KR102137406B1 - Calcium phosphate-based composition and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인산칼슘계 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인산칼슘계 조성물인 수산화아파타이트(hydroxyapatite, HAp, Ca10(PO4)6(OH)2, Ca/P: 1.67), beta-tricalcium phosphate(β-TCP, Ca3(PO4)2, Ca/P: 1.5) 및 dicalcium phosphate dihydrate(DCPD, CaHPO4.2H2O, Ca/P: 1)들의 합성에 있어서, 수산화칼슘 수용액과 인산 수용액을 혼합한 후 볼 밀링(ball milling)하는 것을 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명에 따르면, 단순하면서 빠른 공정을 적용하여 대량생산이 가능하면서도 반응성이 뛰어나 미세한 분말이 간편하게 얻어질 수 있을 뿐만 아니라, 수용액을 사용함으로 인해 반응된 생성물도 물이어서 별도의 정제공정 없이도 다양한 조성을 가진 분말의 제조가 가능한 효과가 있다.
The present invention relates to a calcium phosphate-based composition and a method for manufacturing the same, and more specifically, a calcium phosphate-based composition, hydroxyapatite, HAp, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , Ca/P: 1.67), In the synthesis of beta-tricalcium phosphate (β-TCP, Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca/P: 1.5) and dicalcium phosphate dihydrate (DCPD, CaHPO 4 .2H 2 O, Ca/P: 1), aqueous calcium hydroxide solution The technical point is to perform ball milling after mixing the aqueous solution of phosphoric acid.
According to the present invention, it is possible to mass-produce by applying a simple and fast process, but it is excellent in reactivity, and not only can a fine powder be easily obtained, but also the product reacted by using an aqueous solution is water, so that various compositions can be obtained without a separate purification process. It is possible to produce the powder having the effect.

Description

인산칼슘계 조성물 및 이의 제조방법{Calcium phosphate-based composition and method for producing the same}Calcium phosphate-based composition and method for producing the same}

본 발명은 인산칼슘계 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 합성과정에서 수용액이 가진 불안정성으로 장시간 걸리는 원료 투입 및 합성 시간을 볼 밀링(ball milling)을 통해 개선될 수 있도록 하는 인산칼슘계 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a calcium phosphate-based composition and a method for manufacturing the same, and more specifically, to improve the raw material input and synthesis time that takes a long time due to the instability of the aqueous solution in the existing synthesis process through ball milling. It relates to a calcium phosphate-based composition and a method for manufacturing the same.

현대에 와서 인류의 수명이 늘어나고 건강한 삶을 위한 적극적인 노력이 병행됨으로 인해 인구가 증가하면서 손상된 인체의 재활이 필수적인 사업이 되면서, 이와 관련된 생체 세라믹재료 또한 유망한 산업의 하나가 되었다.In modern times, as the life span of humanity increases and active efforts for a healthy life are combined, the rehabilitation of the damaged human body becomes an essential business as the population increases, and related bio ceramic materials have also become one of the promising industries.

근래에 들어서는 생체친화성이 우수하고 강도 또한 금속이나 고분자에 비해 뛰어난 생체 세라믹재료에 대한 관심이 높아짐에 따라, 세라믹스가 의학 분야의 재료로써 관심을 끌게 되었고 이에 대한 연구가 본격적으로 시작되었다.In recent years, as interest in bio-ceramic materials, which have excellent bio-affinity and strength and superior to metals or polymers, has increased, ceramics have attracted attention as a material in the medical field, and research has begun in earnest.

기본적으로 생체 세라믹재료는 뼈와 치아의 무기질과 같은 조성을 만들 수 있을 뿐만 아니라 그 어떤 재료보다 인체 친화력과 활성이 뛰어나긴 하나, 세라믹의 특성상 취성파괴가 발생하기 쉬워 가공성이 좋지 않고 파괴인성이 낮은 단점을 가지고 있다.Basically, the bio-ceramic material is not only capable of creating the same composition as the minerals of bones and teeth, but also has superior human affinity and activity than any other material, but due to the characteristics of ceramics, brittle fracture is likely to occur, resulting in poor processability and low fracture toughness. Have

따라서 우수한 물성의 소결체를 얻기 위해 비표면적이 큰 미세한 분말을 사용한 소결이 필요하며, 분말 자체로써의 응용을 위해서도 균일 균질한 나노미터 크기의 미세한 분말의 합성이 요구됨에 따라, 이러한 분말을 제조하기 위한 수용액을 이용한 습식합성법이 개발 및 응용되고 있다.Therefore, in order to obtain a sintered body having excellent physical properties, sintering using a fine powder with a large specific surface area is required, and for the application as a powder itself, the synthesis of a uniformly homogeneous nanometer-sized fine powder is required, thereby producing Wet synthetic methods using aqueous solutions have been developed and applied.

