JP2017505366A - 架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液の製造およびそれから作製されるポリα−１，３−グルカンフィルム - Google Patents

Abstract

本発明は、ポリα−１，３−グルカンフィルムを作製するのに好適な架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を作製するための方法に関する。これらのフィルムは、半透明または透明であり、包装用途に使用され得る。

Description

関連出願の相互参照
本発明は、全体が参照により本明細書に援用される、２０１４年１月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／９２８５８１号明細書の優先権の利益を主張するものである。

本発明は、ポリα−１，３−グルカンフィルムおよびそれらの調製方法に関する。より詳細には、本発明は、苛性アルカリ溶液へのポリα−１，３グルカンの溶解、ホウ酸またはボレートによる苛性アルカリ溶液の改質、およびそのフィルムの調製に関する。

グルコース系多糖類およびそれらの誘導体は、潜在的な工業的用途を有し得る。

セルロースは、このような多糖の典型例であり、ヘキソピラノース単位のβ−１，４−Ｄ−グリコシド結合を含む。セルロースは、繊維およびフィルム（セロファン）の製造などのいくつかの商業的用途に使用される。工業的用途用のセルロースは、木材パルプから得られる。木材パルプの溶解は、難しい手順である。セロファン製造の場合、セルロースの溶解のための最も一般的に使用される方法は、「ビスコース法」であり、ビスコース法において、セルロースは、セルロース化合物を、水酸化ナトリウムおよび二硫化炭素で処理することによって作製されるキサントゲン酸セルロースに転化される。キサントゲン酸セルロース溶液は、凝固浴中に押し出され、ここで、それは、凝固により再生されて、セルロースフィルムが形成される。セロファンフィルムは、透明度、酸素に対するバリア性、機械的強度などのようないくつかの望ましい特性を有し、それらの特性により、包装フィルムとしての用途をもたらした。しかしながら、欠点は、セロファン製造におけるこのビスコース法の使用であり、これは、有毒化学物質およびかなりの環境コストを伴う。

多糖ポリマーの中でも、α−１，３−グリコシド結合を有するグルカンポリマーが、大きな利点を有することが示されている。特許文献１には、ポリマー中のヘキソース単位の少なくとも５０％がα−１，３−グリコシド結合を介して結合されたヘキソース単位、および少なくとも１００の数平均重合度を有するポリマーを含む多糖繊維の調製が開示された。ストレプトコッカス・サリバリウス（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ ｓａｌｉｖａｒｉｕｓ）に由来するグルコシルトランスフェラーゼ酵素（ｇｔｆＪ）を、ポリマーを製造するのに使用した。ポリマーを紡糸溶媒に可溶にするために、ポリマーα−１，３−グルカンをアセチル化した。次に、アセチル化されたポリマーを、トリフルオロ−酢酸とジクロロメタンとの混合物に溶解させた。この溶液から、グルカンアセテートの連続した強力な繊維を紡糸した。その後、これらのグルカンアセテート繊維を、脱アセチル化して、α−１，３−グルカンから構成される繊維を形成することができる。

米国特許第７，０００，０００号明細書

誘導体化工程を必要とせずに、セロファンと同等の特性を有する多糖α−１，３−グルカンポリマーから構成されるフィルムを作製することが望ましいであろう。さらに、セルロースのキサントゲン酸化（ｘａｎｔｈａｔｉｏｎ）に必要とされる二硫化炭素などの有害化学物質の使用をなくすのが望ましいであろう。さらに、多糖α−１，３−グルカンポリマーの溶液のレオロジーを改質するための方法の特定が、これらの溶液の加工性の向上を可能にするであろう。

本発明は、架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を作製するための方法であって、（ａ）ポリα−１，３−グルカンを、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンの溶液を得て、次に、架橋剤を加えて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程；または（ｂ）架橋剤を、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に加え、次に、ポリα−１，３−グルカンを、架橋剤を含有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程を含む方法に関する。

本発明は、約０．００１〜約０．３の範囲のボレート対グルカンモノマーのモル比を生じる濃度で、架橋ポリα−１，３−グルカンと、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物と、ホウ酸イオンとを含有する溶液にも関する。

