JPH0244808B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の詳細な説明〕 本発明は、マクロ球形粒子の製造方法及びその
装置に関し、更に、詳細には、抗発汗剤、顔料、
樹脂、触媒等に有用な厚壁の中空マクロ球形粒子
の製造方法及びその装置に関する。 過去10〜15年の間にエーロゾルスプレーがヘヤ
ースプレー、塗料、抗発汗粉末その他無数の製品
の主要な適用形状となつた。この適用において
“エーロゾル化”は微細固体粒子のガス中サスペ
ンシヨンを意味する。ガスはプロペラントとして
幅広く使用されているフレオンの様なハロゲン化
炭化水素である必要はなく、空気その他のいずれ
のガスプロペラントでもよい。 最近の論文であるケンブリツジ、ジー・ダブリ
ユー氏著（Cambridge，G.W.）“インハレーシヨ
ン・トキシテイー・スタデイーズ（Inhalation
Toxicity Studies）”、エアロゾル・エイジ
（Aerosol Age）、1973年５月、32において著者
は吸入されたエーロゾル製品の肺沈着及び保持の
可能性に対する認識を今日一般的に持つべきこ
と、又何らかの規制の必要があることに焦点を置
いている。その研究においては、吸収器系への侵
入、沈着はある程度は呼吸の回数と深さとにより
影響されるが、主因子は吸入される粒状物のサイ
ズと形状であると指摘されている。鼻は主要フイ
ルターとして直径が10ミクロンを越える粒子の実
質上全てを保持する。５ミクロン粒子の約50％が
保持され、一方１〜２ミクロン粒子はほぼ全てが
鼻を通つて侵入する。５ミクロン未満の粒子は吸
入される可能性があり、又その密度が１ないしそ
れ未満であれば肺に侵入するであろう。 ハツチ・テイー・エフ氏（Hatch，T.F.）とグ
ロス・ピー氏（Gross，P.）との共著“プルメナ
リー・デポジシヨン・アンド・リテンシヨン・オ
ブ・インヘールド・エアロゾル（Pulmenary
Deposition and Retention of Inhaled
Aerosols）”，アカデミツク・プレス発行
（Academic Press，N.Y.）1964年には気体力学
的粒径が“形状、密度は何であれ、当該粒子と同
一の沈降速度を持つ、単位密度の球の直径”とし
て定義されている。同著者は、吸入侵入と保持と
の程度が気体力学的粒径の直接関数であることを
示している。事実、その密度がある程度大きけれ
ば、10ミクロン未満の粒径においてさえも粒子が
密であればある程度吸入性は弱くなる。 シアラ・ジエー・ジエー氏（Sciarra，J.J.）、
マツギンレー・ピー氏（McGinley，P.）、及びイ
ゾ・エル氏（Izzo，Ｌ）は“デタミネーシヨン・
オブ・パーテイクル・サイズ・デイストリブユー
シヨン・オブ・セレクテイド・エアロゾル・コス
メテイツクス．I.ヘアースプレーズ
（Determination of Particle Size Distribution
of Selected Aerosol Cosmetics.I.Hair
Sprays）”，ジエー・ソク・コスム・ケム（J.Soc.
Cosm.Chem.）第20巻、385〜394頁（1969年５月
27日）に、50ミクロンより小さい粒子の大部分は
比較的長時間空気中に浮遊しており、10ミクロン
未満の粒子のみが気道中に通過すると報告してい
る。このサイズの粒子の大部分は気道の上部に保
持され、一方２〜５ミクロンの範囲内の粒子未満
の気管支及び肺胞領域中に沈着することがある。 従つて、エーロゾル中に懸濁されている特定粒
子が呼吸器系に対して有害になることがあること
は明白である。この点を考慮して本発明は開発さ
れた。本発明により製造される粒子は直径が主と
して10〜74ミクロンの、好ましくは約14〜74ミク
ロンであり、１より大きい密度を持つ中空マクロ
球形粒子である。これらの粒子は鼻により充分に
去され、気道に深く侵入して沈着するのが避け
られるのに十分なサイズと密度とを持つ。 従来の粒子は肺に吸入、保持される程に小さい
か、或は大きすぎてそれが通過する非常に小さい
孔中で凝集するためにエーロゾルスプレヤーの
様々なバルブ、浸漬管及びオリフイスが目詰まり
した。この凝集化傾向を無くすために粒子をサス
ペンシヨンとして処方する以前に粉砕することが
必要となつたが、かかる処理を用いても凝集化は
以然として問題となつている。 幾つかの会社が“ジルコニウム吸入問題を、そ
れらのエーロゾル抗発汗剤を再処方してスプレー
粒子を10ミクロンより大きいものに制限すること
により避けることを試みているが、上部バルブ内
とアクチユエーター内の剪断力と分散とが原因と
なり特に困難になるかもしれないと述べている”
とドラツグ・アンド・コスメテイツク・インダス
トリー（Drug＆Cosmetic Industry），1975年９
月、132頁に最近報告されている。 アメリカ特許第3887692号公報には、ミクロ球
形の塩基性アルミニウムハロゲン化物、それらを
含むエーロゾル抗発汗剤組成物、及び該ハロゲン
化物の製造方法が開示されている。かかるミクロ
球は形状は均一なほぼ球形ではあるが中実である
ため、それらを製造するのには比較的多量の材料
を必要とする。 アメリカ特許第3887692号公報に開示されてい
るミクロ球は、塩基性アルミニウムハロゲン化物
の水溶液を、旋回有機アルコールの渦の側面に衝
突する様に細流として中空の管又は針から放出さ