가장 널리 사용되는 생체친화성 세라믹재료로는 뼈와 골(bone)과의 화학적 구조적 유사성으로 인해 골 조직 재생을 위한 효과적인 대체재인 인산칼슘계가 있다.The most widely used biocompatible ceramic material is calcium phosphate, which is an effective substitute for bone tissue regeneration due to the chemical structural similarity between bone and bone.

인산칼슘(CP, Calcium phosphate)계의 예로는 수산화아파타이트(hydroxyapatite, HAp, Ca10(PO4)6(OH)2), beta-tricalcium phosphate(β-TCP, Ca3(PO4)2), anhydrous dicalcium phosphate(DCPA, CaHPO4) 및 dicalcium phosphate dihydrate (DCPD, CaHPO4.2H2O) 등이 있다.Examples of the calcium phosphate (CP) system include hydroxyapatite, HAp, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), beta-tricalcium phosphate (β-TCP, Ca 3 (PO 4 ) 2 ), and anhydrous dicalcium phosphate (DCPA, CaHPO 4 ) and dicalcium phosphate dihydrate (DCPD, CaHPO 4 .2H 2 O).

인산칼슘계 중에서 수산화아파타이트(HAp)는 생체활성 재료의 기본 조성으로 인공 골로써 그 유용성이 높게 평가되고 있다. 치아와 뼈의 중요한 무기성분인 수산화아파타이트는 생체재료의 흡착성, 골결합성, 세포접착성 등이 우수한 특성을 가지고 있으며, 콜라겐과 함께 치밀하고 견고한 biomineral을 형성할 수 있다.Among calcium phosphates, apatite hydroxide (HAp) is a basic composition of bioactive materials, and its usefulness is evaluated as an artificial bone. Hydroxyapatite, an important inorganic component of teeth and bone, has excellent properties of biomaterials such as adsorption, bone binding and cell adhesion, and can form a dense and robust biomineral with collagen.

인산칼슘계 중에서 베타-트리칼슘 인산염(β-TCP)은 생분해성을 지닌 합성 세라믹 재료로써, 골 대체제로 다양한 분야에서 사용되고 있다.Among calcium phosphates, beta-tricalcium phosphate (β-TCP) is a biodegradable synthetic ceramic material and is used in various fields as a bone substitute.

인산칼슘계 중에서 DCPA 및 DCPD 분말들은 치약의 polisher로 활용되거나 생체용 cement 소재로 사용되고 있다.Among calcium phosphates, DCPA and DCPD powders are used as polishers for toothpaste or cement materials for biomedical use.

최근 시너지효과를 얻기 위해 수용액을 통한 분말합성으로 인산칼슘계 조성들을 융복합화(hybrid)하여 각 조성들의 장점들을 이용하려는 시도들도 이루어지고 있다.Recently, attempts have been made to utilize the advantages of each composition by hybridizing calcium phosphate-based compositions with powder synthesis through an aqueous solution to obtain a synergistic effect.

융복합화의 예로 수산화아파타이트(HAp)와 β-TCP의 hybrid 소재가 있는데, β-TCP는 뼈와 직접결합하면서 생분해성이 있는 장점이 있는 반면 뼈가 재생되기 전에 빨리 흡수되는 특성이 있고, HAp는 생체친화성은 매우 우수하나 체내에서 쉽게 녹지 않기 때문에 결국 뼈 재생을 방해하는 단점이 있기 때문에, 이를 극복하기 위하여 두 성분을 hybrid화하여 각각 조성의 장점들을 이용한 것이다.An example of convergence is a hybrid material of hydroxyapatite (HAp) and β-TCP. β-TCP has the advantage of being biodegradable while directly binding to bone, while being rapidly absorbed before bone is regenerated, and HAp is a living body. The affinity is very good, but because it does not readily dissolve in the body, there is a disadvantage that eventually interferes with bone regeneration, and to overcome this, the two components are hybridized to use the advantages of each composition.

수용액을 이용한 인산칼슘계 분말합성법은 다양한 합성법으로 개발되어 논문과 특허 등에서 제시된바 있다.Calcium phosphate powder synthesis method using aqueous solution has been developed in various synthesis methods and has been suggested in papers and patents.

예를 들어, '난각과 인산-암모니아 용액을 이용한 인산칼슘계 물질의 제조방법(공개번호: 10-2018-0024755)'은 합성에 복잡한 전처리 공정을 포함하거나 700℃ 이상 가열해야만 HAp가 얻어지는 문제점이 있다.For example,'Method of manufacturing calcium phosphate-based material using egg shell and phosphate-ammonia solution (Publication No.: 10-2018-0024755)' has a problem that HAp can be obtained only by including a complicated pretreatment process for synthesis or heating at 700°C or higher. have.

