KR101191718B1 - 정제형 금속 요오드화물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

금속 요오드화물의 분말을 10~50℃에서, 압괴강도가 39.2N(4kgf) 이상, 입자지름이 5~20㎜가 되도록 압축 성형하는 정제형(錠劑型) 금속 요오드화물의 제조방법.

금속 요오드화물, 타정기

Description

정제형 금속 요오드화물의 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING TABLET TYPED METALLIC IODIDES}

본 발명은, 정제형 금속 요오드화물의 제조방법에 관한 것이다.

요오드화칼륨으로 대표되는 금속 요오드화물은, 편광막의 재료나 나일론 안정제, 의약원료 등으로서 널리 사용되고 있다. 이 금속 요오드화물은 통상적으로 분말형태로 판매되고 있으나, 장기간 보관할 때에 다음과 같은 문제가 있다.

금속 요오드화물은 일반적으로 흡습성이 높다. 따라서, 예를 들면, 비교적 투습성이 높은 저밀도의 폴리에틸렌을 포장재료로서 사용하여 금속 요오드화물의 분말을 보관할 경우, 금속 요오드화물이 흡습과 동시에, 분말의 자체중량에 의해 압밀(壓密:consolidation)이 걸려 굳어진다. 이와 같은 이유로, 보관 전에는 분말이었던 금속 요오드화물이, 수개월 후에는 큰 덩어리로 변해 버리는 경우가 있었다. 또, 포장재료를 비교적 투습성이 낮은 것으로 교체할 경우에는 어느 정도 고결(固結)이 방지되기는 하지만, 전혀 고결되지 않는다고는 할 수 없었다. 금속 요오드화물이 굳어버리면, 이것을 사용하기 전에 굳은 부분을 나무망치 등으로 물리적으로 분쇄해야 하기 때문에, 작업성의 저하가 큰 문제로 되어 있다.

이에 대하여, 금속 요오드화물로 대표되는 금속 할로겐화물의 고결을 방지하는 방법 등으로서, 예를 들면, 특허문헌1~4에 기재된 방법이 제안되어 있다.

특허문헌1에는, 금속 할로겐화물의 1종인 식염(염화나트륨)의 고결방지방법으로서, 식염에 인산수소2나트륨의 포화용액을 분무한 후에, 탄산마그네슘의 분말을 첨가하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌2에는, 작업성이 높은 금속 요오드화물의 과립을 제공하기 위하여, 유동층 분무조립(造粒) 건조기에 금속 요오드화물의 수용액을 연속적으로 공급하여, 금속 요오드화물을 건조 조립(造粒)하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌3에는, 금속 요오드화물이 고결?응집에 의해 덩어리형상으로 변하는 것을 방지하기 위하여, 브리켓팅 롤식의 압축조립방법을 사용하여, 금속 요오드화물을 입자지름 3㎜이상의 조립체를 전체의 30% 이상 갖는 금속 요오드화물 제제로 가공하는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌4에는, 고순도로 고체화되지 않는 균질한 강도를 갖는 결정성 무기화합물의 조립방법을 제공하기 위하여, 결정성 무기화합물의 분체를 롤식 압축조립기에 의해 조립화할 때에, 해쇄, 체분리 공정에 있어서 고온에서 조립품을 처리하는 방법이 개시되어 있으며, 결정성 무기화합물의 한 예로서, 요오드화칼륨을 들고 있다.

[특허문헌1] 일본국 특개평6-24738호 공보

[특허문헌2] 일본국 특개평9-156920호 공보

[특허문헌3] 일본국 특개2004-217467호 공보

[특허문헌4] 일본국 특개평6-285355호 공보

그런데, 금속 요오드화물은, 상술한 바와 같이 편광막의 재료나 나일론 안정제, 의약원료 등으로서 많이 사용되고 있으나, 이와 같은 용도로 사용되는 경우에는, 고순도의 금속 요오드화물이 요구된다. 따라서, 인산수소2나트륨이나 탄산마그네슘 등과 같은 첨가제를 첨가하여 불순물을 증가시키는 특허문헌1의 방법은, 금속 요오드화물의 고결방지방법으로서는 적합하지 않다.