せる方法により製造される。渦の旋回につれて該
ハライドの非常に細かい小滴は球形となる。つい
でそれらはアルコールから分離されてエーロゾル
抗発汗剤組成物中に配合される。 遠心作用により粒子を形成・乾燥するための方
法と装置とが幾つか従来より知られている。例え
ばアメリカ特許の第1352623号、同第2043378号及
び同第3259171号の公報を参照されたい。この最
後の特許文献には、噴霧乾燥される粒子を成形す
るためのスリンジヤーが開示されている。このス
リンジヤーは、供給原料として使用される粘土が
遠心力より押し出される多数の孔を持つスクリー
ンからなる。該特許文献にはそれら粒子が実質上
同一のサイズと形状をしていると開示されている
が、それらは中空でも球形でもない。製造される
粒子はスクリーンの孔より実質上大きい直径を持
たない。 上記諸特許文献には、遠心力により粒子を製造
するための装置も開示されている。しかしそのい
ずれも、本発明により中空マクロ球形粒子を製造
できる多孔質焼結金属フイルターの使用を教示し
てはいない。 アメリカ特許第2829710号公報には、本発明の
ものと実質的に異なる構造の微粉細乾燥機が記載
されている。 ベーコプロダクツカンパニー（Beeco
Products Company）はベコミスト
（BEECOMIST：商標）スプレーヘツドと称する
一連のスプレーヘツド噴霧機を市販している。こ
れらの装置には、液体、通常は直径10〜1000ミク
ロンの小滴を用いて農業上の害虫及び病害を抑制
するための溶液を噴霧する制御された多孔度の焼
結金属スリーブが用いられている。ベコミストス
プレーヘツドは一般に噴霧乾燥装置に内蔵される
よりもむしろ作物散粉用航空機に装備するか、又
は農場用自動車に積み込まれる。 一般的な噴霧乾燥機には、単に回転する平盤で
ある噴霧機が用いられており、この平盤の下側に
溶液を流し込む。この溶液は遠心力によつて平盤
から回転離脱して液滴を形成し、次いでこれが熱
気流により空中で乾燥される。一般の噴霧乾燥装
置の記述に関しては、ボーエン・エンジニアリン
グ・インク社、ニユージヤージー州（Bowen
Engineering Inc.、New Jersey）のブルテイン
（Bulletin）３３−３を参照されたい。他の一般
的な噴霧乾燥装置は穿孔した噴霧機を含み、これ
は溶液を受ける円筒状もしくはかご様の構造物を
有し、かつ溶液の噴流を乾燥室内へ飛散させるた
めの穿孔（たとえば直径3/16インチ）を周囲の壁
に有する。これらの一般的手段は双方とも本質的
にレーリーのジエツト破断（jet break−up）現
象による流体力学的遠心噴霧に依存する。これら
の一般的装置は本明細書に記載されるマクロ球形
粒子を生じない。 本発明によれば、主として約10〜74ミクロン、
好ましくは15〜44ミクロンの直径を持ち、１以上
の密度を持つ、エーロゾルに用いられる中空マク
ロ球形粒子が製造される。これらの粒子は、輸送
及び取扱い中に受ける普通の扱いで実質的に破砕
してより小さな粒子となり吸入されて肺に保持さ
れることのない程度に充分な厚さの壁を有する。 中空マクロ球形粒子を製造する方法は、該粒子
の製造材料を含む溶液を調製し、該粒子の直径が
細孔の呼称直径より大きくなる程度の遠心力によ
り該溶液を細孔を通過させて拡散させ、該細孔を
通過後に該溶液を加熱空気流中で乾燥させること
よりなる。細孔を通過して拡散された粒子の約85
％は約15〜74ミクロンの直径を有する。 乾燥した中空マクロ球形粒子を製造するための
装置は、実質的に均一な孔径の多孔質焼結金属製
の過環を有する遠心微粉細機よりなり、これは
噴霧乾燥室内に装着されている。該多孔質焼結金
属フイルターの外面は研削、エツチングされて、
鋭い孔出口を有する平滑な表面となつており、細
孔の直径より大きい直径を有する中空壁厚マクロ
球形粒子を製造する。 ここで本明細書において用いる「マクロ球形粒
子」という語を定義し、これを先行技術のミクロ
球形粒子と区別することが重要である。A.M.ル
ビノ氏著（Rubino）、“ミクロヘリカル・パウダ
ー・エアロゾル・アンチスピラント・システムズ
（Microspherical Powder'aerosol
antiperspirant systems）”エアロゾル・エイジ
（Aerosol Age），第19巻、No.５，21〜25頁
（1974年５月）に、比較的狭い範囲に限定された
中空球形粒子よりなるミクロ球形抗発汗剤が記載
されている。すなわち該粒子の70％以上は約15〜
44ミクロンの直径を有し、直径45ミクロンより大
きい粒子は事実上含まれず、５〜10ミクロンより
小さい粒子はできるだけ少なくされている。この
ミクロ球形粒子の粒度分布は、噴霧乾燥後に粒子
を機械的に分別することによつて得られる。これ
らの粒子は約0.8ｇ／mlの見掛け密度を有する。 本発明のマクロ球形粒子も15〜44ミクロンの範
囲に集中した粒度分布を有するが、多数の重要な
差異がある。第１に少なくとも約85％の粒子は直
径15ミクロンより大きく、わずかのものは74ミク
ロンより大きい。これは、多くとも約10〜15％が
微小粒子（15ミクロン以下）であり、数％が10ミ
クロン以下であるにすぎないことを意味する。こ
れはミクロ球形粒子における微小粒子15〜30％と
対称的である。第２に本発明のマクロ球形粒子
は、大きい粒子を除くための後続の機械的分別な
しに、噴霧乾燥によつて直接に製造される。第３
