマー組成物を噴出させる金属製分散板の
面積を大きくすることが要求されることは明らかであ
る。
大量の生産が必要とされるときは必然的に微細孔径は小
さく、且つモノマー組成物を噴出させる金属製分散板の
面積を大きくすることが要求されることは明らかであ
る。
一方、微細孔の径を小さくするためには金属板の厚さ
を薄くしないと正確な孔径の微細孔を設けることが出来
ないこと、微細孔の径を小さくすると、モノマー組成物
を噴出させるに必要な圧力はより高圧力を必要とするこ
とのため、これを単に大型化するには極めて困難であっ
たが、焼結粉末板(例えば数μm〜数100μmの粒度の
金属パウダー、セラミックパウダー等を焼結したもの、
焼結フィルターとしてフィルターとしての多種類のもの
が市販されている。)の片面に金属をメッキして金属膜
を形成し、そのメッキした金属膜にレーザービームなど
でボーリングをすればよい。商業的規模の金属板の場合
には、微細孔の数が106〜108の様に多数の数になること
もあり、このような場合にはIC、LSI又はVLSI等の電子
集積回路で用いられているリソグラフィー技術によるエ
ッチングでボーリングする等により任意の穴径、ピッチ
を持つ分散板を製造し使用すれば良い。
を薄くしないと正確な孔径の微細孔を設けることが出来
ないこと、微細孔の径を小さくすると、モノマー組成物
を噴出させるに必要な圧力はより高圧力を必要とするこ
とのため、これを単に大型化するには極めて困難であっ
たが、焼結粉末板(例えば数μm〜数100μmの粒度の
金属パウダー、セラミックパウダー等を焼結したもの、
焼結フィルターとしてフィルターとしての多種類のもの
が市販されている。)の片面に金属をメッキして金属膜
を形成し、そのメッキした金属膜にレーザービームなど
でボーリングをすればよい。商業的規模の金属板の場合
には、微細孔の数が106〜108の様に多数の数になること
もあり、このような場合にはIC、LSI又はVLSI等の電子
集積回路で用いられているリソグラフィー技術によるエ
ッチングでボーリングする等により任意の穴径、ピッチ
を持つ分散板を製造し使用すれば良い。
また、金属の薄板に所定の微細孔を設け、これを接着
剤又はハンダ等で焼結粉末板に接着しても良い。
剤又はハンダ等で焼結粉末板に接着しても良い。
このような焼結粉末板は、パウダーの材質、パウダー
の粒子径、微細孔径、剛性、強度等任意に選べる他、例
えばステンレス鋼−焼結粉末板にNi−Pの無電解メッキ
をしたときは焼結板の引張り強度は700kg/cm2、メッキ
の剥離強度も極めて高く、このメッキ面の金属にレーザ
ービーム等でボウリングすることにより均一な孔径の微
細孔を有する金属製分散板とすることができる。
の粒子径、微細孔径、剛性、強度等任意に選べる他、例
えばステンレス鋼−焼結粉末板にNi−Pの無電解メッキ
をしたときは焼結板の引張り強度は700kg/cm2、メッキ
の剥離強度も極めて高く、このメッキ面の金属にレーザ
ービーム等でボウリングすることにより均一な孔径の微
細孔を有する金属製分散板とすることができる。
微細孔同士の間隔はモノマー組成物を噴出させるため
孔径の10〜100倍、好ましくは30〜50倍が必要である。
この間隔が10倍より狭いとモノマー組成物は金属板で付
着し、分散媒中へ滴下される状態となり噴出されない。
一方、逆に微細孔の間隔が広いと単位面積あたりの孔数
が少なくなり、生産性が低下することになる。
孔径の10〜100倍、好ましくは30〜50倍が必要である。
この間隔が10倍より狭いとモノマー組成物は金属板で付
着し、分散媒中へ滴下される状態となり噴出されない。
一方、逆に微細孔の間隔が広いと単位面積あたりの孔数
が少なくなり、生産性が低下することになる。
金属製分散板の孔径は、孔の入口側から出口まで同一
径の必要はなく、噴出側出口径によってモノマー液滴の
粒径が決定されるため、出口孔部分のみを調節して同一
径としてもよい。
径の必要はなく、噴出側出口径によってモノマー液滴の
粒径が決定されるため、出口孔部分のみを調節して同一
径としてもよい。
このような方法として金属製分散板にメッキ処理を施
し、孔面に金属を均一に析出させることにより所定の孔
径にコントロールすることも一手段である。特に噴出出
口側のみ片面メッキを施すと同一孔径であっても圧力損
失の少ない金属製分散板の製作が可能となる。