그리고 '나노크기의 인산칼슘계 생체재료 입자의 제조방법 및 나노크기의 인산칼슘계 생체재료 입자(등록번호: 10-0999544)'는 합성에 24~48시간 장시간의 상온 반응시간이 필요할 뿐만 아니라, 침전물을 장시간에 걸쳐 증류수로 세척하여 잔량의 불순물을 제거해야한다는 공정상 문제점이 있다.In addition,'the manufacturing method of the nano-sized calcium phosphate-based biomaterial particles and the nano-sized calcium phosphate-based biomaterial particles (registration number: 10-0999544)' require a long reaction time at room temperature for 24 to 48 hours for synthesis, There is a process problem that the residual amount of impurities must be removed by washing the precipitate with distilled water over a long period of time.

이런 문제점들을 해결해보고자, '비결정질 나노 세라믹 파우더 제조 방법(등록번호: 10-1837430)'을 제시한바 있다. 이 방법은 비교적 단시간의 합성 시간으로 합성이 가능하다고 주장하나, 침투 깊이에 제한이 있는 마이크로웨이브를 사용해 대량생산이 힘들고 비정질로 합성되기 때문에 조성의 합성이 정확히 이루어졌는지 확인할 수 없는 문제점이 있으므로, 이를 개선하기 위한 기술개발 연구가 절실히 요구되는 시점이다.To solve these problems,'Amorphous nano ceramic powder manufacturing method (Registration No.: 10-1837430)' has been presented. This method claims to be possible to synthesize with a relatively short synthesis time, but since it is difficult to mass-produce and synthesize amorphous by using microwaves with limited penetration depth, there is a problem that it is impossible to confirm whether the composition is accurately synthesized. This is the time when technology development research is needed to improve.

국내 공개특허공보 제10-2018-0024755호, 2018.03.08.자 공개.Publication of Korean Patent Publication No. 10-2018-0024755, published on March 8, 2018. 국내 등록특허공보 제10-0999544호, 2010.12.02.자 등록.Registered in Korean Patent Registration No. 10-0999544, 2010.12.02. 국내 등록특허공보 제10-1837430호, 2018.03.06.자 등록.Registered in Korean Patent Registration No. 10-1837430, March 06, 2018.

본 발명은 기존의 복잡한 합성과정이나 장시간이 걸리는 수용액을 이용했던 인산칼슘계 조성물의 합성에 대한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 합성과정에 대량생산이 가능하도록 볼 밀링(ball milling) 과정을 이용함으로써, 손쉬운 단일 또는 복합 조성의 인산칼슘계 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was invented to solve the problem of the synthesis of a calcium phosphate-based composition that used an existing complex synthesis process or an aqueous solution that takes a long time, and uses a ball milling process to enable mass production in the synthesis process. By doing so, it is an object to provide an easy single or complex composition of a calcium phosphate-based composition and a method for manufacturing the same.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수산화칼슘을 용해시킨 수산화칼슘 수용액과, 인을 포함하는 인산 수용액을, 칼슘(Ca)과 인(P)의 몰 비가 1.67이 되도록 각각 제조하는 제1단계; 상기 수산화칼슘 수용액과 상기 인산 수용액을 상기 제1단계 직후 혼합하여 반응시킴으로써 합성반응물을 제조하는 제2단계; 및 상기 합성반응물을 상기 제2단계 직후 상온에서 2 내지 12시간 볼 밀링(ball milling)하여 결정질 단일상의 수산화아파타이트(hydroxyapatite) 나노분말을 수득하는 제3단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 제2단계는 pH조절제의 첨가없이 이루어지며, 상기 제3단계에서는, 상기 합성반응물의 부피 대비 볼(ball)을 20 내지 40의 vol%로 첨가한 후 볼 밀링(ball milling)하는 것을 특징으로 하는, 상온에서 결정질 수산화아파타이트 나노분말을 제조하는 인산칼슘계 조성물의 제조방법을 제공한다.The present invention for achieving the above object, a first step of preparing a calcium hydroxide solution in which calcium hydroxide is dissolved and an aqueous solution of phosphoric acid containing phosphorus, such that the molar ratio of calcium (Ca) and phosphorus (P) is 1.67; A second step of preparing a synthetic reactant by mixing and reacting the aqueous calcium hydroxide solution with the aqueous phosphoric acid solution immediately after the first step; And a third step of ball milling the synthetic reactant at room temperature for 2 to 12 hours immediately after the second step to obtain a crystalline single-phase hydroxyapatite nanopowder. Is made without the addition of a pH adjusting agent, and in the third step, characterized in that ball milling is performed after adding a ball to a volume of 20 to 40 vol% compared to the volume of the synthetic reactants. Provided is a method for preparing a calcium phosphate-based composition for preparing crystalline apatite nanoparticles.