にマクロ球形粒子は比較的厚い壁を有し、かつ
1.0より大きい密度を有し、一般にミクロ球形粒
子より約２倍大きい。この最後の特色は全く予想
外のものであり、ハツチ氏（Hatch）及びグロス
氏（Gross）（前掲）の単位密度論による「見掛
けの寸法」が大きいため有利である。 粒径の測定値が測定法によつて変動することは
当業者ならば理解できるであろう。従つて特に指
摘しない限り、ここでは粒径はすべて湿式篩別法
により得た。 本発明を説明するため、現在好ましい実施態様
を図面に示す。ただし本発明は図示した装置ない
しは器具に限定されるべきでないと解される。 第１図は、噴霧乾燥室の壁の中央に装着され
た、本発明による噴霧機の部分的側部正面図であ
る。 第２図は、第１図の直線２−２に沿つて一部切
断した噴霧機の平面図である。 第３図は第２図の直線３−３に沿つて一部切断
した噴霧機の側部正面図である。 各図面を詳細に参照すると（同じ数字は同じ要
素を示す）第１図には本発明に従つて作成された
噴霧乾燥装置１０が示される。一般の噴霧乾燥装
置の記載及び本発明の好ましい実施態様に関して
用いられる噴霧乾燥室の図については、ボーエ
ン・エンジニアリング・インク社（Bowen
Engineering，Inc.）のブルテイン（Bulletin）33
−３を参照されたい。 噴霧乾燥装置１０は上面壁１１を有する噴霧乾
燥室（完全には示されていない）を含み、その中
心に噴霧機駆動モーター１２が装着されている。
噴霧乾燥室は一般に倒立した実質的に円錐形の家
屋に似た形状を有し、これは噴霧機２０のすぐ上
方に、限定された空気路１３を有する。噴霧機２
０はモーター駆動シヤフト１４によつてモーター
に連結している。粒子製造材料の溶液を噴霧機に
導入するためシリンダ孔１５が備えられている。 噴霧機自体は第２図及び第３図に、より詳細に
示されている。噴霧機２０は円形の頭部部材２２
を含み、これは入口２６を規定する円錐台状の部
分２４を有し、この入口を通して溶液を噴霧機に
導入する。頭部部材２２は、スクリユー孔３７を
通して多数のスクリユー３６によつて円形の底部
部材２８に連結されている。 底部部材２８は隆起した中央部３４を有し、こ
れに適宜な手段でモーター駆動シヤフト１４が連
結されている。たとえば駆動シヤフト１４の下部
が底部平盤２８の下方に延びていてもよい。また
この下部にねじ山を切つておき、ナツト及びロツ
クナツトを施して噴霧機を駆動シヤフト上に保持
してもよい。駆動シヤフト１４は、シヤフトと噴
霧機の相対的な回転を阻止するため、シヤフトに
設置したすべり止め用鍵部を有する。 頭部部材２２及び底部部材２８はそれぞれ環状
のフランジ部３０及び３２を有する。フランジ部
３０には凹部４３が、またフランジ部３２には凹
部４５が形成され、これらの凹部は互いに垂直の
一直線状にある。円筒状のフイルター４４が頭部
部材２２と底部部材２８の間に、それぞれ凹部４
３と４５の内側に設置される。適宜な密閉手段４
６及び４８（たとえばテフロンテープ）で、フイ
ルター４４並びに頭部部材２２及び底部部材２８
の間の空間を密閉する。 フイルター４４は高い回転速度に破砕すること
なく耐えうる多孔質のチユーブ状部材である。高
い周速すなわち約3810〜15240cm／秒（約1500〜
6000インチ／秒）、好ましくは約5334〜12954cm／
秒（約2100〜5100インチ／秒）を生じるので、普
通のセラミツク製多孔質チユーブは殊に本発明に
使用できない。 高速を生じる点を考慮すると、フイルターは多
孔質焼結金属たとえばモネルメタル又は316ステ
ンレススチール製であることが好ましい。狭い粒
度分布すなわち直径約10〜74ミクロン、好ましく
は約15〜44ミクロンを持つ粒子を製造するために
は、高度に均一な多孔性を有するチユーブが要求
される。ある種の既知の方法で製造される多孔質
焼結金属製チユーブは、しばしばより大きいかあ
るいはより小さい密度の部分を有する。このよう
なチユーブは本発明には好ましくない。なぜなら
ばこれらは約10ミクロンより小さい直径を持つ粒
子を有意量生じる可能性があり、この粒子は吸入
されて肺の深部に侵入する可能性があるからであ
る。 本発明に特に有用なフイルターは、たとえばア
メリカ特許の第2792302号及び同第3313621号の公
報の指示に従つて製造される多孔質焼結金属フイ
ルターである。この種のフイルターはたとえばモ
ツトー・メタルラージカル社、コネチカツト州
（Mott Metallurgical Corporation，
Connecticut）により製造されている。均一な多
孔度を有する多孔質焼結金属要素を製造するため
の他の方法は、たとえばアメリカ特許の第
2157596号、同第2398719号、同第3052967号及び
同第3700419号の公報に記載されている。フイル
ター環４４を焼結し製造する際に球形の粉末状金
属粒子を用いることによつて、均一な多孔度を高
めることができる。 フイルター環４４が使用に際し与えられる比較
的大きい回転速度で破砕しない程度の充分な厚さ
を有する限り、フイルター環の厚さは厳密なもの
ではない。0.59cm（３／８インチ）の厚さが有用
であることが見出された。同様にフイルター４４
の高さも厳密なものではない。高さは中空マクロ
球形粒子の製造材料溶液の供給速度の関数となる
はずである。適切な供給速度は35.1〜17.5ｇ／
分／cm²（0.5〜2.5ｂ／分／inch²）（フイルター