특허문헌2의 방법에서는, 어느 정도의 고결방지효과는 인정되나, 보관시험을 실시하면 한 달을 채우지 못하고 고결의 징후가 나타나, 고결방지의 효과가 불충분하다.

특허문헌3의 방법에서도, 어느 정도의 고결방지효과는 인정되나, 장기간 보존하였을 경우에는 고결이 발생하여, 이 또한 고결방지의 효과가 불충분하다.

특허문헌4의 방법에서는, 결정성 무기화합물을 고온(60~120℃)에서 처리할 것이 필수요건으로 되어 있는바, 요오드화칼륨을 대표로 하는 대부분의 금속 요오드화물은, 열 또는 빛에 의해 유리된 요오드가 발생한다고 알려져 있다. 따라서, 고온에서의 처리에 의해, 금속 요오드화물의 품질이 저하되는 것은 명백하며, 따라서, 특허문헌4의 방법도 금속 요오드화물의 고결방지방법으로서는 적합하지 않다.

그래서, 본 발명은 상기와 같은 문제들을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 장기간 보존할 경우에도 고결이 충분히 방지되는 금속 요오드화물의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 예의연구를 거듭한 결과, 금속 요오드화물의 분말을 10~50℃에서, 압괴강도가 39.2N(4kgf) 이상, 지름(입자지름)이 5~20㎜가 되도록 압축성형하는 정제형 금속 요오드화물의 제조방법에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명에 의하면, 장기간 보존할 경우에도 고결이 충분히 방지되는 금속 요오드화물의 제조방법을 제공할 수가 있다.

본 발명의 제조방법에 있어서는, 정제의 압괴강도가 39.2N(4kgf) 이상이 되기 때문에, 얻어지는 정제의 투영단면적이 1㎠라고 하면, 4kg/㎠ 이상의 압력에 견딜 수 있다고 계산된다. 금속 요오드화물의 대표적인 예인 요오드화칼륨의 분말은, 종래, 35L의 화이버 드럼 등에 충전하고 있었으나, 이 경우의 화이버 드럼의 저부에 있어서의 요오드화칼륨의 분말이 자중에 의해 받는 압력은 최대 약 0.52kg/㎠로 계산된다. 이와 같은 계산을 고려할 때, 본 발명의 제조방법을 이용할 경우에는, 정제의 압괴강도가 자중으로 받는 압력보다 충분히 크기 때문에, 정제 자체가 부서져서 표면적이 큰 분말이 되는 것을 방지하여, 결과적으로 흡습과 그에 따른 고결이 방지된다.

본 발명의 제조방법에 있어서는, 금속 요오드화물의 분말을 10~50℃에서 압축 성형하는 것에 의해, 유리된 요오드의 발생을 방지하고, 이에 의한 금속 요오드화물의 순도 저하를 방지할 수가 있다.

또한, 본 발명의 제조방법에 있어서는, 정제의 입자지름이 5㎜이상이 되기 때문에, 입자지름이 5㎜ 미만인 경우에 발생하는 문제를 방지할 수가 있다. 즉, 입자지름이 5㎜ 미만인 경우에, 타정기를 사용하여 성형을 실시하면 절구나 방망이의 수가 입자지름의 크기에 반비례하여 다량으로 되기 때문에 초기 비용이 증대하거나, 입자가 작아지는 것에 의해 시간당 생산성이 저하하는 등, 전체 제조비용이나 핸들링에 있어서 문제가 발생하는 경향이 있다는 문제를 방지할 수가 있다. 또한, 본 발명의 제조방법에 있어서는, 정제의 입자지름이 20㎜이하로 되기 때문에, 입자지름이 20㎜를 초과하는 경우에 발생하는 문제를 방지할 수가 있다. 즉, 입자지름이 20㎜을 초과하는 경우에, 금속 요오드화물을 용매에 용해시키기 위해서는 장시간을 필요로 하기 때문에, 작업성이 저하된다는 문제가 있으나 이를 방지할 수가 있다.