し、孔面に金属を均一に析出させることにより所定の孔
径にコントロールすることも一手段である。特に噴出出
口側のみ片面メッキを施すと同一孔径であっても圧力損
失の少ない金属製分散板の製作が可能となる。
このようなミクロン単位にコントロールされて製造し
た噴出口を持つ金属製分散板を、バイブレーターがとり
つけてある耐圧の噴出液槽底部にとりつけ、無脈動ポン
プにより噴出口径より小さな目のフィルターを通過した
モノマー組成物を所定の流量にて流し、分散媒中へモノ
マー組成物を噴出させる。同時にバイブレーターにより
微細な振動を与えると噴出されたモノマー組成物の液滴
は均一な粒径となり、分散媒中へ分散される。このよう
に均一粒径で分散されたモノマー組成物を加熱重合する
ことにより分散された液滴のままで重合し、均一なポリ
マービーズを得ることを確認して本発明を完成した。
た噴出口を持つ金属製分散板を、バイブレーターがとり
つけてある耐圧の噴出液槽底部にとりつけ、無脈動ポン
プにより噴出口径より小さな目のフィルターを通過した
モノマー組成物を所定の流量にて流し、分散媒中へモノ
マー組成物を噴出させる。同時にバイブレーターにより
微細な振動を与えると噴出されたモノマー組成物の液滴
は均一な粒径となり、分散媒中へ分散される。このよう
に均一粒径で分散されたモノマー組成物を加熱重合する
ことにより分散された液滴のままで重合し、均一なポリ
マービーズを得ることを確認して本発明を完成した。
すなわち、本発明は微細な振動をしている多数の微細
孔を設けた金属製分散板よりモノマー組成物を所定の流
速(圧力)で噴出せしめ、均一なミクロン単位のモノマ
ー組成物液滴を生じせしめ、これを加熱重合することに
より分散された液滴のまま重合し、均一粒径の微細なポ
リマービーズを得る方法である。
孔を設けた金属製分散板よりモノマー組成物を所定の流
速(圧力)で噴出せしめ、均一なミクロン単位のモノマ
ー組成物液滴を生じせしめ、これを加熱重合することに
より分散された液滴のまま重合し、均一粒径の微細なポ
リマービーズを得る方法である。
本発明において使用するモノマー組成物としては、目
的とするポリマービーズの性質により定まってくるが、
一般的には一官能性のビニル系化合物、これの架橋剤と
しての多官能ビニル化合物(ポリビニル系化合物)、希
釈剤(沈殿剤)および重合開始剤等の混合物である。
的とするポリマービーズの性質により定まってくるが、
一般的には一官能性のビニル系化合物、これの架橋剤と
しての多官能ビニル化合物(ポリビニル系化合物)、希
釈剤(沈殿剤)および重合開始剤等の混合物である。
限定するわけではないが具体的に例示すれば、一官能
性のビニル化合物としては分散媒に不溶性のスチレン、
アクリル酸メチル、アクリロニトリル、グリシジルメタ
クリレート等が挙げられる。多官能ビニル化合物として
はジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレ
ート、トリメチロールプロパントリアクリレート等が挙
げられる。希釈剤(沈殿剤)としては、トルエン、クロ
ロパラフィン、ジクロルベンゼン、トリクロルベンゼ
ン、アルコール類、エステル類がある。
性のビニル化合物としては分散媒に不溶性のスチレン、
アクリル酸メチル、アクリロニトリル、グリシジルメタ
クリレート等が挙げられる。多官能ビニル化合物として
はジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレ
ート、トリメチロールプロパントリアクリレート等が挙
げられる。希釈剤(沈殿剤)としては、トルエン、クロ
ロパラフィン、ジクロルベンゼン、トリクロルベンゼ
ン、アルコール類、エステル類がある。
重合開始剤としては、一般に前記ビニル化合物の重合
反応に用いられ、重合モノマーに溶解性の過酸化ベンゾ
イル、ブチルパーオキサイド、アゾビスイソブチロニト
リル等を挙げることが出来る。
反応に用いられ、重合モノマーに溶解性の過酸化ベンゾ
イル、ブチルパーオキサイド、アゾビスイソブチロニト
リル等を挙げることが出来る。
分散媒としては、水にC.M.C.(カルボキシメチルセル
ロース)、P.V.A.(ポリビニルアルコール)、ポリアク
リル酸ソーダ、ゼラチン等、保護コロイドとして公知の
化合物を0.2〜10%溶解したものを用いることが出来
る。