環の内部表面積）である。フイルターの有効高さ
及び円周は許容しうる液体供給速度を規定する要
因であると思われる。「有効高さ」は頭部部材２
２と底部部材２８の各内面の間のフイルター４４
の高さとして定義される。もちろんフイルター４
４全体の高さは有効高さよりも高く、凹部４３と
４５中に保持されうる程度でなければならない。
有効高さ2.5cm（１インチ）及び直径20.3cm（８
インチ）であるフイルター環を用いる場合は、
8.56／分／cm²（約1.2ｂ／分／inch²）の供給速
度が好ましい。 きわめて効果的であるためには、フイルター４
４の外面を研削したのち化学的にエツチングし
て、各細孔の出口オリフイスに鋭いエツジを施す
ことが好ましい。鋭いエツジを有する細孔は液流
を寸断して、外面にこの処理が施されていない場
合よりも均一な粒度の粒子を生じる。一般に多孔
質金属環の外面をまず適切な寸法に切断したの
ち、適宜な手段で研削して平滑にする。研削によ
つて多孔質フイルターの細孔の出口オリフイスが
鋭くなる。しかし切断及び研削すると、細孔出口
の幾つかはその一部又は全体が流動する金属によ
り閉塞される。従つて制御したエツチング工程に
より細孔を再活性化ないしは開通させる必要があ
る。フイルター用に選定した金属の種類その他当
業者には周知の要因に応じて、この目的に採用し
うる多数の化学的エツチング溶液が知られてい
る。 フイルター４４の細孔の呼称寸法は、直径約15
〜30ミクロンでありうる。細孔の呼称寸法がこれ
よりも小さいと細孔が目づまりし、粒子が吸入さ
れやすくなる。細孔の寸法が30ミクロンよりもは
るかに大いと生成する粒子は大きすぎかつ荒す
ぎ、乾燥室の側面上で凝集、沈積しやすい。現在
のところ20ミクロンの呼称寸法が好ましい。「細
孔の呼称寸法」という語は大多数の細孔の予想寸
法を表わす目的で用いる。たとえば細孔の呼称寸
法20ミクロンを持つフイルターについては、ほと
んどすべての細孔がこの寸法を有するであろう
が、常に幾らかはこれよりも大きく幾らかはこれ
よりも小さいであろう。 細孔の呼称寸法が20ミクロンであるフイルター
は、直径の平均ないしは呼称寸法が約30ミクロン
の粒子を生成するであろう。何らかの未知の現象
のため乾燥粒子は中空になるに従つてふくらむの
で、乾燥したマクロ球形粒子はフイルター細孔の
呼称寸法よりも寸法が大きい。中空マクロ球形粒
子の壁もこの過程で厚さが増す。この場合につい
ても本発明者らは正確な原因を知らない。 第３図によく示されるように、それぞれ頭部部
材２２及び底部部材８の環状フランジ３０及び３
２の末端部分は、５２及び５４におけるとおりの
角度をなしている。これら内側末端部分を約45度
の角度にすることによつて、フランジ部分３０及
び３２の内面並びにフイルター環４４の外側に粒
子が沈積することが避けられるか、あるいは大幅
に低減される。頭部部材２２及び底部部材２８
は、噴霧機の高い回転速度に耐え、かつマクロ球
形粒子の製造材料液体のいかなる腐食作用にも耐
えることのできるいかなる材料、たとえばステン
レススチールで作成することができる。 ここで噴霧機の操作法を記載する。まず噴霧乾
燥装置のスイツチを入れる。次いで噴霧機が約
5334〜約12954cm／秒（約2100〜約5100インチ／
秒）の周速で回転し始めるのに伴つて、マクロ球
形粒子の製造原料、溶液の供給孔１５から入口２
６を通じて溶液を噴霧機２０に供給する。溶液が
速かにフイルター環４４を通過して拡散するよう
に供給速度を調節する。すなわち噴霧機内部に溶
液の沈積がたとえあつてもきわめてわずかである
ように供給速度を調節する。入口２６を通過して
フイルター４４の方向へ向かい、そして噴霧機の
外へ出て噴霧乾燥装置の空気流中へ向かう溶液流
を第３図に矢印で示す。噴霧機の急速な回転、フ
イルター環の均一な細孔、及びフイルター環外面
の処置によつて、フイルター４４を通過して拡散
する溶液は微細な小滴に寸断される。小滴が噴霧
機から噴霧乾燥機の空気流中へ噴出されるのに伴
つて、小滴は乾燥しふくらんで中空壁厚マクロ球
形粒子となる。入口温度たとえば約232〜約282℃
（約450〜約540〓）、出口温度たとえば約91℃〜約
121℃（約195〜約250〓）の加熱空気流（他の気
体も使用しうる）で水分を蒸発させることによ
り、噴霧乾燥機は小滴を乾燥する。フイルター細
孔の閉塞を防ぐため、液流はエマルジヨン、サス
ペンジヨン又は混合物ではなく透明な溶液でなけ
ればならない。 得られたマクロ球形粒子は乾燥し、中空であ
り、かつ厚い壁を有する。壁が充分な厚さを有す
るので、マクロ球形粒子は輸送、取扱い及び取出
しに際して受ける普通の扱いに耐えうる。この中
空粒子は、１よりも大きい密度、通常は一般的噴
霧乾燥によつて得られる普通の密度の約２倍の密
度を有する。この要素は、他の場合吸入される可
能性のあるきわめて微細な粒子が空気中に噴霧さ
れた際きわめて急速に沈降するという点で重要で
ある。これは粒子の吸入されやすさを抑える。す
なわちこれらの粒子が一般に肺の深部侵入を避け
るのに充分な程度に大きいだけでなく、理論的に
は肺に深く侵入される可能性のあるより小さい粒
子も空気中に噴霧された際急速に沈降する。直径
約15ミクロン以下の寸法を持つ粒子は目的生成物
中の油その他の成分によつて凝集するが、凝集し
ない場合でも密度１以上の粒子は呼吸力学という
点では直径15ミクロンよりも大きい有効寸法を有
する。 粒子は噴霧乾燥機中で充分に乾燥する。これに