본 발명의 제조방법에 있어서는, 상기와 같은 압축성형이 타정식의 건식 압축조립기에 의해 실시되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상술한 고결방지의 효과를 보다 향상시킬 수가 있다.

본 발명의 제조방법에 있어서는, 상기와 같은 압축성형에 있어서의 타정압력을 1~20kN으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상술한 고결방지효과가 더욱 향상된다.

본 발명의 제조방법은, 금속 요오드화물이 알칼리금속 요오드화물 또는 알칼리 토류금속 요오드화물인 경우에 보다 적합하게 사용된다.

본 발명에 의하면, 장기간 보존할 경우에도 고결이 충분히 방지되는 금속 요 오드화물의 제조방법을 제공할 수가 있다. 또한 본 발명의 제조방법에 의해 얻어지는 금속 요오드화물은 정제형태이기 때문에, 분진이 날리지 않고, 사용자에게 있어서 그 취급성이 비약적으로 개선되어, 용이하게 핸들링할 수가 있다.

이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 제조방법은, 예를 들면, 요오드화리튬, 요오드화나트륨, 요오드화칼륨, 요오드화루비듐, 요오드화세슘 등의 알칼리금속 요오드화물, 요오드화칼슘, 요오드화스트론튬 등의 알칼리 토류금속 요오드화물, 요오드화알루미늄 등의 금속 요오드화물에 사용할 수가 있다. 이 가운데, 알칼리금속 요오드화물 및 알칼리 토류금속 요오드화물에 보다 적합하게 본 발명의 제조방법을 이용할 수가 있으며, 요오드화칼륨에 특히 적합하게 본 발명의 제조방법을 이용할 수가 있다.

본 발명의 제조방법에서 사용되는 금속 요오드화물의 분말은, 기본적으로 물이나 고결방지제 등의 불순물을 함유하는 것은 아니나, 약간량의 불순물이 혼입되어도 무방하다. 또, 금속 요오드화물의 분말로서는, 정석(晶析) 건조품의 분말 등을 사용할 수가 있으나, 유동건조기 등에 의해 건조되고, 입자지름이 1000㎛이하로 정리되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조방법에 있어서의 압축성형시의 온도는, 10~50℃이며, 10~40℃인 것이 바람직하고, 상온(15~25℃)일 때가 보다 바람직하다.

본 발명의 제조방법에 있어서의 압축성형은, 예를 들면, 건식 압축조립기를 사용하여 실시할 수가 있다. 건식 압축조립기에는 크게 나누어 압축롤식, 브리켓팅 롤식, 타정식 3가지로 분류되는바, 이 중 타정식(타정기)이 바람직하다. 타정기에는 크게 나누어 단발식의 엑센트릭형과 로터리형이 있으나, 이 가운데 로터리형이 바람직하다. 로터리형의 타정기를 사용하는 경우에는, 로터의 회전수를 30~60rpm으로 조작하고, 타정압력을 1~10kN(킬로뉴턴)으로 하여 타정한다. 이와 같은 로터리형의 타정기에 의하면, 1시간당 100~500㎏의 정제를 생산할 수 있을 것으로 예상된다.

타정식 건식 압축조립기를 사용한 경우의 상기 압축성형에 있어서의 타정압력은, 1~20kN인 것이 바람직하고, 3~15kN인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 제조방법에 있어서의 정제형 금속 요오드화물의 압괴강도는, 39.2N(4kgf) 이상이다. 또한, 압괴강도의 상한에 대해서는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 294.2N(30kgf) 이하로 할 수가 있다.

