JPH0657012A - ポリビニルアルコール系ゲル成形物の製造方法 - Google Patents

ポリビニルアルコール系ゲル成形物の製造方法

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JPH0657012A
JPH0657012A JP23652892A JP23652892A JPH0657012A JP H0657012 A JPH0657012 A JP H0657012A JP 23652892 A JP23652892 A JP 23652892A JP 23652892 A JP23652892 A JP 23652892A JP H0657012 A JPH0657012 A JP H0657012A
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JP
Japan
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pva
aqueous solution
boric acid
polyvinyl alcohol
gel
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Application number
JP23652892A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Fujii
弘明 藤井
Toshihiro Hamada
敏裕 浜田
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 水素イオン指数(pH)が8以上りポリビニ
ルアルコール水溶液をホウ酸系化合物を含む液体と接触
させることにより成形させた後、ポリビニルアルコール
の不溶化処理を行なうことを特徴とするポリビニルアル
コール系ゲル成形物の製造方法。 【効果】 強度が高く、耐水性も高い、所望の形状を有
するPVAゲル成形物が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、酵素および微生物等の
生体触媒との親和性の高いポリビニルアルコール系ゲル
成形物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高分子含水ゲルは生体触媒の固定化担
体、保水材、保冷材、眼・皮膚・関節などの生体ゲルの
代替、薬物の徐放材、アクチュエーターの基材などに関
して、近年、その研究が盛んである。これらの含水ゲル
の原料となる高分子素材としては、寒天、アルギン酸
塩、カラギーナン、ポリアクリルアミド、ポリビニルア
ルコール、光硬化性樹脂などがある。このうち、ポリビ
ニルアルコール(以下PVAと略記する)含水ゲルは、
含水率が高く、酵素・基質の透過性に優れ、生体との親
和性が高く、高分子含水ゲルの中でも特に優れている。
このポリビニルアルコール系含水ゲルの形状としては、
流動性、充填効果、取扱性を考慮した場合、球状が要求
される場合が多い。
【0003】従来、PVAゲルを成形する方法として、
PVAとアルギン酸ナトリウムの混合水溶液を塩化カル
シウム水溶液に接触させて球状化した後、PVAをゲル
化させる方法(特開昭64−43188号)、PVA水
溶液を飽和ホウ酸水溶液と接触させゲル化する方法(下
水道協会誌、23、41頁(1986);用水と廃水、
30、36頁(1986))が知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】PVAゲルを製造する
ため、PVAとアルギン酸ナトリウムの混合水溶液を塩
化カルシウム水溶液に接触させる方法は、PVAとアル
ギン酸ナトリウムの混合水溶液にそれら以外の物質、た
とえばカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ストロ
ンチウムイオン、バリウムイオン、アルミニウムイオ
ン、カリウムイオン、セリウムイオン、ニッケルイオン
等の金属イオンが混入した場合、混合水溶液が直ちにゲ
ル化してしまい、所望の形状に成形することは不可能で
あった。PVA水溶液をホウ酸水溶液に滴下する方法
は、滴下した液滴どうしが膠着を起こし所望の形状を有
する成形物を得ることができなかった。また、ホウ酸に
よるゲル化は可逆反応のため、pHの変化などにより容
易にゲルが溶解してしまうことから、実用化は困難であ
った。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明者らが鋭意検討した結果、水素イオン指数(p
H)が8以上のPVA水溶液を、ホウ酸系化合物を含む
液体と接触させることにより成形した後、PVAの不溶
化処理を行なうことを特徴とするPVA系ゲル成形物の
製造方法を見出し、本発明を完成させるに到った。本発