要する操作条件は粒子の製造材料溶液の個々の成
分により左右されるが、噴霧乾燥の当業者によれ
ば容易に定めうる。抗発汗剤においては吸湿性が
大きな要素であるため、粒子は過度に乾燥しなけ
ればならない（抗発汗剤に悪影響を及ぼすことな
く可能な程度にまで）。すなわち、水に対しきわ
めて高い親和性を持たせるため、粒子の準安定状
態における容量以上に乾燥しなければならない。
人の気道は100％の相対湿度を有するので比較的
小さい粒子が高度に凝集し、これによつて直径15
ミクロン以下の粒子が実際に肺の深部へ侵入する
機会は少なくなる。 所期の量の噴霧乾燥材料が製造、採取されたの
ち、噴霧機を停止させる。本発明の方法及び装置
を用いると、乾燥室の壁には一般にせいぜい薄い
層の乾燥マクロ球形粒子があるにすぎない。従来
の噴霧乾燥技術と比べてこれは著しい利点であ
る。なぜならば同様な操作条件を用いた従来の装
置及び方法によれば、乾燥室の壁が乾燥すべき生
成物の重厚な湿つた被膜で覆われることがしばし
ばあるからである。従つて本発明によれば、噴霧
乾燥室から回収されうる使用可能な物質の量が大
幅に増加する。きわめて明らかとなとおり、従来
の装置及び方法を用いる操作条件を変えて室内の
沈積物を少なくするかあるいは除くことはできる
が、これは粒度を小さくすることによつてなしう
るにすぎない。すなわち得られる粒子は小さすぎ
て、吸入及び肺の深部への侵入を避けるため望ま
しい範囲に入らない。 本発明の方法及び装置により製造されるマクロ
球形粒子は多くの利用分野（たとえばピグメン
ト、樹脂、触媒など）を有するが、好ましい用途
は抗発汗性物質の粒子を製造することである。抗
発汗剤は一般大衆に広く利用されるので、粒度を
コントロールして可能な限り健康に対する害を少
なくすることが重要である。本発明によれば、粒
度が主に狭い幅の安全かつ有効な範囲内、すなわ
ち直径約10〜74ミクロン、好ましくは約15〜44ミ
クロンの範囲に抑えられる。 抗発汗剤の中空壁厚マクロ球形粒子の製造材料
溶液は、下記のものを含む（これに限定されな
い）広範な既知の抗発汗成分のいずれからも選択
しうる。塩基性アルミニウム化合物、塩基性アル
ミニウム−ジルコニウム錯体、塩基性アルミニウ
ム−マグネシウム錯体、塩基性アルミニウム−ポ
リオール錯体、マグネシウム−ジルコニウム錯
体、及びこれらの混合物。こらの広い範囲の個々
の化合物は抗発汗剤製造の当業者は周知である
が、下記のより明確な構造が上記範囲の化合物の
一例である。 本発明より製造されるマクロ球形粒子に使用す
るのに適した塩基性アルミニウム化合物の一例
は、塩基性ハロゲン化アルミニウムである。一般
式は Aln（OH）xAy・XH₂O である。式中ｘ及びｙは整数である必要はなく、
ｘ＋ｙ＝3nであり、Ｘは２〜４であり整数であ
る必要はなく、Ａは塩素原子、臭素原子、ヨウ素
原子、又はそれらの混合物である。この一般式に
含まれる化合物には、式〔Al₂（OH）₅A〕の５／
６塩基性ハロゲン化アルミニウム、及び式〔Al
（OH）₂A〕の２／３塩基性ハロゲン化物が含まれ
る。便宜上かつこを使用して、必ずしもすべてが
分子構造の要素ではない化学元素の群をまとめた
（H₂O基を除くことを意味するものではない）。 広範に用いられる抗発汗性錯体はアルミニウム
クロルヒドロキシドすなわち５／６塩基性塩化ア
ルミニウムであり、これはアーマー・フアーマー
シユーテイカル・カンパニー（Armour
Pharmaceutical Company）のレイズ・ケミカ
ル・カンパニー（Reheis Chemical Company）
部門からクロロヒドロール（CHLORHYDROL）
の商品名で市販されている。本発明に使用しうる
他の多くの抗発汗性物質及び添加物は普通の当業
者に周知であろう。 上記化合物は水溶液の形で用いることができ、
これを噴霧機に供給する。水溶液はこれが噴霧機
の細孔を通して拡散しうるのに充分な量の水その
他の希釈剤を含有する。一般にこれらの化合物の
50重量％水溶液で充分であることが認められてい
るが、さらに低い粘度を必要とする場合は溶液を
加熱するか、又はたとえば溶液中の化合物が25重
量％になるまで水もしくはアルコールで希釈する
ことができる。前記のように、フイルター細孔の
閉塞を防ぐため、溶液は真の溶液でなければなら
ない。 ここで回転円盤型噴霧機の粒度分布に影響を与
える因子について簡単に説明しておくのは有用で
あるので、“アトマイゼーシヨン・アンド・スプ
レー・ドライブ（Atomization and Spray
Drying）”，ダブリユー・アール・マーシヤル・
ジユニア氏著（W.R.Marshall，Jr.）、｛ケミカ
ル・エンジニアリング・プロセス・モノグラフ・
シリーズ（Chemical Engineerins Process
Monograph Series）第50巻、No.２、1954年、ア
メリカン・インステイテユート・オブ・ケミカ
ル・エンジニアーで（American Institute of
Chemical Engineers），ニユーヨーク州（New
York）｝を参照する。第３章「回転円盤型噴霧機
から得られる液滴粒度分布」において著者はこの
分野における多数の研究者の仕事を紹介し、広範
な条件下で操作される多種の回転円盤型噴霧機に
ついて、液滴粒度分布（明らかに乾燥粒子の粒度
分布）は単に供給速度、噴霧機の直径及び回転速
度の関数であることを示している。後２者の因子