본 발명의 제조방법에 있어서의 정제형 금속 요오드화물의 입자지름은, 5~20㎜이며, 7~15㎜인 것이 바람직하다.

본 발명은, 상술한 제조방법에 추가하여, 금속 요오드화물의 분말을 10~50℃에서 압축 성형하고, 압괴강도가 39.2N(4kgf) 이상이며, 입자지름이 5~20㎜인 정제로 가공하는 것을 특징으로 하는, 금속 요오드화물의 고결방지방법을 제공할 수가 있다.

(실시예)

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명하는바, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 압괴강도의 측정에는, 가부시키가이샤 후지하라세이사쿠 쇼 제품인 키야식 디지털 경도계 KHT-20N을 사용하였다.

실시예1

유동건조기를 사용하여 제조한 입자지름 1000㎛이하(평균 입자지름 250㎛)의 요오드화칼륨 원료분말을, 상온에서 로터리형 타정기를 사용하여 입자지름 9㎜의 정제로 성형하였다. 로터리형 타정기의 타정압력은 3~5KN으로 하고, 로터의 회전수는 캡핑(capping)현상이나, 분말이 방망이와 절구에 부착하는 일이 없도록, 그리고 성형속도를 고려한 최적의 조건인 50rpm으로 하였다. 얻어진 정제의 압괴강도는 약 49.0~68.6N(약 5~7kgf)이었다. 얻어진 정제의 사진을 도 1에 나타낸다. 또한, 「캡핑」이란, 타정식 압축조립기의 절구나 방망이에 정제의 일부가 결착하여, 이 결착부분이 모자형상으로 박리하는 현상을 말한다.

실시예2

타정압력을 1~1.7KN으로 한 것 이외는 실시예1과 동일하게 하여 정제를 제조하였다. 얻어진 정제의 압괴강도는 약 58.8~98.1N(약 6~10kgf)이었다. 또, 정제의 제조중에 캡핑현상 및, 방망이와 절구에 분말이 부착하는 일이 발생하지 않았다.

비교예1

유동건조기를 사용하여 제조한 1000㎛이하의 입자지름의 요오드화칼륨 원료분말을, 브리켓팅 롤 방식의 압축식 조립기를 사용하여 조립하였다. 조립시에는, 압축식 조립기의 롤 압력을 약 5MPa로 함과 동시에, 회전 롤의 포켓을 조개탄형상, 아몬드형상 등 여러가지로 바꾸어, 다양한 형상의 조립체를 제조하였다.

그러나 어느 경우에도, 얻어진 조립체는 라미네이션을 발생시키기 쉽고, 형 태가 일정한 브리켓형이 아니었다. 또한, 얻어진 조립체는, 얇은 부분에서 연결된 형태로 배출되었기 때문에, 그 얇은 부분이 깨져서 파쇄되거나, 분말로 된 것 등이 혼입되어 있었다(이와 같이 잘 성형되지 않은 조립체의 비율은 20%~30%로 추정된다). 따라서, 후술하는 보관상태에 대한 평가 등의 시험을 실시할 수가 없었다. 또한, 상기 「라미네이션」이란, 정제가 층형상을 형성하도록 박리되거나, 깨지는 현상을 말한다.

비교예2

실시예1에서 사용한 요오드화칼륨 원료분말과 마찬가지로 유동건조기를 사용하여 제조한 입자지름 1000㎛이하(평균 입자지름 250㎛)의 요오드화칼륨 분말을 준비하였다.

[정제의 물성 평가]

실시예1 및 2의 정제에 대하여, 표면적, 입자밀도, 비표면적, 체적밀도 및 압괴강도에 대한 평가를 실시하였다. 또한, 비교대상으로서, 비교예2의 분말에 대해서도, 표면적, 입자밀도, 비표면적 및 체적밀도의 평가를 실시하였다. 이들 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1중, 표면적을 구하기 위하여, 비교예2의 입자밀도로서 진밀도(眞密度)를 나타내고 있다. 또, 표면적, 입자밀도, 비표면적, 체적밀도는 다음과 같이 하여 구하였다.