本発明は、ポリα−１，３−グルカンフィルムを作製するための方法であって、（ａ）架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を作製する工程であって、（ｉ）ポリα−１，３−グルカンを、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンの溶液を得て、次に、架橋剤を加えて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程；または（ｉｉ）架橋剤を、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に加え、次に、ポリα−１，３−グルカンを、架橋剤を含有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程を含む工程と、（ｂ）架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を、表面に接触させるか、または架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を押し出す工程と；（ｃ）水性溶媒組成物を除去して、ポリα−１，３−グルカンフィルムを形成する工程とを含む方法にも関する。

本発明は、（ａ）架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を作製する工程であって、（ｉ）ポリα−１，３−グルカンを、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンの溶液を得て、次に、架橋剤を加えて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程；または（ｉｉ）架橋剤を、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に加え、次に、ポリα−１，３−グルカンを、架橋剤を含有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程を含む工程と、（ｂ）架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を、表面に接触させるか、または架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を押し出す工程と；（ｃ）水性溶媒組成物を除去して、ポリα−１，３−グルカンフィルムを形成する工程とを含む、ポリα−１，３−グルカンフィルムを作製するための方法にしたがって作製されるポリα−１，３−グルカンフィルムにも関する。

本発明は、ポリα−１，３−グルカンフィルムにも関する。

本明細書において使用される「フィルム」という用語は、薄い視覚的に連続した材料を指す。

本明細書において使用される「包装フィルム」という用語は、物体を部分的にまたは完全に包む、薄い視覚的に連続した材料を指す。

「ポリα−１，３−グルカン」、「α−１，３−グルカンポリマー」および「グルカンポリマー」という用語は、本明細書において同義的に使用される。ポリα−１，３−グルカンは、ポリα−１，３−グルカンの構造が、下式のとおりに示され得る（式中、ｎが、８以上である）ポリマーである。

グルカンフィルムの直接の競合品は、セルロースフィルムまたは「セロファン」であろう。セロファンには、セルロースのための溶媒の欠如が、二硫化炭素を伴う「ビスコース法」の使用および硫化水素の除去、ならびにいくつかの処理工程を必要とするため、製造のための商業的プロセスが非常に危険であるという欠点がある。セルロースに対するグルカンの向上した溶解性により、アルカリ溶液を用いてグルカンフィルムを製造することが可能になった。典型的に、ほとんどの工業的な塗膜形成プロセスは、キャストフィルム技術と比較してより低いコストおよびより高いスループットのため、押出しによる。しかしながら、非常に低い粘度を有する溶液または高度にずり減粘性の（ｈｉｇｈｌｙ ｓｈｅａｒ ｔｈｉｎｎｉｎｇ）溶液は、低いポリマー絡み合いによるフィルムの分解のため、押し出されるのに適さない。したがって、溶液を押し出すことができるか否かを決定する溶液レオロジーに対する要件がある。さらに、溶液は、エアギャップを有してまたは有さずに、直接凝固浴中に押し出されるか、または表面に押し出されてから、凝固浴中に取り込まれ得る。押出し中の架橋網目構造の存在により、加工性が向上される。架橋網目構造は、溶液と比較してより大きい伸長力にかけることができる。架橋網目構造が、直接凝固浴中への押出しに耐えることができる一方、架橋なしの溶液は、支持体を必要とすることがあり、または押出しプロセスに耐えられないことがある。架橋網目構造は、部分的に液体であるに過ぎないと考えられ、それにより、ポリマー鎖を結合された網目構造中に保持し、次に、それを、伸長力下で配向することができる。高度に交絡したポリマー網目構造は、溶液中のポリマー濃度の増加によって得られるが、ポリマー濃度の増加によって、溶液の粘度を増加し得る限度がある。本発明は、ポリα−１，３−グルカンの溶液の粘度調整剤としてのホウ酸イオン（ホウ酸またはホウ酸ナトリウム中など）の添加に関する。少量のホウ酸およびホウ酸ナトリウムの添加が、塩基水溶液中のポリα−１，３−グルカンの溶液の粘度の予想外の増加につながり得ることが発見された。それは、溶液の弾性の増加にもつながる。この改質されたレオロジーは、加工性を向上させ、形成されるフィルムの性質にも影響を与える。