は合わせて周速となる。（上記文献の特に68〜71
頁並びに図９８及び１００〜１０２を参照された
い。） 同じ周速及び供給速度で一般の回転円盤型噴霧
機により製造される粒子に従わない寸法及び分布
の粒度を製造する噴霧機については、その噴霧機
が一般の型のものと異なると結論すべきであろ
う。本発明者らは何らかの特定の理論に拘束され
ることを望まないが、本発明による噴霧は恐らく
一般の遠心式噴霧により得られる「流体力学的」
噴霧に対し「機械的」噴霧であろうと思われる。
すなわち一般の噴霧が専ら（又は少なくとも主と
して）遠心力及びレーリーのジエツト破断現象に
よるものであるのに対し、本発明による微粉細は
溶液流から生じる小滴の機械的寸断により起こる
と思われる。すなわち本発明の回転噴霧機により
生じる遠心力を用いて溶液を円筒状の多孔質金属
フイルターの内壁に押しつけ、次いでフイルター
の細孔を通して溶液を液体の細い「棒」の形で押
し出す。これらの「棒」が円筒の外壁から出るの
に伴つて、細孔の鋭いエツジがこれらの棒を「寸
断」し、次いで寸断された小滴は表面張力によつ
て再び球形に形作られる。 一般の遠心式微粉細により製造された粒子と本
発明の装置及び方法を用いて製造された粒子の差
異を明らかにするため、数種の溶液を調製し、直
径30インチのBowen型実験室用噴霧乾燥機を用
いて同様な周速及び供給速度条件下で試験した。
各実施例において一般の遠心式噴霧に際しては回
転円盤型拡散装置を用い、多孔質金属型噴霧に際
しては本発明の装置及び方法を用いた。下記の実
施例を参照しながら、一般の方式と本発明の方式
において結果の測定及び比較をより詳細に説明す
る。これらの実施例は本発明を制限するものでは
ない。 実施例 １ ５／６塩基性塩化アルミニウム（アルミニウム
クロロヒドラート）の50％溶液の噴霧乾燥：一
般の遠心式噴霧と多孔質金属型噴霧（本発明）
との比較 撹拌器及び熱交換器を備えた1892.5リツトル
（500ガロン）の反応器に24ボーメ度AlCl₃1336.4
Kg（2950ポンド）及び水779.2Kg（1720ポンド）
を仕込んだ。予熱後、平均反応温度を約85℃に維
持しながらアルミニウム粉末262.7Kg（580ポン
ド）を4.5Kg（10ポンド）ずつ添加した。約６時
間後にほぼすべてのアルミニウムが溶解した時点
でさらにアルミニウム粉末15.9Kg（35ポンド）を
添加し、このバツチを過した。前記の組成は
Al12.6％及びCl8.5％と分析された。この溶液の
バツチ２種を下記のとおり噴霧乾燥した。

【表】

【表】 ※ “〓”は表示したサイズの篩及びそれ以上
の篩に保持されたことを意味する(すなわ
ち累積分布)
実施例 ２ ジルコニウム−アルミニウムクロルヒドロキシ
ド−グリシン錯体の42％溶液の噴霧乾燥：一般
の遠心式噴霧と多孔質金属型噴霧（本発明）と
の比較 塩基性塩化アルミニウム溶液2000ｇに水840ｇ
を添加した。ゆるく撹拌しながらこの混合物に室
温でグリシン190ｇ（N.F.品）を溶解した。グリ
シンがすべて溶解した時点でジルコニルヒドロキ
シクロリド溶液（14.2％Zr）1650ｇを室温で半時
間かけて添加た。この透明な溶液はAl6.2％を含
有していた。この溶液のバツチ２種を下記のとお
り噴霧乾燥した。

【表】

【表】 実施例 ３ アルミニウム−ジルコニウムクロルヒドロキシ
ド錯体の33％溶液の噴霧乾燥：一般の遠心式噴
霧と多孔質金属型噴霧（本発明）との比較 水2720ｇに塩基性塩化アルミニウム2662ｇを添
加し、よく撹拌しながら90℃にまで加熱した。溶
液が90℃になつた時点でジルコニルヒドロキシク
ロリド溶液（13.7％Zr）2070ｇを１時間にわたつ
て添加した。ジルコニルヒドロキシクロリドの添
加が終了した時点でこのバツチを半時間還流し
（100〜105℃）、次いでバツチを室温にまで冷却さ
せた。この透明な溶液はAl5.8％と分析された。
溶液のバツチ２種を下記のとおり噴霧乾燥した。

【表】

【表】 実施例 ４ 2/3塩基性塩化アルミニウム−グリシン錯体の
50％溶液の噴霧乾燥：一般の遠心式噴霧と多孔
質金属型噴霧（本発明）との比較 塩基性塩化アルミニウムの50％水溶液2000ｇに
32ボーメ度塩化アルミニウム1000ｇを添加した。
還流条件下（100〜105℃）に４時間置くことによ
りこの混合物を反応させた。この熱溶液にグリシ
ン（N.F.品）140ｇを添加し、これを完全に溶解
させた。グリシンがすべて溶解した時点で溶液を
室温に冷却した。この透明な溶液はAl10.1％を含
有していた。溶液のバツチ２種を下記のとおり噴
霧乾燥した。

【表】

【表】 実施例 ５ ジルコニウム−アルミニウムクロルヒドロキシ
ド−グリシン錯体の40％溶液の噴霧乾燥：一般
の遠心式噴霧と多孔質金属型噴霧（本発明）と
の比較 他の実施例においては、一定の周速及び供給速
度で本発明装置の噴霧能力が一般の回転円盤型噴
霧機より優れていることを示した。この実施例に
おいては、噴霧乾燥機が直径427cm（14フイー
ト）、円錐形底面、コーカラントco−current、市
販寸法のユニツトモデルMIAI（Bowen
Engineering，Inc.製）であつた。前記実施例２
と同じ方法で溶液を製造し、ただしより大きなバ
ツチを作成した。

【表】 この場合も、多孔質金属型噴霧機を用いると粒
度範囲15〜74μで製造される粒子の量が有意に増
大することが明瞭に示された。また一般の噴霧機