우선, 실시예1 및 2에서 성형된 정제 중 1개를 꺼내어, 그 체적 및 표면적을 산출함과 동시에, 중량을 측정하였다. 비표면적은, 이 표면적의 값을 중량의 값으로 나누어 산출하고, 또 입자밀도는, 중량의 값을 체적의 값으로 나누어 산출하였 다.

또, 비교예2의 분말은 입자도 분포를 가지고 있기 때문에, 상기의 방법으로 입자밀도 등을 구할 수가 없다. 그래서, 분말을 체로 걸러서 입자도 분포를 측정한 후에, 그 각각의 입자지름의 진구체로 하여 표면적과 체적을 구하고, 이들 값 및 상기 진밀도로부터 비표면적을 구하였다.

실시예1 및 2의 정제의 체적밀도는, 250mL의 메스실린더에 정제를 넣고 중량을 측정하고, 이 중량을 체적으로 나누어 산출하였다. 또, 비교예2의 분말의 체적밀도는 동일한 조작을 100mL의 메스실린더를 사용하여 산출하였다.

	실 시 예 1	실 시 예 2	비 교 예 2
표면적(㎠)	3.61	3.85	134
입자밀도(g/㎤)	2.76	2.62	3.13(진밀도)
비표면적(㎠/g)	2.30	2.36	307
체적밀도(g/㎤)	2.02	1.95	1.98
압괴강도	약 49.0~68.6N (약 5~7kgf)	약 58.8~98.1N (약 6~10kgf)	-

표 1에서 명백해진 바와 같이, 실시예1 및 2의 정제는, 비교예2의 분말과 비교하여 비표면적이 대단히 작다. 따라서, 고결문제의 간접적인 원인이기도 한 흡습성이 저하한다는 것은 용이하게 상상할 수 있다. 또, 실시예1 및 2의 정제의 체적밀도는 비교예2의 분말과 거의 동등한 값이다. 따라서, 실시예1 및 2의 정제는, 비교예2와 같은 분말을 포장하고 있던 종래의 포장재료과 동일한 것을 사용하여 포장할 수가 있다는 것을 알 수 있었다.

[정제의 고결방지성 평가]

실시예1의 정제 및 비교예2의 분말에 대하여, 다음과 같은 방법으로 보관상태의 평가를 실시하였다.

실시예1의 정제 100㎏을 폴리팩으로 포장하고, 포장된 정제를 500Φ의 100L 플레콘(Flexible Containers; 등록상표) 중에서 1개월간 보관한 후, 고결의 발생을 육안으로 관찰하였다. 보관 후의 정제는, 포장하기 전과 거의 변화가 없었으며, 전혀 고결되지 않았다.

이에 대하여, 비교예2의 분말은 골판지 포장으로 1개월간 보관한 결과, 골판지의 형상을 따라서 분말이 굳어 있었다.

[정제의 용해특성 평가1]

실시예1에 있어서의 정제에 대하여, 다음과 같은 방법으로 용해특성의 평가를 실시하였다.

1L의 비커를 2개 준비하고, 각 비커에 500ml의 이온교환수를 넣고, 각각 마그네틱 스터러(magnetic stirrer)로 120~150rpm의 속도로 교반하면서, 상기 샘플을 투입하고, 액체의 온도 40℃ 또는 25℃에서, 샘플의 용해시간을 평가하였다. 샘플의 양은 액체의 온도가 40℃인 경우에는 25g, 액체의 온도가 25℃인 경우에는 500g으로 하였다. 또한, 용해시간이란 샘플이 완전히 용해될 때까지 소요된 시간이며, 구체적으로는 샘플을 투입한 후, 고체물의 존재를 육안으로 확인할 수 없을 때까지의 시간이다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