ロース)、P.V.A.(ポリビニルアルコール)、ポリアク
リル酸ソーダ、ゼラチン等、保護コロイドとして公知の
化合物を0.2〜10%溶解したものを用いることが出来
る。
本発明においては、モノマー組成物と分散剤との密度
を等しくして重合することが望ましいが、本発明によっ
て得られる分散媒中のモノマー組成物の液滴は極めて小
さいため、モノマー組成物液滴の浮力(沈降力)が小さ
く、液滴同士の合着する割合は小さい。
を等しくして重合することが望ましいが、本発明によっ
て得られる分散媒中のモノマー組成物の液滴は極めて小
さいため、モノマー組成物液滴の浮力(沈降力)が小さ
く、液滴同士の合着する割合は小さい。
しかしながら両者の密度の相異が大きいと重合槽の上
部又は下層に集合する傾向があり、重合反応時の合着を
防ぐため撹拌が必要となり、この剪断力によるモノマー
組成物液滴の切断による粒径分布の広がりもあるので、
可能な限り同一密度とし、熱対流によるゆるやかな分散
媒の運動が望ましい。同一密度であると噴出されたモノ
マー組成物の液滴は分散媒中に均一に広がり、液の熱対
流によりゆるやかに動き合着も切断されないで噴出分散
された液滴のままで重合され、均一粒径のポリマービー
ズとなる。
部又は下層に集合する傾向があり、重合反応時の合着を
防ぐため撹拌が必要となり、この剪断力によるモノマー
組成物液滴の切断による粒径分布の広がりもあるので、
可能な限り同一密度とし、熱対流によるゆるやかな分散
媒の運動が望ましい。同一密度であると噴出されたモノ
マー組成物の液滴は分散媒中に均一に広がり、液の熱対
流によりゆるやかに動き合着も切断されないで噴出分散
された液滴のままで重合され、均一粒径のポリマービー
ズとなる。
モノマー組成物の密度を分散媒密度に合わせるように
調整するには、モノビニルモノマーとジビニルモノマー
との比が重量比でモノビニルモノマー100部に対してジ
ビニルモノマー5〜600部の範囲で、また希釈剤50〜300
部の範囲でかつポリマービーズの硬度、表面積、ポア分
布、細孔容積等、使用目的に応じた物性を得るようにす
れば混合すれば良い。
調整するには、モノビニルモノマーとジビニルモノマー
との比が重量比でモノビニルモノマー100部に対してジ
ビニルモノマー5〜600部の範囲で、また希釈剤50〜300
部の範囲でかつポリマービーズの硬度、表面積、ポア分
布、細孔容積等、使用目的に応じた物性を得るようにす
れば混合すれば良い。
モノマー組成物は金属製分散板の微細孔より分散媒中
へ噴出せしめるものであるが、目的とする粒径のポリマ
ービーズを得るために微細孔径を決定する必要がある。
微細孔径とポリマービーズ粒径との関係はモノマー組成
物の組成による物性(粘度)、噴出条件等の影響を受け
るので一義的に決定できないがおおよそ次の関係にな
る。
へ噴出せしめるものであるが、目的とする粒径のポリマ
ービーズを得るために微細孔径を決定する必要がある。
微細孔径とポリマービーズ粒径との関係はモノマー組成
物の組成による物性(粘度)、噴出条件等の影響を受け
るので一義的に決定できないがおおよそ次の関係にな
る。
モノマー組成物を微細孔から継続的に噴出させるに
は、金属製分散板の前に微細孔径より目の小さいフィル
ターをとりつける必要があり、フィルターがないと目詰
まり対策が難しい。
は、金属製分散板の前に微細孔径より目の小さいフィル
ターをとりつける必要があり、フィルターがないと目詰
まり対策が難しい。
モノマー組成物の噴出は、底部に金属製分散板をとり
つけてあるモノマー噴出槽(金属性分散板が振動可能で
あればよく、噴出槽は配管の一部であっても良い。)を
バイブレーター(モーターの回転振動を利用する等の方
法も含む。)により5〜100Hz、好ましくは20〜50Hzで
行なう。また振動幅は1mm以下とすることが必要であ
り、0.5mm以下の振動幅が好ましい。振動幅が1mmより大
きいと、分散媒中に浸漬している噴出槽の動きにより分
散媒が撹拌され、そのため噴出したモノマー液滴も切断
され、小粒部分の分布の広がりが大きい粒度分布とな
る。
つけてあるモノマー噴出槽(金属性分散板が振動可能で
あればよく、噴出槽は配管の一部であっても良い。)を
バイブレーター(モーターの回転振動を利用する等の方
法も含む。)により5〜100Hz、好ましくは20〜50Hzで
行なう。また振動幅は1mm以下とすることが必要であ