ｐｐｍ量のホウ酸の添加により、特定の条件下で、特に、ホウ酸対グルカンモノマーのモル比が０．００３以上（正確な量は、ポリマー濃度およびポリマー分子量に応じて決まる）である場合、グルカン溶液の粘度がかなり増加される。非常に低い粘度の溶液は、ホウ酸または他のホウ酸塩の添加によって、弾性であり、伸長され得る架橋網目構造へと変換され得る。

添加剤としてのホウ酸には、いくつかの用途がある。ホウ酸は、グアーガム溶液に加えられて、フラッキング液（ｆｒａｃｋｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ）が作製される。原子。誘導体化されていないグルカン溶液に対するホウ酸イオンの影響は知られていなかった。本発明は、ホウ酸イオンが、苛性アルカリ溶媒中のα（１，３）グルカンの溶液用のレオロジー改質剤および架橋剤として作用し得ることを示す。

開示される本発明の特定の実施形態に有用なポリα−１，３−グルカンは、化学的方法を用いて調製され得る。あるいは、このようなポリα−１，３−グルカンは、ポリα−１，３−グルカンを産生する、真菌などの様々な生物からそれを抽出することによって調製され得る。開示される本発明の特定の実施形態に有用なポリα−１，３−グルカンはまた、全体が参照により本明細書に援用される、同一出願人が所有する同時係属中の米国仮特許出願第６１／５３２，７１４号明細書に記載されている微生物中に見られる１つまたは複数のグルコシル−トランスフェラーゼ（例えば、ｇｔｆＪ）酵素触媒を用いて、スクロースなどの再生可能資源から酵素的に産生され得る。

ポリα−１，３−グルカンの溶液は、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液などの塩基水溶液溶媒中で調製され得る。溶媒組成物としては、以下に限定はされないが、水中のＮａＯＨの混合物（ここで、ＮａＯＨ組成物は、典型的に、４〜５重量％の範囲である）、水中のＫＯＨ（典型的に、７．５重量％）の混合物、および水中の水酸化テトラエチルアンモニウム（典型的に、２０重量％）の混合物が挙げられる。ポリα−１，３−グルカンは、せん断を加えることによって、溶媒中に混合される。溶液ポリα−１，３−グルカンの濃度は、典型的に、約５重量％〜約２０重量％、好ましくは、約５重量％〜約１５重量％、より好ましくは、約５重量％〜約１３重量％、最も好ましくは、約７重量％〜約１０％の範囲である。

グルカンは、これらの苛性アルカリ溶液への限られた溶解度を有する。溶液中のポリマーの濃度は、特定の値を超えて増加させることができない。軽い架橋度により、ポリマー濃度とは関わりなく、処理を改善するようにレオロジーを操作することができる。ボレートを含有する化合物の添加は、ボレートとグルカン上の−ＯＨ基との間の結合による一時的な架橋の機会をもたらすものと考えられる。十分なレベルのこれらの一時的な架橋により、増加した粘度および／または増加した弾性を有する軽く架橋された溶液が生成される。この趣旨では、「軽く架橋された」は、ポリマー鎖当たり１〜６モルの反応剤（この場合、ホウ酸イオン）を有するものとして定義される。１０００の重合度を有するポリマーの場合、それは、グルカンモノマー１モル当たり０．００１〜０．００６モルのホウ酸イオンのモル比であろう。ホウ酸イオンは、ホウ酸またはホウ酸塩から加えられ得る。

ポリα−１，３ グルカンの溶液を調製する好ましい方法は、ポリα−１，３ グルカンを水中でスラリー化し、次に、濃縮された塩基溶液を加え、溶解するまで混合することである。架橋網目構造を調製するために、ホウ酸イオン（ホウ酸ナトリウムまたはホウ酸の形態など）は、様々な時点で溶液に加えられ得る。ホウ酸イオンは、ポリマーをスラリー化するのに使用される水に、または濃縮された塩基溶液に溶解され得る。ホウ酸イオンはまた、粉末形態で、ポリα−１，３ グルカンの溶液に加えられ得る。適切な量の塩を添加すると、溶液の粘度が増加して、架橋網目構造が形成される。場合によっては、溶液の色のわずかな変化が、ホウ酸塩の添加の際に観察された。