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상기의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상기 방법으로 제조되는 결정질 단일상의 수산화아파타이트(hydroxyapatite) 나노분말인 것을 특징으로 하는 인산칼슘계 조성물을 제공한다.The present invention for achieving the above other object, provides a calcium phosphate-based composition characterized in that the crystalline single phase hydroxyapatite (hydroxyapatite) nano powder produced by the above method.

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상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 인산칼슘계 조성물 및 이의 제조방법은, 다음과 같은 효과가 있다.The calcium phosphate-based composition according to the present invention and a method for manufacturing the same according to the above-described solving means have the following effects.

첫째, 기존의 합성법에 비해 단시간 대량생산이 가능하고, 상온에서 간단하게 볼 밀링(ball milling)만으로 제조 가능한 효과가 있다.First, compared to the conventional synthesis method, mass production is possible in a short time, and there is an effect that it can be manufactured simply by ball milling at room temperature.

둘째, 추가적인 pH조절제가 필요하지 않기 때문에 볼 밀링(ball milling) 후 별도의 여과세척 과정이 필요하지 않을 뿐만 아니라, 수분을 건조만 하면 되기 때문에 원하는 조성의 분말을 얻을 수 있는 효과가 있다.Second, since an additional pH adjusting agent is not required, a separate filtration washing process is not required after ball milling, and it is only necessary to dry the moisture, thereby obtaining a powder having a desired composition.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 밀링장치의 예시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼의 사진.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 볼 밀링 시간에 따른 X-선 회절분석 결과.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 볼 밀링을 하지 않은 X-선 회절분석 결과.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인산칼슘계 조성물의 투광성 실험도.
1 is an exemplary view of a ball milling device according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a photograph of a ball according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is an X-ray diffraction analysis result according to the ball milling time according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is an X-ray diffraction analysis result without ball milling according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a light transmittance experiment of the calcium phosphate-based composition according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명을 설명하기에 앞서, 종래에는 칼슘계와 인산계의 화학적 반응을 위하여 고온 조건에서 pH조절제를 사용하였으나, 본 발명에서는 칼슘계과 인산계의 화학적 반응을 위하여 상온 조건에서 pH조절제를 사용하지 않는 방법을 제시하고자 하는 것이다.Prior to explaining the present invention, conventionally, a pH adjusting agent was used at a high temperature condition for a chemical reaction between a calcium system and a phosphoric acid system, but in the present invention, a pH adjusting agent was not used at a room temperature condition for a chemical reaction between a calcium system and a phosphoric acid system. It is to suggest a method.

즉 본 발명의 인산칼슘계 조성물은 Ca2+ 이온함유 수용액에 인산을 함유한 수용액의 첨가로 합성된 합성반응물을 볼 밀링(ball milling)하여 분말 형태의 인산칼슘계 조성물을 제조하는 것이 특징이다.That is, the calcium phosphate-based composition of the present invention is characterized by preparing a calcium phosphate-based composition in powder form by ball milling a synthetic reaction product synthesized by adding an aqueous solution containing phosphoric acid to an aqueous solution containing Ca 2+ ions.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같은바, 인산칼슘계 조성물은 제1단계(S1), 제2단계(S2) 및 제3단계(S3)을 통하여 제조될 수 있으며, 아래에서 그 과정을 더욱 상세하게 설명해보고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail as follows, the calcium phosphate-based composition is the first step (S1), the second step (S2) and the third step (S3) It can be manufactured through, and the process will be described in more detail below.

단, 인산칼슘계 조성물 제조시 별도의 온도조절을 하지 않고, 모든 공정은 상온에서 수행된다.However, when preparing the calcium phosphate-based composition, there is no separate temperature control, and all processes are performed at room temperature.

먼저, 제1단계는 칼슘(Ca)을 포함한 칼슘 수용액 및 인(P)을 포함한 인산 수용액을 준비하는 단계이다. (S1)First, the first step is to prepare an aqueous calcium solution containing calcium (Ca) and an aqueous phosphoric acid solution containing phosphorus (P). (S1)

우선 본 발명을 통해 제조하고자 하는 인산칼슘(Calcium phosphate, CP)계 조성물은 수산화아파타이트(hydroxyapatite, HAp, Ca10(PO4)6(OH)2, Ca/P: 1.67), beta-tricalcium phosphate, β-TCP, Ca3(PO4)2, Ca/P: 1.5) 및 dicalcium phosphate dihydrate(DCPD, CaHPO4.2H2O, Ca/P: 1.0)와 같은 Ca의 phosphates들과 hydrogen phosphates 및 hydroxides들이며, 단일 조성이거나 이들 조성이 혼합된 조성들이다.First of all, the calcium phosphate (CP)-based composition to be prepared through the present invention includes hydroxyapatite, HAp, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , Ca/P: 1.67), beta-tricalcium phosphate, Ca phosphates and hydrogen phosphates and hydroxides such as β-TCP, Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca/P: 1.5) and dicalcium phosphate dihydrate (DCPD, CaHPO 4 .2H 2 O, Ca/P: 1.0) , Or a mixture of these compositions.