明により得られたPVAゲルは、生体触媒との親和性に
富み、各種の反応形式にも適用できる強度と耐久性を有
し、また、耐水性、耐薬品性が高いなどの優れた特徴を
有している。
【0006】以下、本発明のPVA系ゲル成形物の製造
方法についてより詳細に説明する。まず、本発明に使用
する成分について説明する。本発明に使用するPVAは
平均重合度が1000以上が好ましく、1700以上が
より好ましい。PVAのケン化度は98.5モル%以上
が好ましく、99.85モル%以上の完全ケン化PVA
がゲルの形成上からより好ましい。本発明のPVAとし
ては、無変性PVAのほかに本発明の効果を阻害しない
範囲において、公知の種々の変性PVAを用いることが
できる。PVA水溶液の濃度は、高いほど、より強固な
ゲルが生成するが、必要なゲル強度が得られれば、PV
A水溶液の濃度が低い方が原料コスト面から有利であ
る。PVA以外の添加成分の種類および添加量、PVA
混合水溶液の液温および成形法によって、適切な濃度を
選定する必要はあるが、常温でPVA混合水溶液を滴下
する場合には、成形性およびゲル強度の点から、PVA
水溶液の濃度は0.3〜40重量%が好ましい。本発明
において、水素イオン指数(pH)を8以上に調節する
方法としては特に制限はないが、アルカリ性物質を添加
してPVA水溶液のpHを8以上、好ましくはpH9〜
13に調整する方法が好ましい。アルカリ性物質として
は、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウム、水酸化ア
ルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸水
素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、酸化
カルシウムなどが挙げられ、そのなかでも水酸化カルシ
ウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウムが特に好まし
い。本発明におけるホウ酸系化合物としてはホウ酸イオ
ンを発生するものであれば特に制限はなく、ホウ酸、ホ
ウ酸塩、ホウ酸エステルが挙げられ、そのなかでもホウ
酸またはホウ酸の無機塩が好ましい。ホウ酸系化合物を
含む液体(液体としては水溶液が好ましい)の濃度は1
g/リットル以上が好ましく、10g/リットル以上が
より好ましく、飽和溶液でも差し支えない。また、この
ホウ酸系化合物を含む液体にアルカリ性物質を添加して
pHを中性付近に調節してもよい。
【0007】次に、前述の各成分を用いて成形する方法
の1例(球状に成形する場合の製造方法)について、よ
り具体的に説明する。PVA水溶液にアルカリ性物質を
添加し、pH8以上に調整する。またはPVAを溶解す
る水にあらかじめアルカリ性物質を添加し、pH8以上
に調整した後にPVAを溶解してもよい。このPVA水
溶液には、PVAのゲル化を阻害しない範囲で、微生
物、酵素などの生体触媒、微生物の培地、球状ゲルの強
度を上げるための補強材、生成ゲルの比重を調整する充
填材などを添加してもよい。上記の方法により得られた
PVA水溶液を例えば、管状の口金から滴下させるか、
または噴霧口金から噴霧させることによって液滴を形成
させ、次いでホウ酸系化合物を含む液体と接触させる。
PVA水溶液の液滴は、ホウ酸系化合物を含む液体に接
触すると表面張力によって球状となり、更に球体の最表
面が薄膜状に固化して、PVA水溶液の球状成形物とな
る。球状成形物の直径は口金の直径、噴霧圧力、PVA
水溶液の粘度を調整することによって、直径1mm〜2
0mmに任意に変えられる。ホウ酸系化合物を含む液体
は静置でもよいが、スターラー等で強制攪拌することに
よって、PVA水溶液の成形物とホウ酸系化合物との反
応を促進するとともに、球状成形物どうしの膠着を完全
に防止できる。実用上、多量のPVAゲルを製造する場
合には、PVA水溶液を滴下させるための押し出しにポ
ンプ等を用いることにより球状成形物の直径を揃えるこ
とができる。例えばフレキシブルなチューブを圧縮して
送液するローラーポンプを用いることにより、口金から
の吐出量が一定となり、均一な球状成形物が得られやす
い。上記の方法は球状に成形する方法の1例であるが、
本発明の製造方法によって得られる成形物の形状につい
ては特に制限はなく、球状、繊維状、棒状、角型状、楕
円状、円盤状、円筒状、円柱状などのあらゆる形状が可
能である。ホウ酸系化合物の液体中で成形されたPVA
成形物はホウ酸系化合物を含む液体と分離した後、PV
Aの不溶化処理を行なう。PVAの不溶化処理は公知の
あらゆる方法を用いることができる。たとえば、 (1) −5℃以下、好ましくは−10℃以下で凍結
し、少なくとも1時間以上、好ましくは10時間以上保
持した後、解凍する操作を少なくとも1回以上、好まし