次に、この架橋網目構造は、物体を形成するのにさらに使用され得る。本発明の一実施形態において、架橋溶液が、フィルムを形成するのに使用され得る。フィルムは、ロッドコーターまたはドローダウンコーターを用いて基材上に溶液を流延することによって生成されるが、スロットダイを介した押出しなどの他の溶液フィルム流延方法によっても生成され得る。フィルム押出し装置の入手性の欠如のため、フィルムを、流延方法のみによって調製したが、フィルム押出しへの変更は、当業者に明らかであろう。基材としては、限定はされないが、ガラス（界面活性剤で被覆されているかまたはされていない）およびポリエステルフィルムが挙げられる。溶液からのフィルムの形成は、主に、フィルムからの塩基水溶液組成物の除去を含む。流延の後、溶液は、一連の乾燥工程にかけられ、乾燥工程は、空気乾燥、凝固、洗浄、空気乾燥および基材から剥がすことを含む。例えば、溶液は、流延され、次に、凝固にかけられて、水性溶媒組成物が除去され、フィルムが形成され、次に、洗浄および乾燥にかけられ得る。凝固の前に、フィルムは、空気乾燥されて、水の一部または全てが除去され得る。凝固媒体は、水または希酸またはアルコールであり得る。凝固および洗浄工程は、フィルムから溶媒組成物を除去するが、ホウ酸イオンも除去し得る。フィルムは、加熱されてもよく、可塑剤の溶液（水またはアルコール中１０重量％のグリセロールまたはエチレングリコールなど）に浸漬することによって可塑化されてもよい。工程の正確な順序は、異なる特性のフィルムを得るために変化される。溶媒除去技術に応じて、いくらかの残留溶媒組成物またはその成分が、少量で存在し得ることに留意されたい。したがって、いくらかの量の残留するホウ酸塩が、形成後のフィルム中に存在し得る。残留するホウ酸イオンのレベルに応じて、この残留塩の存在が、フィルム特性に影響を与え得る。例えば、ホウ酸イオンに起因する軽い架橋度はまた、フィルムの乾燥および／またはすすぎの際のスフェルライト形成を防ぐのに十分にグルカンポリマー移動度を阻害し得る。それは、フィルムの強度および／または靱性または溶媒への再溶解に対する抵抗性を向上させ得る。ホウ酸イオンの非存在下で、同じプロセス条件下で水を用いて凝固されたグルカンフィルムは、曇っており、かつ脆い。ボレートの存在は、グルカンポリマー鎖の結晶化を阻害し、水の存在下におけるその移動度を低下させ、水凝固中の曇りおよび脆性を減少させ得る。

用いられるプロセスに応じて、このように得られたフィルムは、クリアで透明であるか、または曇っていることがある。フィルムは、光沢のある外観または光沢のない外観を有し得る。フィルムは、可撓性であり、良好なデッドホールド性（ｄｅａｄ ｆｏｌｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）を示す。フィルムは、加撚および染色され得る。低い結晶含量を有するフィルムは、よりクリアである。メタノール凝固によって形成されたフィルムは、主に、非晶質であり、最もクリアなフィルムである。

本発明は、架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を作製するための方法であって、（ａ）ポリα−１，３−グルカンを、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンの溶液を得て、次に、架橋剤を加えて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程；または（ｂ）架橋剤を、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に加え、次に、ポリα−１，３−グルカンを、架橋剤を含有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程を含む方法に関する。ポリα−１，３−グルカンは、約５重量％〜約２０重量％の濃度で、架橋剤を含有する水性溶媒組成物に溶解され得る。水性溶媒組成物は、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、および水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液からなる群から選択され得る。架橋剤は、ホウ酸イオンであり得る。ホウ酸イオンは、ホウ酸またはホウ酸塩の形態で加えられ得る。架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液は、約０．００１〜約０．３の架橋剤対グルカンモノマーのモル比を有する。

本発明は、約０．００１〜約０．３の範囲のボレート対グルカンモノマーのモル比を生じる濃度で、架橋ポリα−１，３−グルカンと、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物と、ホウ酸イオンとを含有する溶液にも関する。