を用いた場合乾燥機壁上に大量の生成物沈積が認
められたが、多孔質金属型噴霧機を用いた場合軽
微な沈積が生じたにすぎない。一般に噴霧機を用
いて得られる粒度分布が操作条件を変えることに
より改善され得ないとは結論できない。しかし多
孔質金属型噴霧機により得られる目的生成物はい
つそう最適なものにし得ると解される。 実施例 ６ 5/6塩基性塩化アルミニウム（アルミニウムク
ロロヒドラート）の50％溶液の噴霧乾燥：一般
の遠心式噴霧と多孔質金属型噴霧（本発明）と
の密度の比較 前記実施例１と同様な方法で溶液を製造し、４
バツチについて以下の条件で乾燥粒子を製した後
採取し密度を測定した。結果を表１に示す。

【表】

【表】 実施例 ７ ベークライト・サーモセツト・リミテツド
（Bakelite Thermosets Limited）社によつて供
給されたフエノールホルムアルデヒドコア樹脂の
固形分43％を含む水溶液を、直径3.8cm（1.5イン
チ）の多孔質焼結金属遠心噴霧機を具備した直径
76.2cm（30インチ）ボーエン（Bowen）型実験室
用円錐形底付噴霧乾燥機中で噴霧乾燥した。フエ
ノールホルムアルデヒド樹脂の供給溶液を希釈も
予熱もしないで、室温で60ml／分の流量で噴霧機
に供給した。噴霧乾燥機の出口空気温度は約90℃
であつた。多孔質金属噴霧機を16000r.p.m.の速
度で回転させた。運転の完了時、特別の冷却設備
なしで、粉末を室温まで通常通りに冷却させた。
粒度分布をシーラス（Cilas）社製粒度計715レー
ザー光散乱粒度分析器で測定した。その分布を表
２に示す。ここで、各実施例の数字は、表示され
た各直径よりも小さい回収乾燥粉末の累積パーセ
ントを示す。示されているように、本例で採取さ
れた試料粒子の94％を越えた粒子が10−74ミクロ
ンの範囲であつた。 実施例 ８ ダステイングを防止するために溶液２リツトル
当り14.8ml（１／２液量オンス）の界面活性剤を
添加する以外は、実施例７と同じ樹脂溶液を使用
して実施した。回収された乾燥粉末の収率は60％
であつた。これは約40％が乾燥機の加熱空気で運
び去られ及び乾燥機壁面に付着することより失な
われたことを意味する。この収率は商業上の基準
に準拠すると低いけれども、実験室規模の乾燥機
では、一般に、処理量が少量であること及びその
ような損失が通常は平衡状態に達する前の運転開
始時に起こることのために、より低い収率を与え
る。本実施例より回収された乾燥粉末の粒度分布
も表２に示す。採取された試料粒子の94％を越え
る量が10〜74ミクロンの間の直径であつた。 比較例 １ 実施例８と同じ溶液で実施したが、多孔質金属
噴霧機の代りに、従来の遠心式鋭刃型の回転円盤
噴霧機を使用した。円盤は直径5.08cm（２イン
チ）で、回転速度13800r.p.m.であり、実施例７
及び８と同じ遠心加速度に相当した。乾燥粉末の
収率は、わずかに40重量％であり、同一の噴霧条
件、乾燥条件及び運転時間条件を与えられて収率
が60％であつた実施例７よりも、実質的により多
量が、10〜74ミクロンの直径の範囲外の製品とな
つた。回収された乾燥粉末の粒度分布を表２に示
す。採取された試料粒子の約83％が直径10〜74ミ
クロンの間であり、約15％が74ミクロンを越えて
いた。 比較例 ２及び３ ２種類の市販されている樹脂を粉末で入手し、
上記実施例７〜８と同じ方法で粒度分布を分析し
た。比較例２の樹脂は、製品名BRP911として市
販されているベークライト・サーモセツト・リミ
ツテツド社のコア型樹脂であつた。比較例３の樹
脂は、製品名BD019としてライイツヒホール
ド・ケミカルズ・リミテツド社によつて市販され
ている組合せ樹脂粉末であつた。表２に示されて
いるように、比較例２の樹脂のわずかに76％の
み、そして比較例３の樹脂のわずかに85％のみが
目的の10〜74ミクロンの範囲の粒子であつた。

【表】 表示された直径よりも小さい累積重量％の粒子
を表わす。 上記の各実施例に含まれるデータを分析すると
下記の結論が得られる。 (1) いずれの場合も、一般の遠心式噴霧機によれ
ば重厚な（かつ湿つた）生成物沈積が乾燥室内
に生じた。これは供給た溶液のうち大量が、乾
燥室壁に沈積する前に大きすぎて乾燥し得ない
小滴に噴霧され、従つて壁に沈積するというこ
とを意味する。従つてサイクロン乾燥機中に回
収される乾燥粉末の収率は17.0〜41.7％と変動
した（実施例１〜４）。 いずれの場合も多孔質金属型噴霧機はきわめ
てわずかな室内沈積物を生じるにすぎず、これ
は溶液が乾燥に適した程度に噴霧されたことを
示す。 従つてサイクロン乾燥機中に回収される乾燥
粉末の収率は70.3〜87.7％であつた（実施例１
〜４）。 (2) いずれの場合も、多孔質金属型噴霧機によれ
ば一般の遠心式噴霧機の場合よりも高い金属含
量（粒子のアルミニウム及び／又はジルコニウ
ム含量）が得られた。これは、大きい粒子又は
不規則な形状の粒子はより乾燥しにくいので最
終的な湿度がより高くなり、従つて金属含量が
低いのであるから、多孔質金属型噴霧機の噴霧
能が優れていることを示す。 (3) いずれの場合も、多孔質金属型噴霧機によれ
ば15〜74ミクロンの直径を有する粒子が実質的
により高い割合で得られた。この割合は、一般
の遠心式噴霧機を用いた場合よりもこの粒径範
囲中の粒子が約８〜13％多い状態で変動した。
さらに乾燥室壁に残留した物質はすべて74ミク