り、0.5mm以下の振動幅が好ましい。振動幅が1mmより大
きいと、分散媒中に浸漬している噴出槽の動きにより分
散媒が撹拌され、そのため噴出したモノマー液滴も切断
され、小粒部分の分布の広がりが大きい粒度分布とな
る。
また、金属製分散板より分散媒中へのモノマー組成物
の噴出速度は5cm/sec〜20cm/sec、好ましくは7cm/sec〜
14cm/secの範囲であって、一定に保持することが必要で
ある。噴出速度が速すぎると噴出されたモノマー液滴は
目的とする粒径よりも小粒となり、かつ粒度分布も広く
なり、最終的には均一粒径のポリマービーズを得ること
ができない。また、流速が遅いとモノマー液は噴出され
なく金属分散板からにじみ出る状態となり、均一のポリ
マービーズを得ることが出来ない。
の噴出速度は5cm/sec〜20cm/sec、好ましくは7cm/sec〜
14cm/secの範囲であって、一定に保持することが必要で
ある。噴出速度が速すぎると噴出されたモノマー液滴は
目的とする粒径よりも小粒となり、かつ粒度分布も広く
なり、最終的には均一粒径のポリマービーズを得ること
ができない。また、流速が遅いとモノマー液は噴出され
なく金属分散板からにじみ出る状態となり、均一のポリ
マービーズを得ることが出来ない。
モノマー液の送液は流速の変化のない無脈動ポンプ又
はガス加圧による噴出が必要で、流速が変化すると均一
粒径のモノマー液滴とはならない。
はガス加圧による噴出が必要で、流速が変化すると均一
粒径のモノマー液滴とはならない。
次に本発明を実施するための装置について図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
第1図において1はモノマー貯槽、2は希釈剤(沈降
剤)、重合開始剤等を配合したモノマー組成物、3は耐
圧性のモノマー噴出槽である。モノマー噴出槽上部には
フィルター4がとりつけてあり、モノマー液はろ過され
た後噴出槽に入る。噴出槽下部には粒径を決定する定め
られた孔径の微細孔を有する金属製分散板5が溶接して
ある。モノマー噴出槽にはバイブレーター6がとりつけ
られており、これにより金属製分散板が微細な振動を起
こす。金属製分散板は重合槽7中の分散媒8に浸漬され
ている。
剤)、重合開始剤等を配合したモノマー組成物、3は耐
圧性のモノマー噴出槽である。モノマー噴出槽上部には
フィルター4がとりつけてあり、モノマー液はろ過され
た後噴出槽に入る。噴出槽下部には粒径を決定する定め
られた孔径の微細孔を有する金属製分散板5が溶接して
ある。モノマー噴出槽にはバイブレーター6がとりつけ
られており、これにより金属製分散板が微細な振動を起
こす。金属製分散板は重合槽7中の分散媒8に浸漬され
ている。
重合槽には加熱装置9があり、分散媒を所定の温度ま
で加熱できる。モノマー組成物はモノマー貯槽より無脈
動ポンプ10より圧力計11がとりつけてあるステンレス鋼
配管12よりモノマー噴出槽へ送られ分散媒中に噴出され
る。
で加熱できる。モノマー組成物はモノマー貯槽より無脈
動ポンプ10より圧力計11がとりつけてあるステンレス鋼
配管12よりモノマー噴出槽へ送られ分散媒中に噴出され
る。
通常はモノマー組成物の噴出終了後、重合槽を加熱
し、分散媒を所定の温度に維持してモノマー組成物の液
滴をそのまま重合させ、ポリマービーズとし、これを洗
浄分離、場合によっては更に変性して製品とする。
し、分散媒を所定の温度に維持してモノマー組成物の液
滴をそのまま重合させ、ポリマービーズとし、これを洗
浄分離、場合によっては更に変性して製品とする。
[作用] 従来細管からモノマー組成物を分散媒中に噴出させ、
小液滴とし、それを重合してポリマービーズとすること
は公知である。しかし、細管であるためその口径を細く
することが困難であるばかりでなく、本発明が対象とす
るような口径とするときは高圧力をかけてもモノマー組
成物の噴出不能の状態になることは明らかであった。
小液滴とし、それを重合してポリマービーズとすること
は公知である。しかし、細管であるためその口径を細く
することが困難であるばかりでなく、本発明が対象とす
るような口径とするときは高圧力をかけてもモノマー組
成物の噴出不能の状態になることは明らかであった。
したがって、やむを得ず比較的大口径(0.1mm以上)
の細管が使用されており、ポリマービーズのサイズも0.