액체온도		실시예1
40℃	샘플중량(g)	25
	용매량(ml)	500
	교반속도(rpm)	120~150
	용해시간(sec)	118
25℃	샘플중량(g)	500
	용매량(ml)	500
	교반속도(rpm)	120~150
	용해시간(분)	15.3

표 2로부터, 액체의 온도를 40℃ 및 25℃로 한 각각의 조건에서, 실시예1의 정제는 충분한 용해특성을 나타낸다는 것이 명백해졌다.

실시예3 ~7

정제의 입자지름을 각각 5.0, 7.0, 9.0, 11.5, 15.0㎜로 하고, 타정압력을 3kN으로 한 것 외에는, 실시예1과 동일하게 하여, 실시예3~7의 요오드화칼륨의 정제를 제조하였다. 얻어진 정제에 대하여, 상술한 [정제의 물성 평가]에 기재된 방법에 따라서, 표면적, 입자밀도, 비표면적, 체적밀도 등을 구하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 정제의 입자지름이 9.0㎜인 경우에는, 타정압력을 3, 5, 8kN으로 변화시켜서 정제의 제조를 실시하였으나, 정제의 물성에 특별한 변화를 볼 수가 없었다.

	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7
정제의 입자지름(㎜)	5.0	7.0	9.0	11.5	15.0
정제의 높이(㎜)	4.3	6.6	9.1	7.1	10.5
높이/입자지름	0.86	0.94	1.01	0.62	0.70
평균중량(g/개)	0.247	0.732	1.586	1.592	4.308
10g당 정제의 개수	40	14	6	6	2
체적(㎤)	0.081	0.246	0.560	0.640	1.80
표면적(㎠)	1.02	2.13	3.68	3.96	8.20
비표면적(㎠/g)	4.13	2.91	2.32	2.48	1.90
체적밀도(g/㎤)	3.03	2.97	2.83	2.49	2.39
압괴강도	＞196.1N (＞20kgf)	＞196.1N (＞20kgf)	＞196.1N (＞20kgf)	83.1N (8.47kgf)	＞196.1N (＞20kgf)

[정제의 용해특성 평가2]

실시예3~7의 정제에 대하여, 다음과 같은 방법으로 용해특성을 평가하였다.

20~100ml의 용기에서, 「정제중량/수액량」의 값이 약 5.4w/v%가 되도록, 정제의 개수 및 수액량을 조정함과 동시에, 정제의 크기에 맞추어 회전자의 크기와 회전수를 조정하여, 25~27℃의 용액온도에서 정제가 완전히 용해될 때까지 걸리는 시간(용해시간)을 측정하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.

	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7
용해개수(개)	2	1	1	1	1
수액량(ml)	9.0	13.5	29.0	29.3	79.0
정제의 중량/ 수액량(w/v%)	5.49	5.42	5.47	5.43	5.45
용해시간(sec)	130	165	197	145	199

또, 정제의 입자지름과 용해시간과의 관계, 및 정제의 입자지름과 정제의 높이와의 관계를 각각 도 2에 나타낸다.

도 1은, 실시예1에서 얻어진 정제의 사진도면.

도 2는, 정제의 입자지름과 용해시간과의 관계, 및 정제의 입자지름과 정제의 높이와의 관계를 나타내는 그래프도면.

Claims (4)

1. 유동건조에 의하여 제조된 요오드화 칼륨의 분말을 10~50℃의 온도, 1~20kN의 타정압력으로, 압괴강도가 39.2N(4kgf) 이상, 지름이 5~20㎜가 되도록 타정식의 건식 압축조립기에 의하여 압축성형하는, 정제형 요오드화 칼륨의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 요오드화 칼륨의 분말의 입자지름이 1000㎛ 이하인 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제

Images