칼슘(Ca)의 경우, Ca(OH)2를 사용하거나 CaO(물과 만나 Ca(OH)2 형성), CaCO3(산과의 접촉으로 CO2 기화 및 Ca(OH)2 형성), Ca의 기타 수용성 염류 또는 알콕시드 같은 Ca을 포함하고 있는 원료를 이용하여 수용액 중 Ca2+ 형태를 제공할 수 있으면 원료사용에 제한이 없다.In the case of calcium (Ca), Ca(OH) 2 is used, or CaO (measures Ca(OH) 2 to form water), CaCO 3 (to vaporize CO 2 and to form Ca(OH) 2 upon contact with acid), other of Ca If a Ca 2+ form in an aqueous solution can be provided using a raw material containing Ca such as water-soluble salts or alkoxides, there is no limitation on the use of the raw material.

참고로, 칼슘의 농도는 수용액 중 0.3~1.5M이 되도록 하는 것이 바람직하다. 만약 칼슘 농도가 수용액 중 0.3M 미만이면 인산칼슘계 조성물로부터 수득되는 분말 양이 적을 우려가 있고, 1.5M을 초과하면 인산 수용액과의 반응 효율이 좋지 못하므로, 수용액 중 칼슘 농도가 0.3~1.5M이 되도록 하는 것은 중요한 의미를 가진다.For reference, it is preferable that the concentration of calcium is 0.3 to 1.5M in an aqueous solution. If the calcium concentration is less than 0.3M in the aqueous solution, there is a concern that the amount of powder obtained from the calcium phosphate-based composition is small, and if it exceeds 1.5M, the reaction efficiency with the aqueous phosphoric acid solution is poor, so the calcium concentration in the aqueous solution is 0.3 to 1.5M. Being able to do this is important.

인(P)의 경우, 수용액에서 산성을 띠는 인산(H3PO4) 수용액을 이용하거나 아인산(H3PO3), 하이포아인산(H3PO2)을 이용할 수 있다. 인 공급을 위한 인산은 수용액(주로 85%로 시판) 그대로 사용하거나, 강알칼리(Ca(OH)2)에 강산(H3PO4)이 혼합되는 과정에서 격렬한 반응을 중화시켜주기 위해 증류수에 희석하여 사용할 수 있는데, 정해진 Ca/P 몰 비율에 맞게 공급되도록 하는 것이 바람직하다. 단, 별도의 여과세척이 필요한 원소는 사용하지 않는 것이 바람직하다.In the case of phosphorus (P), an aqueous solution of phosphoric acid (H 3 PO 4 ), which is acidic in the aqueous solution, or phosphorous acid (H 3 PO 3 ) or hypophosphorous acid (H 3 PO 2 ) may be used. Phosphoric acid for phosphorus supply is used as an aqueous solution (mainly commercially available at 85%), or diluted in distilled water to neutralize the violent reaction in the process of mixing strong acid (H 3 PO 4 ) with strong alkali (Ca(OH) 2 ) Although it can be used, it is preferable to supply it in accordance with a prescribed Ca/P molar ratio. However, it is desirable not to use elements that require separate filtration washing.

이처럼 원하는 조성을 얻기 위하여 Ca/P 몰 비율을 결정하는 것은 중요하다할 것이다. 앞서 기술했다시피, 수산화아파타이트의 경우 Ca/P 몰 비는 1.67이고, β-TCP의 경우 Ca/P 몰 비는 1.5이며, DCPD의 경우 Ca/P 몰 비는 1.0이다.It will be important to determine the Ca/P molar ratio to obtain the desired composition. As described above, the molar ratio of Ca/P for apatite hydroxide is 1.67, the molar ratio of Ca/P for β-TCP is 1.5, and the molar ratio of Ca/P for DCPD is 1.0.