本発明はさらに、ポリα−１，３−グルカンフィルムを作製するための方法であって、（ａ）架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を作製する工程であって、（ｉ）ポリα−１，３−グルカンを、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンの溶液を得て、次に、架橋剤を加えて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程；または（ｉｉ）架橋剤を、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に加え、次に、ポリα−１，３−グルカンを、架橋剤を含有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程を含む工程と、（ｂ）架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を、表面に接触させるか、または架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を押し出す工程と；（ｃ）水性溶媒組成物を除去して、ポリα−１，３−グルカンフィルムを形成する工程とを含む方法に関する。水性溶媒組成物を除去するための方法は、任意選択的な蒸発工程、続いて、水、希酸またはアルコール中での凝固、続いて、さらなる洗浄工程、および乾燥フィルムを形成するための最終的な乾燥工程を含み得る。

本発明はさらにまた、（ａ）架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を作製する工程であって、（ｉ）ポリα−１，３−グルカンを、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンの溶液を得て、次に、架橋剤を加えて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程；または（ｉｉ）架橋剤を、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に加え、次に、ポリα−１，３−グルカンを、架橋剤を含有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程を含む工程と、（ｂ）架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を、表面に接触させるか、または架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を押し出す工程と；（ｃ）水性溶媒組成物を除去して、ポリα−１，３−グルカンフィルムを形成する工程とを含む、ポリα−１，３−グルカンフィルムを作製するための方法にしたがって作製されるポリα−１，３−グルカンフィルムに関する。

本発明はさらにまた、ポリα−１，３−グルカンフィルムに関する。

試験方法
以下に続く非限定的な実施例において、以下の試験方法を用いて、様々な報告される特徴および特性を測定した。

重合度（ＤＰ）を、マルチ検出器サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）方法によって測定した。この方法を用いて、グルカンポリマーの分子的特徴（平均分子量および重合度、分子量分布および多分散指数（ＰＤＩ））を測定した。使用されるクロマトグラフシステムは、３つのオンライン検出器：Ｗａｔｅｒｓ製の示差屈折率計（ＤＲ）２４１０、Ｗｙａｔｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓａｎｔａ Ｂａｒａｂａｒａ，ＣＡ）製の多角度光散乱光度計Ｈｅｌｅｏｓ（商標）８＋およびＷｙａｔｔ製の示差毛細管粘度計ＶｉｓｃｏＳｔａｒ（商標）と結合されたＷａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｍｉｌｆｏｒｄ，ＭＡ）製のＡｌｌｉａｎｃｅ（商標）２６９５分離モジュールであった。データ整理に使用されるソフトウェアパッケージは、Ｗａｔｅｒｓ製のＥｍｐｏｗｅｒ（商標）ｖｅｒｓｉｏｎ ３（広いグルカン標準、ＤＲ検出器のみを用いたカラム較正）およびＷｙａｔｔ製のＡｓｔｒａ ｖｅｒｓｉｏｎ ６（カラム較正を用いない三重検出法（ｔｒｉｐｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ））であった。ポリマー分布の低分子量領域における分離能（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を向上させるために、Ｓｈｏｄｅｘ（日本）製の４つのＳＥＣスチレン−ジビニルベンゼンカラム−２つのリニアタイプＫＤ−８０６Ｍ、ＫＤ−８０２およびＫＤ−８０１を使用した。移動相は、０．１１％のＬｉＣｌ（Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）を含むＪ．Ｔ Ｂａｋｅｒ（Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇ，ＮＪ）製のＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）であった。クロマトグラフ条件は以下のとおりであった：カラムおよび検出器区画における温度：５０Ｃ、試料および注入器区画における温度：４０Ｃ、流量：０．５ｍｌ／分、注入量：１００ｕｌ。試料調製は、１００Ｃで一晩振とうしながら、５％のＬｉＣｌを含むＤＭＡｃ中の０．５ｍｇ／ｍＬの試料濃度を目標としていた。溶解の後、ポリマー溶液は、室温で保存され得る。

フィルムの厚さを、ミツトヨマイクロメータ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ）、Ｎｏ．２９３−８３１を用いて測定し、ｍｍ単位で報告した。