ロン以上の粒子からなると解しうる。 従つて、多孔質金属型噴霧機によれば一般の
遠心式噴霧機の場合よりも実質的に狭い粒度分
布を有する物質が得られ、噴霧機構が特異的に
異なると結論しうる。 いずれの場合も多孔質金属型噴霧機の方が一
般の遠心式噴霧機よりも収率が高くかつ粒度分
布が狭かつたので、多孔質金属型微粉細機を用
いた場合処理される溶液の単位量に対する有用
なマクロ球形粒子の量がより多い。 前記実施例においては、粒度分布を適切にす
る試み（仕上つた市販品用の加工）はしなかつ
た。各実施例は２種の噴霧様式の差異を示すた
めのものにすぎない。有意な比較を行なうた
め、実施条件たとえば供給速度、入口温度、出
口温度、実施時間などを可能な限り一定に維持
した。 各実施例は、本発明により製造されるマクロ
球形粒子の量的優位性を示す。質的優位性に
は、見掛け密度のより大きい中空壁厚マクロ球
形粒子であることが含まれる。この粒子は処
理、取扱い、輸送および分配に伴う破砕力に耐
える力がより大きい。すなわち破砕に対する抵
抗力が増大しているため10ミクロン以下の寸法
の粒子の量が少ない。 (4) 実施例６において、本発明により製造される
中空粒子は、１よりも大きい密度でありうるこ
とが示され、一般の遠心式の噴霧乾燥によつて
得られる粒子の約２倍の密度であることが示さ
れた。この比重の大きいことは、空気中に噴霧
された場合急速に沈降し、吸入の可能性を減じ
ること、及び包装を小さくすることが出来、経
済的であることを示す。 (5) 実施例７，８は製造材料に樹脂を使用して本
発明により製造されるマクロ球形粒子を製造し
たものであり、多くの利用分野に応用できるこ
とを示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、噴霧乾燥室の壁の中央に装着され
た、本発明による噴霧機の部分的側部正面図であ
る。第２図は、第１図の直線２−２に沿つて一部
切断した噴霧機の平面図である。第３図は第２図
の直線３−３に沿つて一部切断した噴霧機の側部
正面図である。 これらの図面において１０は噴霧乾燥装置、１
２は噴霧機駆動モーター、２０は噴霧機、１４は
モーター駆動シヤフト、１５は粒子製造材料の溶
液を導入するシリンダ孔、２２は頭部部材、２８
は底部部材、４４はフイルターを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚壁の中空マクロ球形粒子の製造方法におい
   て、その粒子の製造材料を含む溶液を調製し、そ
   の溶液を目的の粒子の見掛けの直径よりも小さい
   細孔に遠心力によつて通過させて拡散し、該細孔
   に通過後、主として約10〜74ミクロンの直径をも
   つ粒子が製造されるように、該通過済拡散溶液を
   加熱空気中で乾燥することからなる前記方法。 ２ 製造される粒子の少なくとも約85％が15〜74
   ミクロンの直径である、特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 ３ 拡散手段が円筒状であり、そして拡散手段を
   約3810〜15240cm／秒の周速で回転させることに
   より、遠心力をもたらすことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ４ 粒子の製造材料を含む溶液を、細孔をもつ拡
   散手段中にその内側表面積の１平方センチメート
   ル当たり35.1〜175.5ｇ／分の流量で供給する、
   特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ 粒子の製造材料を含む溶液を、約229〜282℃
   の入口温度と約91〜121℃の出口温度とを持つ空
   気流中で乾燥させる、特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ６ 厚壁の中空マクロ球形粒子の製造材料を含む
   溶液から乾燥厚壁の中空マクロ球形粒子を製造す
   るための装置において、 噴霧乾燥室；この噴霧乾燥室内に装着された遠
   心噴霧機；及びこの噴霧機を高周速で回転させる
   ために噴霧機に取り付けられた駆動手段；からな
   り、 該噴霧機は多孔質材でできた周辺環をその頭部
   部材と底部部材との間に装着して有し； その頭部部材はその中央に、原料溶液を多孔質
   材でできた周辺環の内部に通過させるための開口
   を有する； 装置。 ７ 多孔質材が目的の粒子の見掛けの直径よりも
   小さい直径をもつ孔を含む、特許請求の範囲第６
   項記載の装置。 ８ 多孔質材でできた環が、主として10〜74ミク
   ロンの直径を持つマクロ球形粒子を製造できる多
   孔質焼結金属環である、特許請求の範囲第７項記
   載の装置。 ９ 多孔質焼結金属が約20ミクロンの呼称細孔径
   をもち、これにより約30ミクロンの平均直径の中
   空マクロ球形粒子を生じさせることを特徴とする
   特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０ 多孔質焼結金属がモネルメタルと316ステ
   ンレススチールとからなる群から選択される、特
   許請求の範囲第９項記載の装置。 １１ 多孔質焼結金属環の外側表面が研削及びエ
   ツチング処理されて外部細孔オリフイスに鋭いエ
   ツジが与えられている、特許請求の範囲第９項記
   載の装置。