이러한 인산칼슘계 조성물의 합성 준비를 하는데 있어서, 제1단계에서는 칼슘을 공급하는 물질로 수산화칼슘(calcium hydroxide, Ca(OH)2)의 수용액과, 인을 공급하는 물질로 인산(phosphoric Acid, H3PO4)의 수용액을 준비하게 된다.In preparing the synthesis of the calcium phosphate-based composition, in the first step, an aqueous solution of calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) as a substance supplying calcium and phosphoric acid (H 3) as a substance supplying phosphorus An aqueous solution of PO 4 ) is prepared.

예를 들어, 증류수에 Ca+2 이온함유 원료(예컨대, 분말상태)를 혼합하고 교반한다. 이러한 증류수에 섞인 Ca+2 이온함유 원료는 증류수에 완전히 녹은 용액 상태로 형성될 수 있으나, 충분한 교반이 이루어지지 않아 분말 형태로 남아있어도 제3단계의 볼 밀링과정에서 완전히 반응되면서 균질한 반응이 유도되기 때문에 공정시간이 단축될 수 있다.For example, Ca + 2 ion-containing raw materials (eg, powder) are mixed with distilled water and stirred. The Ca +2 ion-containing raw material mixed in the distilled water may be formed in a completely dissolved solution state in distilled water, but a homogeneous reaction is induced as it is completely reacted in the ball milling process of the third step even if it remains in powder form due to insufficient stirring. Process time can be shortened.

다음으로, 제2단계는 칼슘 수용액이 수용된 용기(140)에 인산 수용액을 첨가하여 합성반응물을 형성하는 단계이다. (S2)Next, the second step is a step of forming a synthetic reaction product by adding an aqueous phosphoric acid solution to the container 140 containing the aqueous calcium solution. (S2)

말하자면, 제2단계는 인산칼슘계 조성물을 합성할 때 pH조절제를 포함한 어떠한 첨가제도 사용하지 않고, 상온(room temperature) 조건 하에서 Ca(OH)2 수용액 및 H3PO4 수용액의 Ca/P 몰 비율(1.0~1.7)에 의해서만 칼슘 수용액에 인산 수용액이 혼합될 수 있도록 하는 단계이다.That is, the second step does not use any additives including a pH adjusting agent when synthesizing the calcium phosphate-based composition, and the Ca/P molar ratio of Ca(OH) 2 aqueous solution and H 3 PO 4 aqueous solution under room temperature conditions It is a step to allow the aqueous solution of phosphoric acid to be mixed with the aqueous calcium solution only by (1.0 to 1.7).

이때 인의 공급원인 산성상태의 인산 수용액은 추후 제3단계에서 볼 밀링을 통해 추가 반응이 이루어질 수 있기 때문에 제2단계에서 빠른 투입이 가능하다.At this time, since the acidic phosphoric acid aqueous solution, which is a source of phosphorus, can be additionally reacted through ball milling in a third step, it is possible to rapidly input in a second step.

특히, 기존에는 Ca(OH)2와 H3PO4의 반응에서 H3PO4의 양에 따라 pH의 변수가 생기곤 하였는데, pH가 낮을 때는 NaOH와 같은 별도의 pH조절제를 첨가하여 pH를 높이는 과정을 수행하였다.In particular, in the past, in the reaction of Ca(OH) 2 and H 3 PO 4 , a variable of pH was used depending on the amount of H 3 PO 4. When the pH is low, a pH is increased by adding a separate pH adjusting agent such as NaOH. The process was carried out.

하지만 이러한 경우 용액 내에서 발생되는 불순물(예컨대, Na)로 인해 필터링 과정을 추가적으로 거쳐야 하기 때문에 추가 장치로 공정이 복잡해지거나, 증류수를 충분히 사용하지 않으면 순도에 문제가 생기기도 하였다. 더구나 NaOH를 사용하지 않으려면 H3PO4 첨가가 빠를 경우 국부적으로 심한 pH 저하가 발생하여 원하지 않는 상이 형성될 가능성이 있으므로 굉장히 천천히 투입해야 하나, 이런 경우엔 대량생산에 불리하기 때문에 비효율적이었다.However, in this case, due to impurities generated in the solution (for example, Na), the filtering process has to be additionally performed, so the process is complicated with an additional device, or there is a problem in purity if distilled water is not sufficiently used. Moreover, in order not to use NaOH, if the addition of H 3 PO 4 is fast, a severe pH drop may occur locally and an unwanted phase may be formed, so it must be added very slowly, but in this case, it was inefficient because it was disadvantageous for mass production.

이를 개선하고자, 본 발명에서는 Ca(OH)2가 물에 첨가되면 물에서 OH가 녹으면서 pH가 자체적으로 높아지는 자체 발열로 인해 상온에서 합성이 가능하게 된다.In order to improve this, in the present invention, when Ca(OH) 2 is added to water, it is possible to synthesize at room temperature due to self-heating, in which the pH itself increases while the OH is dissolved in water.