引張試験の準備
定規を用いてフィルムを測定し、Ｆｉｓｋａｒｓ製のコンフォートループロータリーカッター（ｃｏｍｆｏｒｔ ｌｏｏｐ ｒｏｔａｒｙ ｃｕｔｔｅｒ）、Ｎｏ．１９５２１０−１００１を用いて１インチ×３インチ片を切断した。次に、室内条件が６５％の相対湿度および７０°Ｆ±２°Ｆである試験室に試料を運んだ。Ｍｅｔｔｌｅｒ天秤モデルＡＥ２４０を用いて試料の重量を測定した。

引張特性を、ＡＳＴＭ Ｄ８８２−０９にしたがって、１インチのグリップ（ｇｒｉｐ）、および１インチのゲージ長を用いて、Ｉｎｓｔｒｏｎ ５５００Ｒ Ｍｏｄｅｌ １１２２において測定した。引張特性を、最大引張応力および靭性について報告し、ＭＰａ単位で報告した。

ポリα−１，３−グルカンの調製
ｇｔｆＪ酵素調製を用いたポリα−１，３−グルカンを、参照により本明細書に援用される、同一出願人が所有する同時係属中の米国特許出願公開第２０１３／０２４４２８８号明細書に記載されているように調製した。

以下の略語を実施例に使用した。
「ＤＩ水」は脱イオン水であり；「ＭＰａ」はメガパスカルであり；「ＮａＯＨ」は水酸化ナトリウムであり；「ＫＯＨ」は水酸化カリウムであり；「ｐｓｉ」はポンド毎平方インチであり；「ｍｍ」はミリメートルであり；「ｍｌ」はミリリットルであり；「ｍｇ」はミリグラムであり；「Ｌ」はマイクロリットルであり；「重量％（ｗｔ ％）」は重量パーセントであり；「ｐｐｍ」は百万分率であり；「ｇｆ」はグラム重量であり；「ｇｓｍ」はグラム毎平方メートルであり；「ｃｍ」はセンチメートルであり；「ｃＰ」はセンチポアズであり、「Ｍｎ」は数平均分子量である。
「ＰＤＩ」は多分散指数である。
「ＤＰｗ」は重量平均重合度である。

材料および一般的な方法
水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび硫酸は、ＥＭＤ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）から入手した。尿素および水酸化テトラエチルアンモニウムは、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ）から入手した。メタノールは、Ｂ．Ｄ．Ｈ Ｍｉｄｄｌｅ Ｅａｓｔ（Ｄｕｂａｉ，ＵＡＥ）製であった。グリセロールは、Ａｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）から入手した。

溶液の調製
溶液を、オーバーヘッドスターラー、磁気撹拌子または高せん断ミキサーのいずれかを用いて混合した。十分な混合の後、溶液を、プラスチック遠心分離管に移し、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製のＭａｒａｔｈｏｎ ６Ｋ遠心分離機を用いて遠心分離した。溶液の粘度を、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｓｙｎｃｈｒｏ−Ｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ、Ｍｏｄｅｌ ＲＶＴを用いて測定した。

実施例１
グルカンポリマーの溶液に対するホウ酸添加の影響
撹拌子を用いてＫＯＨをＤＩ水中で撹拌することによって、７．５重量％のＫＯＨの組成の溶媒混合物を作製した。ポリマーをＫＯＨ溶液中で分散させ、磁気撹拌子で一晩撹拌することによって、６．６重量％のグルカンＤＰｗ １２５０を含有する十分に混合された溶液を調製した。溶液を異なる部分に分けた。異なる量のホウ酸を異なる部分に加え、撹拌によって混合した。溶液の粘度を以下のように測定した。溶液を、目盛り付き遠心分離機バイアルに注ぎ入れ、遠心分離して、全ての気泡を除去し、逆転させ、溶液が１５ｍｌおよび４５ｍｌの目盛りの間を移動するのに必要な時間を書き留めた。溶液の粘度は、その時間を１５ｍｌおよび４５ｍｌの目盛りの間の距離で除算した値に比例すると考えられた。粘度の増加率は、ホウ酸を添加しない溶液と比較した時間の増加率によって計算した。同様の試験を、同じポリマーの７．７重量％および１０重量％の溶液を用いて行った。結果が表に示される。