く2回以上繰り返す。 (2) PVAの離液作用のある化合物を含有する液体
に接触させる。浸漬時間は、10分以上、好ましくは3
0分以上がよい。PVAの離液作用のある化合物として
は、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウ
ム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、クエン酸ナ
トリウム、クエン酸アンモニウム、クエン酸カリウム、
クエン酸マグネシウム、クエン酸アルミニウム、酒石酸
ナトリウム、酒石酸アンモニウム、酒石酸カリウム、酒
石酸マグネシウム、酒石酸アルミニウム等の化合物のう
ちの少なくとも1種を含有する液体が挙げられが、とり
わけ硫酸ナトリウム水溶液が好ましい。濃度は100g
/リットル以上が好ましく、飽和水溶液が特に好まし
い。 (3) 含水率20重量%以下、好ましくは5重量%以
下に乾燥させた後、水に浸漬させる。乾燥方法は、自然
乾燥、送風乾燥、加熱乾燥、真空乾燥、凍結乾燥などあ
らゆる方法が挙げられる。乾燥した後、PVA分子間の
結合をさらに強めるために、150℃以上、好ましくは
200℃以上の熱処理を行なったり、ホルムアルデヒド
やグルタルアルデヒドなどによる架橋操作を行なっても
よい。 上記の方法のなかでも(1)の方法がより好ましく、
(1)〜(3)の方法を2つ以上併用してもよい。この
ようにして得られたPVA系ゲル成形物は、長期間にわ
たって変形、損壊しない強度を有し、水や各種薬液に対
しても侵されることなく、連続使用が可能となることか
ら、実用性が高い。
【0008】
【作用】本発明の作用については必ずしも明瞭になって
いる訳ではないが、ホウ酸系化合物がpH8以上なるこ
とにより、PVAとの化学架橋を形成しやすくなり、P
VA水溶液とホウ酸系化合物を含む液体との接触によ
り、瞬時に化学架橋が形成されるために、膠着が起こら
ず、所望の形状の成形、特に球状成形が可能になったも
のと考えられる。
【0009】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例により限定されるもので
はない。 実施例1 PVA(平均重合度4100、ケン化度99.85モル
%)を40℃の温水で約1時間洗浄後、PVA濃度5重
量%(以下、wt%と略記する)になるようにPVAに
水を加えて全量を792gにし、水酸化カルシウム8g
を加えた。pHは12であった。これを攪拌しながら、
110℃、2時間処理し、PVAを溶解した。これらの
混合液を先端に内径1mmの注射針を取り付けた内径2
mmφのビニル管1本を使用したローラーポンプで1m
l/分で送液し、スターラーで攪拌した30g/lのホ
ウ酸水溶液に水表面5cmの高さより滴下した。滴下し
た液滴はホウ酸水溶液中で直ちに球状化した。これらの
球状化したPVA混合成形物をホウ酸水溶液と分離し、
蒸留水で軽く洗浄した後、スターラーで攪拌した飽和N
a↓2SO↓4水溶液に90分間浸漬することによって、
不透明な白色の柔軟性に富んだ球状のゲルが得られた。
このゲルは球状に成形され、粘着性もない。粒径は3〜
3.5mmφであった。このようにして得られたPVA
ゲルについて水中での耐久性を調べた。ゲル30gに対
して水300gを加え、30℃にて攪拌した。1か月経
過後も粒径、強度ともに変化は見られなかった。
【0010】実施例2 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度5wt%になるようにPVAに水を加え
て全量を792gにし、水酸化カルシウム8gを加え
た。pHは12であった。これを攪拌しながら110
℃、2時間処理し、PVAを溶解した。これらの混合液
を先端に内径1mmの注射針を取り付けた内径2mmφ
のビニル管1本を使用したローラーポンプで1ml/分
で送液し、スターラーで攪拌した30g/lのホウ酸水
溶液に水表面5cmの高さより滴下した。滴下した液滴
はホウ酸水溶液中で直ちに球状化した。これらの球状化
したPVA混合成形物をホウ酸水溶液と分離し、蒸留水
で軽く洗浄した後、スターラーで攪拌した飽和Na↓2
SO↓4水溶液に10分間浸漬後、飽和Na↓2SO↓4
水溶液と分離し、105℃で4時間乾燥させた。これを
再び水に浸漬すると、不透明な白色の柔軟性に富んだ球
状のゲルが得られた。このゲルは球状に成形化され、粘
着性もない。粒径は3〜3.5mmφであった。このよ
うにして得られたPVAゲルについて水中での耐久性を
調べた。ゲル30gに対して水300gを加え、30℃
にて攪拌した。1か月経過後も粒径、強度ともに変化は
見られなかった。
【0011】実施例3 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度5wt%になるようにPVAに水を加え
て全量を792gにし、水酸化カルシウム8gを加え