마지막으로, 제3단계는 상온(room temperature) 조건 하에서 합성반응물을 볼 밀링(ball milling)함으로써, 분말 형태의 인산칼슘계 조성물을 수득하는 단계이다. (S3)Finally, the third step is a step of obtaining a calcium phosphate-based composition in powder form by ball milling the synthetic reactant under room temperature conditions. (S3)

앞서 제1단계에서 설명했다시피, 본 발명을 통해 제조하고자 하는 인산칼슘(CP, Calcium phosphate)계 조성물은 수산화아파타이트(hydroxyapatite, HAp, Ca10(PO4)6(OH)2, Ca/P: 1.67), beta-tricalcium phosphate(β-TCP, Ca3(PO4)2, Ca/P:1.5) 및 dicalcium phosphate dihydrate(DCPD, CaHPO4.2H2O, Ca/P: 1)들이다.As described in the first step, the calcium phosphate (CP)-based composition to be prepared through the present invention is hydroxyapatite, HAp, Ca 10 (PO 4 )6(OH) 2 , Ca/P: 1.67 ), beta-tricalcium phosphate (β-TCP, Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca/P:1.5) and dicalcium phosphate dihydrate (DCPD, CaHPO 4 .2H 2 O, Ca/P: 1).

Ca/P의 몰 비율이 1.5~1.67 사이에선 결정질 HAp와 비정질 β-TCP가 섞인 분말이 얻어질 수 있고, Ca/P의 몰 비율을 1.67로 하였을 때 HAp의 반응성이 높아 순수한 결정질의 HAp가 손쉽게 합성 가능하다.When the Ca/P molar ratio is between 1.5 and 1.67, a powder containing crystalline HAp and amorphous β-TCP can be obtained, and when the Ca/P molar ratio is 1.67, HAp reactivity is high, making pure crystalline HAp easy. Synthesizable.

말하자면, 제3단계에서는 상온 조건 하에서 볼 밀링을 통해 분말 형태의 인산칼슘계 조성물 합성이 완료되는 것이 특징인데, 제2단계에서 인산칼슘계 조성물이 합성될 때 pH조절제를 포함한 어떠한 첨가제도 사용하지 않고, Ca(OH)2 수용액 및 H3PO4 수용액의 Ca/P 조절에 의해서만 조절되도록 함으로써, 하기의 [식 1] 및 [식 2]와 같은 합성 반응 후 부산물(또는 불순물)이 오직 물(H2O)만 생성되기 때문에 여과 및 세척같은 후처리 공정이 필요하지 않게 된다.In other words, the third step is characterized in that the synthesis of the powdered calcium phosphate-based composition is completed through ball milling under room temperature conditions. When the calcium phosphate-based composition is synthesized in the second step, no additives including pH adjusting agents are used. , By controlling only Ca/P control of Ca(OH) 2 aqueous solution and H 3 PO 4 aqueous solution, by-products (or impurities) after synthesis reaction as shown in [Formula 1] and [Formula 2] are only water (H Since only 2 O) is produced, post-treatment processes such as filtration and washing are not necessary.

[식 1] 10Ca(OH)2 + 6H3PO4 → Ca10(PO4)6(HAp) + 18H2O[Equation 1] 10Ca(OH) 2 + 6H 3 PO 4 → Ca 10 (PO 4 ) 6 (HAp) + 18H 2 O

[식 2] 3Ca(OH)2 + 2H3PO4 → Ca3(PO4)2(TCP) + 6H2O[Equation 2] 3Ca(OH) 2 + 2H 3 PO 4 → Ca 3 (PO 4 ) 2 (TCP) + 6H 2 O

하지만 종래에는 [식 1] 및 [식 2]와 같은 반응을 통한 수용액 합성 과정에서 원료들간의 반응 유도시 불순물 상의 형성을 방지하기 위해 H3PO4의 투입속도(8.0 ml/min 이하)가 낮아야 하고, pH 조절 반응 후에도 그 유지시간이 24시간 이상으로 길어야 비로소 원하는 조성이 합성된다는 단점이 있다.However, in the prior art, in order to prevent formation of an impurity phase when inducing reactions between raw materials in the process of synthesizing an aqueous solution through the reactions of [Formula 1] and [Formula 2], the input rate of H 3 PO 4 should be low (8.0 ml/min or less) And, even after the pH adjustment reaction, there is a disadvantage that the desired composition is synthesized only when the holding time is longer than 24 hours.