同様の試験を、ＤＰｗ ５５０、８００および１０５０のグルカンポリマーを用いて行った。粘度の増加が、全ての場合において見られた。溶液は、９％のグルカンＤＰｗ ５５０、６．８％のＫＯＨおよび残りの水の組成で作製されていた。溶液のゼロ−せん断粘度を、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計によって測定したところ、４４４ｃＰであることが分かった。溶液中に入れたスパチュラによって、糸条（ｔｈｒｅａｄｌｉｎｅ）を引き上げることはできなかった。１８．３ｇｍのこの溶液に、０．０７２ｇｍのホウ酸粉末を混ぜ入れた。溶液中のホウ酸の濃度は０．３９％であった。溶液のゼロ−せん断粘度をＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計によって測定したところ、２１００ｃＰであることが分かった。したがって、溶液粘度は約５倍増加した。溶液はまた、より弾性になった。溶液中に入れたスパチュラによって、糸条を引き上げることはできなかった。ホウ酸濃度を溶液の約０．９重量％に増加させると、流動しないゲル化した溶液になった。このゲルは弾性であることが分かり、圧縮された後にその形状を回復した。

実施例２
水凝固を用いた、ホウ酸で改質された、ＤＰｗ １０５０を有するグルカンポリマーの溶液からのフィルム
撹拌子を用いてＫＯＨをＤＩ水中で撹拌することによって、２０重量％のＫＯＨの組成の溶媒混合物を作製した。オーバーヘッドスターラーおよび半月形撹拌パドル（ｈａｌｆ−ｍｏｏｎ ｐａｄｄｌｅ）を備えたガラス撹拌ロッドを用いて丸底フラスコ中で５分間にわたって、ポリマーを水に分散させて、スラリーを生成することによって、１０重量％のグルカンＤＰｗ １０５０を含有する十分に混合された溶液を調製した。溶媒混合物の最終的な濃度が水中７．５重量％のＫＯＨになるように、上記の溶媒混合物をポリマースラリーに加えた。２時間撹拌した後、ポリマーは溶媒に溶解した。ホウ酸を、常に撹拌しながら溶液にゆっくりと加えたところ、ホウ酸対グルカンの０．００６のモル比が得られた。溶液中のホウ酸の濃度は、全溶液を基準にして０．０２重量％であった。溶液をさらに２０分間撹拌させた。溶液を遠心分離して、気泡を除去した。制御された量の溶液をガラスプレート上に注ぐことによって、フィルムを流延し、次に、ロッドコーターにおける２５４μｍのロッドを用いてドローダウンした。フィルムを２時間にわたって空気中で乾燥させた。次に、それを水浴に入れ、一晩浸漬しておいた。フィルムを浴から取り出し、乾燥させた。次に、それを５秒間にわたって水に入れ、ガラスプレートから剥がし、ポリエチレンシート上で空気乾燥させた。このように得られたフィルムは、２１．５９μｍの厚さを有し、肉眼でわずかに曇って見え、８％の最大歪み、２５．６ＭＰａの引張強度、および１ＭＰａの靱性を有していた。

実施例３ａ
メタノール凝固を用いた、ホウ酸で改質された、ＤＰｗ １０５０を有するグルカンポリマーの溶液からのフィルム
実施例１と同じ方法で溶液を調製した。制御された量の溶液をガラスプレート上に注ぐことによって、フィルムを流延し、次に、ロッドコーターにおける２５４μｍのロッドを用いてドローダウンした。フィルムを２時間にわたって空気中で乾燥させた。次に、それをメタノール浴に入れ、一晩浸漬しておいた。フィルムを浴から取り出し、乾燥させた。次に、それを５秒間にわたって水に入れ、ガラスプレートから剥がし、ポリエチレン袋上で空気乾燥させた。このように得られたフィルムは、２０．３２μｍの厚さを有し、肉眼でクリアであるように見え、１３％の最大歪み、２５ＭＰａの引張強度および２ＭＰａの靱性を有していた。