5mm程度が限度となっていた。
の細管が使用されており、ポリマービーズのサイズも0.
5mm程度が限度となっていた。
本発明はこの細管を金属製分散板に変え、孔径も1〜
50μm程度の微細孔とし、高圧をかけて微細振動させな
がらモノマー組成物の噴出速度を5〜20cm/secとすると
きは、従来製造が困難であった4〜200μmの粒径分布
の狭いポリマービーズを効率よく製造できることになっ
た。
50μm程度の微細孔とし、高圧をかけて微細振動させな
がらモノマー組成物の噴出速度を5〜20cm/secとすると
きは、従来製造が困難であった4〜200μmの粒径分布
の狭いポリマービーズを効率よく製造できることになっ
た。
[実施例] 次に実施例、比較例により本発明を説明する。
(実施例1) スチレン80g、ジビニルベンゼン20g、クロロパラフィ
ン80g、ジクロロベンゼン20g、重合開始剤として過酸化
ベンゾイル2gを測りとり、モノマー貯槽に入れ、混合し
てモノマー組成物を得た。この時のモノマー組成物の密
度は1.005であった。
ン80g、ジクロロベンゼン20g、重合開始剤として過酸化
ベンゾイル2gを測りとり、モノマー貯槽に入れ、混合し
てモノマー組成物を得た。この時のモノマー組成物の密
度は1.005であった。
モノマー組成物はモノマー貯槽より無脈動ポンプで2
μmの焼結金属のフィルターがとりつけてある10mmφ×
300mmLのモノマー噴出槽にろ過されて供給される。
μmの焼結金属のフィルターがとりつけてある10mmφ×
300mmLのモノマー噴出槽にろ過されて供給される。
モノマー噴出槽下部には、100ミクロン厚さのステン
レス鋼の金属板にレーザー加工により20ミクロンの微細
孔が1mmピッチで50個開けてある金属分散板が溶接して
あり、バイブレーターにより30Hzで0.1mm程度の微細な
振動をしている。
レス鋼の金属板にレーザー加工により20ミクロンの微細
孔が1mmピッチで50個開けてある金属分散板が溶接して
あり、バイブレーターにより30Hzで0.1mm程度の微細な
振動をしている。
このモノマー噴出槽に7ml/minでモノマー組成部を送
ると、3Kg/cm2の圧力で平衡し、分散媒中に噴出分散す
る。
ると、3Kg/cm2の圧力で平衡し、分散媒中に噴出分散す
る。
分散媒は500gの水にP.V.A.(ポリビニルアルコール)
10部を溶解したもので、密度はモノマー組成物とほぼバ
ランスしていた。分散媒中に噴出されたモノマー液滴は
霧状となり、分散媒中へ広がる。分散を約30分間行なっ
た後、分散媒を加熱するとモノマー組成物は熱対流によ
っても合着や切断されることなく、分散された粒度のま
まで重合を始める。85℃、8時間重合反応を行ない、つ
いでJISふるいにて分級し、粒度、割合を求めた結果は
次の通りである。
10部を溶解したもので、密度はモノマー組成物とほぼバ
ランスしていた。分散媒中に噴出されたモノマー液滴は
霧状となり、分散媒中へ広がる。分散を約30分間行なっ
た後、分散媒を加熱するとモノマー組成物は熱対流によ
っても合着や切断されることなく、分散された粒度のま
まで重合を始める。85℃、8時間重合反応を行ない、つ
いでJISふるいにて分級し、粒度、割合を求めた結果は
次の通りである。
74μm以上 5% 74〜53μm 93% 53μm以下 2% (比較例1) 実施例1と全く同様のモノマー組成物と分散媒を調製
し、分散媒中へモノマー液を注入し、撹拌羽根にて260r
pmで16分間撹拌し、85℃8時間の従来方法による懸濁重
合を行なった。重合終了後、生成したポリマービーズを
JISふるいにて分級し、粒度分布を求めた。
し、分散媒中へモノマー液を注入し、撹拌羽根にて260r
pmで16分間撹拌し、85℃8時間の従来方法による懸濁重
合を行なった。重合終了後、生成したポリマービーズを
JISふるいにて分級し、粒度分布を求めた。
結果を次に示す。
74μm以上 28% 74〜53μm 37% 53μm以下 35% (実施例2) 12mmφ200ミクロン厚さのステンレス鋼の金属板に、
レーザー加工により10μmの微細孔を1mmピッチで50個
あけ、これを10mmφのモノマー噴出槽底部に溶接した。
レーザー加工により10μmの微細孔を1mmピッチで50個
あけ、これを10mmφのモノマー噴出槽底部に溶接した。
この噴出槽へ市販のジビニルベンゼン(エチルスチレ
ン44%含有)40g、トリクロロベンゼン40g、トルエン20
g、過酸化ベンゾイル1gを混合したモノマー組成物を無
脈動ポンプより2.5ml/minの流量にて噴出槽へ送り込ん
だ。金属製分散板は実施例1と同じ組成の分散媒中に入
っており、この分散媒密度はモノマー組成物とほぼバラ
ンスしていた。モノマー噴出槽にモノマー組成物が入っ