た。pHは12であった。これを攪拌しながら110
℃、2時間処理し、PVAを溶解した。これらの混合液
を先端に内径1mmの注射針を取り付けた内径2mmφ
のビニル管1本を使用したローラーポンプで1ml/分
で送液し、スターラーで攪拌した30g/lのホウ酸水
溶液に水表面5cmの高さより滴下した。滴下した液滴
はホウ酸水溶液中で直ちに球状化した。これらの球状化
したPVA混合成形物を全量ホウ酸水溶液と分離し、蒸
留水で軽く洗浄した後、−20℃で20時間凍結させ、
室温で解凍した。このようにして不透明な白色の柔軟性
に富んだ球状のゲルが得られた。このゲルは球状に成形
され、粘着性もない。粒径は3〜3.5mmφであっ
た。このようにして得られたPVAゲルについて水中で
の耐久性を調べた。ゲル30gに対して水300gを加
え、30℃にて攪拌した。1か月経過後も粒径、強度と
もに変化は見られなかった。
【0012】比較例1 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度5wt%になるようにPVAに水を加え
て全量を800gにした。水酸化カルシウムは加えなか
った。pHは7であった。これを攪拌しながら110
℃、2時間処理し、PVAを溶解した。これらの混合液
を先端に内径1mmの注射針を取り付けた内径2mmφ
のビニル管1本を使用したローラーポンプで1ml/分
で送液し、スターラーで攪拌した30g/lのホウ酸水
溶液に水表面5cmの高さより滴下した。滴下した液滴
はホウ酸水溶液中で直ちに凝固したが、液滴どうしが膠
着をおこし球状成形物を得ることはできなかった。
【0013】比較例2 実施例1と同様のPVAを40℃の温水で約1時間洗浄
後、PVA濃度5wt%になるようにPVAに水を加え
て全量を792gにし、水酸化カルシウム8gを加え
た。pHは12であった。これを攪拌しながら110
℃、2時間処理し、PVAを溶解した。これらの混合液
を先端に内径1mmの注射針を取り付けた内径2mmφ
のビニル管1本を使用したローラーポンプで1ml/分
で送液し、スターラーで攪拌した30g/lのホウ酸水
溶液に水表面5cmの高さより滴下した。滴下した液滴
はホウ酸水溶液中で直ちに球状化した。これらの球状化
したPVA混合成形物を全量ホウ酸水溶液と分離し、蒸
留水で軽く洗浄した。その後のPVA不溶化処理は行な
わなかった。このようにして不透明な白色の柔軟性に富
んだ球状のゲルが得られた。このゲルは球状に成形化さ
れ、粘着性もない。粒径は3〜3.5mmφであった。
このようにして得られたPVAゲルについて水中での耐
久性を調べた。ゲル30gに対して水300gを加え、
30℃にて攪拌した。3日後、ゲルが溶解してしまい耐
久性に問題があることがわかった。
【0014】
【発明の効果】上記の実施例で明らかなとおり、本発明
によると、所望の形状を有する、特に球状のポリビニル
アルコール系ゲル成形物を容易に得ることが可能であ
り、得られた成形物は強度が高く十分な耐水性があるた
めに、バイオリアクター、排水処理の担体、保水材、保
冷材などに有用である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素イオン指数(pH)が8以上のポリ
    ビニルアルコール水溶液を、ホウ酸系化合物を含む液体
    と接触させることにより成形させた後、ポリビニルアル
    コールの不溶化処理を行なうことを特徴とするポリビニ
    ルアルコール系ゲル成形物の製造方法。
  2. 【請求項2】 成形物の形状が球状である請求項1記載
    のポリビニルアルコール系ゲル成形物の製造方法。
JP23652892A 1992-08-11 1992-08-11 ポリビニルアルコール系ゲル成形物の製造方法 Pending JPH0657012A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013124317A (ja) * 2011-12-15 2013-06-24 Kuraray Co Ltd ポリビニルアルコール系重合体及びこれを用いた加水分解性セルロースの製造方法
US9463426B2 (en) 2005-06-24 2016-10-11 Boston Scientific Scimed, Inc. Methods and systems for coating particles
US10398724B2 (en) 2002-06-12 2019-09-03 Boston Scientific Scimed, Inc. Bulking agents
CN118324590A (zh) * 2024-04-08 2024-07-12 中国农业大学 一种氮肥增效剂组合物及其应用

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