実施例３ｂ
メタノール凝固を用いた、ホウ酸で改質された、ＤＰｗ １２５０を有するグルカンポリマーの溶液からのフィルム
撹拌子を用いてＫＯＨをＤＩ水中で撹拌することによって、２０重量％のＫＯＨの組成の溶媒混合物を作製した。オーバーヘッドスターラーおよび半月形撹拌パドルを備えたガラス撹拌ロッドを用いて丸底フラスコ中で、５分間にわたってポリマーを水に分散させて、スラリーを生成することによって、１０重量％のグルカンＤＰｗ １２５０を含有する十分に混合された溶液を調製した。溶媒混合物の最終的な濃度が７．５重量％のＫＯＨになるように、上記の２０％のＫＯＨ溶媒混合物をポリマースラリーに加えた。２時間撹拌した後、ポリマーは溶媒に溶解した。ホウ酸を、常に撹拌しながら溶液にゆっくりと加えたところ、ホウ酸対グルカンの０．００６のモル比が得られた（全溶液を基準にして０．０２２重量％）。溶液をさらに２０分間撹拌させた。溶液を遠心分離して、気泡を除去し、直ちに流延するか、または使用まで−５℃で保存した。制御された量の溶液をガラスプレート上に注ぐことによって、フィルムを流延し、次に、ドクターブレードを用いてドローダウンした。フィルムを２時間にわたって空気中で乾燥させた。次に、それをメタノール浴に入れ、一晩浸漬しておいた。フィルムを浴から取り出し、乾燥させた。次に、それを５秒間にわたって水に入れ、ガラスプレートから剥がし、クリーンルーム用雑巾（ｃｌｅａｎｒｏｏｍ ｗｉｐｅ）上で空気乾燥させた。このように得られたフィルムは、５８．４２μｍの厚さを有し、肉眼でクリアであるように見え、２４％の最大歪み、および５０ＭＰａの破断応力を示した。このように形成されたフィルムの靱性は１０ＭＰａであった。

Claims (11)

1. 架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を作製するための方法であって、
   （ａ）ポリα−１，３−グルカンを、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンの溶液を得て、次に、架橋剤を加えて、前記ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程；または
   （ｂ）架橋剤を、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に加え、次に、ポリα−１，３−グルカンを、前記架橋剤を含有する前記水性溶媒組成物に溶解させて、前記ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程
   を含む方法。
2. 前記ポリα−１，３−グルカンが、約５重量％〜約２０重量％の濃度で、架橋剤を含有する前記水性溶媒組成物に溶解される、請求項１に記載の方法。
3. 前記水性溶媒組成物が、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、および水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
4. 前記架橋剤がホウ酸イオンである、請求項１に記載の方法。
5. 前記ホウ酸イオンが、ホウ酸またはホウ酸塩の形態で加えられる、請求項１に記載の方法。
6. 架橋ポリα−１，３−グルカンの前記溶液が、約０．００１〜約０．３の架橋剤対グルカンモノマーのモル比を有する、請求項１に記載の方法。
7. 約０．００１〜約０．３の範囲のボレート対グルカンモノマーのモル比を生じる濃度で、架橋ポリα−１，３−グルカンと、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物と、ホウ酸イオンとを含有する溶液。
8. ポリα−１，３−グルカンフィルムを作製するための方法であって、
   （ａ）架橋ポリα−１，３−グルカンの溶液を作製する工程であって、
   （ｉ）ポリα−１，３−グルカンを、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に溶解させて、ポリα−１，３−グルカンの溶液を得て、次に、架橋剤を加えて、前記ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程；または
   （ｉｉ）架橋剤を、約１１を超えるｐＨを有する水性溶媒組成物に加え、次に、ポリα−１，３−グルカンを、前記架橋剤を含有する前記水性溶媒組成物に溶解させて、前記ポリα−１，３−グルカンを架橋する工程
   を含む工程と、
   （ｂ）架橋ポリα−１，３−グルカンの前記溶液を、表面に接触させるか、または架橋ポリα−１，３−グルカンの前記溶液を押し出す工程と；
   （ｃ）前記水性溶媒組成物を除去して、ポリα−１，３−グルカンフィルムを形成する工程と
   を含む方法。
9. 前記水性溶媒組成物を除去する工程が、任意選択的な蒸発工程、続いて、水、希酸またはアルコール中での凝固、続いて、さらなる洗浄工程、および乾燥フィルムを形成するための最終的な乾燥工程を含む、請求項８に記載の方法。
10. 請求項８にしたがって作製されるポリα−１，３−グルカンフィルム。
11. ポリα−１，３−グルカンフィルム。