てくると圧力は高くなり、実施例1と同様の微細振動し
ている金属製分散板の微細孔より分散媒中へ噴出され
る。圧力は17Kg/cm2で平衡となり、モノマー組成物は分
散媒中で霧状となり全体へ広がる。分散を約30分間行な
った後、分散媒を加熱して重合を開始した。モノマー組
成物と分散媒密度がほぼバランスしているので液滴の合
着や切断もなく分散された粒度のままで重合は行なわれ
る。85℃、8時間重合し、終了後JISふるいにて分級
し、粒度割合を求めた結果を次に示す。
ン44%含有)40g、トリクロロベンゼン40g、トルエン20
g、過酸化ベンゾイル1gを混合したモノマー組成物を無
脈動ポンプより2.5ml/minの流量にて噴出槽へ送り込ん
だ。金属製分散板は実施例1と同じ組成の分散媒中に入
っており、この分散媒密度はモノマー組成物とほぼバラ
ンスしていた。モノマー噴出槽にモノマー組成物が入っ
てくると圧力は高くなり、実施例1と同様の微細振動し
ている金属製分散板の微細孔より分散媒中へ噴出され
る。圧力は17Kg/cm2で平衡となり、モノマー組成物は分
散媒中で霧状となり全体へ広がる。分散を約30分間行な
った後、分散媒を加熱して重合を開始した。モノマー組
成物と分散媒密度がほぼバランスしているので液滴の合
着や切断もなく分散された粒度のままで重合は行なわれ
る。85℃、8時間重合し、終了後JISふるいにて分級
し、粒度割合を求めた結果を次に示す。
44μm以上 7% 44〜25μm 89% 25μm以下 4% (比較例2) 実施例2と全く同じ組成のモノマー組成物と分散媒を
調製し、1の重合槽の500gの分散媒の中へ100gのモノ
マー組成物を加え、撹拌羽根にて320rpmで15分間撹拌
し、分散媒の中へ分散させ、85℃、8時間の従来方法に
よる懸濁重合を行なった。重合終了後、生成したポリマ
ービーズをふるいにて分級し、粒度割合を求めた結果を
次に示す。
調製し、1の重合槽の500gの分散媒の中へ100gのモノ
マー組成物を加え、撹拌羽根にて320rpmで15分間撹拌
し、分散媒の中へ分散させ、85℃、8時間の従来方法に
よる懸濁重合を行なった。重合終了後、生成したポリマ
ービーズをふるいにて分級し、粒度割合を求めた結果を
次に示す。
44μm以上 32% 44〜25μm 47% 25μm以下 21% (実施例3) 12mmφ、200μm厚さのステンレス鋼金属板に、レー
ザー加工により10μmの微細孔を0.2mmピッチで400個あ
けたのち、この表面片側にニッケルメッキを施し、微細
孔径を減少させた。
ザー加工により10μmの微細孔を0.2mmピッチで400個あ
けたのち、この表面片側にニッケルメッキを施し、微細
孔径を減少させた。
顕微鏡で調べた結果、微細孔は約3.5μmに縮小して
いた。この金属分散板をモノマー噴出槽に溶接にてとり
つけ、10mmφ×300mmLの噴出槽を製作した。
いた。この金属分散板をモノマー噴出槽に溶接にてとり
つけ、10mmφ×300mmLの噴出槽を製作した。
このモノマー噴出槽へ、グリシジルメタアクリレート
30g、エチレングリコールジメタアクリレート20g、イソ
アミルアルコール20g、トリクロロベンゼン30g、過酸化
ベンゾイル1gを溶解し混合したモノマー組成物を無脈動
ポンプにより0.9ml/minの流量にて60分間送り込んだ。
金属分散板は実施例1と同一処法の分散媒中に入ってお
り、バイブレーターにより50Hzで0.1mm程度の微細な振
動をしている。噴出液槽へモノマー組成物が供給される
と圧力は高くなり、金属分散板より噴出される。圧力は
60Kg/cm2で平衡となり、分散媒中に噴出されたモノマー
組成物の液滴は霧状となり分散媒中へ広がる。噴出終了
後分散媒を加熱し、実施例1と同様重合しポリマービー
ズを得た。ふるいにて分級し、粒度割合を求めた。結果
を次に示す。
30g、エチレングリコールジメタアクリレート20g、イソ
アミルアルコール20g、トリクロロベンゼン30g、過酸化
ベンゾイル1gを溶解し混合したモノマー組成物を無脈動
ポンプにより0.9ml/minの流量にて60分間送り込んだ。
金属分散板は実施例1と同一処法の分散媒中に入ってお
り、バイブレーターにより50Hzで0.1mm程度の微細な振
動をしている。噴出液槽へモノマー組成物が供給される
と圧力は高くなり、金属分散板より噴出される。圧力は
60Kg/cm2で平衡となり、分散媒中に噴出されたモノマー
組成物の液滴は霧状となり分散媒中へ広がる。噴出終了
後分散媒を加熱し、実施例1と同様重合しポリマービー
ズを得た。ふるいにて分級し、粒度割合を求めた。結果
を次に示す。
15μm以上 6% 15〜10μm 82% 10μm以下 12% グリシジル基は後で開環して変性して使用することが
出来る。
出来る。
(比較例3) 実施例3と全く同じ組成のモノマー組成物と分散媒を
調製し、1の重合槽の500gの分散媒の中に100gのモノ
マー液を注入し、撹拌羽根にて950rpmで40分間撹拌分散
させ、85℃で8時間の従来方法による懸濁重合を行なっ
た。
調製し、1の重合槽の500gの分散媒の中に100gのモノ
マー液を注入し、撹拌羽根にて950rpmで40分間撹拌分散
させ、85℃で8時間の従来方法による懸濁重合を行なっ
た。
重合終了後生成したポリマービーズをふるいにて分級
し、粒径割合を求めた。結果を次に示す。
し、粒径割合を求めた。結果を次に示す。
15μm以上 32% 15〜10μm 38% 10μm以下 30% [発明の効果] 従来、液体クロマトグラフィ用充填剤として必要な粒
子径4〜200μmでかつ粒径分布の狭いポリマービーズ
を効率よく製造する技術はなかった。特に微細な内径の
細管、例えば内径が1〜50μmのごとき細管を口径の分
布を狭いものを製造することも困難であるし、かつこれ
が可能としてもこれから液を噴出させるためには抵抗が
大きすぎて実用化出来ないものと考えられた。
子径4〜200μmでかつ粒径分布の狭いポリマービーズ
を効率よく製造する技術はなかった。特に微細な内径の
細管、例えば内径が1〜50μmのごとき細管を口径の分
布を狭いものを製造することも困難であるし、かつこれ
が可能としてもこれから液を噴出させるためには抵抗が
大きすぎて実用化出来ないものと考えられた。
本発明はこれを金属製の薄板を用い、これにレーザー
加工、メッキ加工等により微細孔径の均一性の高い分散
板を製造可能であることを見出し、上記の問題を解決し
たものである。特にモノマー組成物の噴出速度を維持す
るため加圧して該組成物の分散を行なうことで粒径の分
布の狭いポリマー製造法を確立したものである。
加工、メッキ加工等により微細孔径の均一性の高い分散
板を製造可能であることを見出し、上記の問題を解決し
たものである。特にモノマー組成物の噴出速度を維持す
るため加圧して該組成物の分散を行なうことで粒径の分
布の狭いポリマー製造法を確立したものである。
本発明方法により製造されたポリマービーズはその粒
径は従来のビーズより遥かに小さく、しかも目的とする
粒径の収率は高いものである。また、本発明の装置は本
発明方法を効率よく実施することが出来るものである。
径は従来のビーズより遥かに小さく、しかも目的とする
粒径の収率は高いものである。また、本発明の装置は本
発明方法を効率よく実施することが出来るものである。
本発明は特に液体クロマトグラフィ用の充填剤として
要求されるミクロン単位の粒径のポリマービーズの製造
方法として有効である。
要求されるミクロン単位の粒径のポリマービーズの製造
方法として有効である。
第1図は本発明の製造方法を実施するための装置のフロ
ーシートである。 1.モノマー貯槽、2.モノマー組成物 3.モノマー噴出槽、4.フィルター 5.金属製分散板、6.バイブレーター 7.重合槽、8.分散媒 9.加熱装置、10.ポンプ 11.圧力計、12.ステンレス鋼配管
ーシートである。 1.モノマー貯槽、2.モノマー組成物 3.モノマー噴出槽、4.フィルター 5.金属製分散板、6.バイブレーター 7.重合槽、8.分散媒 9.加熱装置、10.ポンプ 11.圧力計、12.ステンレス鋼配管
Claims (6)
- 【請求項1】分散媒中に浸漬しており、微細な振動をす
る金属製分散板の微細孔からモノマー組成物を分散媒中
に高圧力により噴出せしめ、分布の狭い粒径をもつモノ
マー組成物の液滴を生成させ、ついで分散媒を加熱して
モノマー組成物を重合させることを特徴とする分布の狭
い粒径のポリマービーズの製造方法。 - 【請求項2】金属製分散板の微細孔からモノマー組成物
を噴出する速度は5〜20cm/secであり、ポリマービーズ
の直径は4〜200μmである特許請求の範囲第1項のポ
リマービーズの製造方法。 - 【請求項3】(イ)モノマー組成物をモノマー噴出槽に
供給するためのポンプ、 (ロ)多数の微細孔を有する金属製分散板を重合槽の分
散媒中に浸漬し、微細な振動が出来、ポンプから供給さ
れるモノマー組成物を受け入れるための配管がなされた
モノマー噴出管、 (ハ)加熱装置を有し、モノマー噴出槽からのモノマー
組成物液滴を分散し、重合させるための分散媒を入れた
重合槽 からなるポリマービーズ製造装置。 - 【請求項4】金属製分散板の微細孔は、微細孔の径が1
〜50μmであり、かつ該微細孔は該孔径の10〜100倍の
間隔をおいて穿設されている特許請求の範囲第3項のポ
リマービーズ製造装置。 - 【請求項5】金属製分散板が、多孔性焼結板の片面にメ
ッキをし、該メッキに微細孔を設けた金属製分散板を用
いた特許請求の範囲第3項又は第4項のポリマービーズ
製造装置。 - 【請求項6】金属製分散板が多孔性焼結板の片面に、微
細孔を有する金属板を接着した金属製分散板を用いた特
許請求の範囲第3項又は第4項のポリマービーズ製造装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2339496A JP2875389B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | ポリマービーズの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2339496A JP2875389B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | ポリマービーズの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04202501A JPH04202501A (ja) | 1992-07-23 |
JP2875389B2 true JP2875389B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=18328022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2339496A Expired - Fee Related JP2875389B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | ポリマービーズの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2875389B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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---|---|---|---|---|
JP2008095115A (ja) * | 2001-06-22 | 2008-04-24 | Sekisui Chem Co Ltd | 樹脂微粒子の製造方法、樹脂微粒子及び樹脂微粒子の製造装置 |
JP2006335977A (ja) * | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Hitachi Chem Co Ltd | 架橋重合体粒子の製造法 |
JP2008239935A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Sanyo Chem Ind Ltd | 単分散微粒子の製造方法 |
JP5632123B2 (ja) * | 2008-07-22 | 2014-11-26 | 公立大学法人大阪府立大学 | 液滴組成物の製造方法及び液滴組成物製造装置 |
EP2661456B1 (en) * | 2011-01-07 | 2016-07-13 | Purolite Corporation | Method of producing polymer beads |
CN104535681B (zh) * | 2014-12-25 | 2016-06-08 | 通标标准技术服务(天津)有限公司 | 一种高分子材料中短链氯化石蜡的测定方法 |
US10509252B2 (en) | 2015-06-04 | 2019-12-17 | Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. | Polymer film, and light diffusion film comprising same for display |
CN108203514B (zh) * | 2016-12-16 | 2022-11-22 | 漂莱特(中国)有限公司 | 使用超疏水膜通过振动喷射生产均匀的聚合物珠粒的方法 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2339496A patent/JP2875389B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04202501A (ja) | 1992-07-23 |
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---|---|---|---|
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