또한 반응시 국부적 pH의 변화로 불균일한 합성이 발생하므로 NaOH 등을 사용하여 용액의 pH를 12 이상으로 유지시킴으로써 합성 후 Na같은 불필요한 성분들을 없애기 위한 오랜 여과 및 세척과정이 필요하게 된다는 단점도 있다.In addition, since a non-uniform synthesis occurs due to a change in the local pH during the reaction, there is a disadvantage that a long filtration and washing process is required to remove unnecessary components such as Na after synthesis by maintaining the pH of the solution with NaOH or the like.

이런 단점을 해소하고자, 본 발명의 제3단계에서는 볼 밀링과정을 통해 합성이 이루어지므로, H3PO4의 투입속도에 제한이 없어 반응속도를 빠르게 할 수 있을 뿐만 아니라, 수산화칼슘 수용액에 인산 수용액 투입 후 바로 완전한 반응을 일으킬 수 있다.In order to solve this shortcoming, in the third step of the present invention, synthesis is performed through a ball milling process, and thus there is no limitation on the input speed of H 3 PO 4 , so that the reaction rate can be increased and the aqueous solution of calcium phosphate is added to the aqueous calcium hydroxide solution. Immediately afterwards, it can cause a complete reaction.

이처럼 제3단계에서 볼 밀링을 수행할 수 있기 때문에 균일 합성을 유도할 수 있어 추가적인 pH조절제가 필요하지 않음에 따라, 볼 밀링 후 여과세척과정이 별도로 필요하지 않고, 볼 밀링 후 수분을 건조만 시키면 원하는 분말 형태의 인산칼슘계 조성물을 얻게 되는 것이다.Since ball milling can be performed in the third step, it is possible to induce uniform synthesis, so no additional pH adjusting agent is required, so there is no need for a filtration and washing process after ball milling. It is to obtain a desired composition in the form of a powder of calcium phosphate.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 밀링장치(100)의 예시도이다. 도 1을 참조하면, 회전되고 있는 한 쌍의 롤러(120) 사이에 수산화칼슘 수용액에 인산 수용액이 혼합된 합성반응물이 수용된 용기(140)를 볼 밀링하는 모습을 예시적으로 나타낸 것임을 알 수 있다.1 is an exemplary view of a ball milling apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, it can be seen that a ball milling of a container 140 containing a synthetic reactant in which a phosphate aqueous solution is mixed with an aqueous calcium hydroxide solution between a pair of rollers 120 being rotated is exemplified.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼(B)의 사진이다. 도 2를 참조하면, 수산화칼슘 수용액과 인산 수용액이 혼합된 합성반응물이 수용된 용기(140) 내부에 투입되는 세라믹볼(B)의 사진을 나타낸 것임을 알 수 있다.2 is a photograph of a ball B according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, it can be seen that a photograph of a ceramic ball (B) is introduced into a container 140 in which a synthetic reactant in which a calcium hydroxide aqueous solution and a phosphoric acid aqueous solution are mixed is accommodated.

즉 볼 밀링과정은 세라믹볼(B)이 투입된 용기(140)를 회전시켜 볼(B)들 간의 마찰(전단력)과 볼(B)의 회전(tumbling)으로, 낙하시 충돌을 통한 합성분말의 분쇄로 균일/균질한 혼합효과와, 미반응된 원료들의 확산거리가 짧아져 합성반응이 빠른 시간 안에 이루어질 수 있도록 한다.That is, the ball milling process is the friction (shear force) between the balls (B) and the tumbling of the balls (B) by rotating the container (140) into which the ceramic balls (B) are injected, and crushing of the synthetic powder through collision when falling. The uniform/homogeneous mixing effect and the diffusion distance of unreacted raw materials are shortened, so that the synthesis reaction can be achieved in a short time.

또한 이러한 볼(B)들에 의한 충격은 온도상승, 압력증가 및 전자방출 등을 일으킬 수 있어 추가적인 기계화학적 반응을 유도할 수 있도록 한다.In addition, the impact of these balls (B) can cause temperature rise, pressure increase, and electron emission, thereby inducing additional mechanochemical reactions.

이처럼 Ca/P 몰 비율에 맞게 혼합된 수용액은 유지시간을 별도로 거칠 필요없이 곧바로 볼 밀링을 위한 용기(140)에 담겨지는데, 이때 용기(140)로 투입되는 볼(B)은 합성반응물의 부피 대비 20~40의 vol%로 첨가되는 것이 좋다.The aqueous solution mixed according to the Ca/P molar ratio is contained in the container 140 for ball milling without having to go through a holding time separately, wherein the ball B introduced into the container 140 is compared with the volume of the synthetic reactants. It is good to add it in 20-40 vol%.

만약 볼(B)이 합성반응물의 부피 대비 20vol% 미만으로 투입되면 반응이 충분히 이루어지지 않아 불순물 상의 peak가 없어지지 않을 뿐만 아니라 그 효율이 낮다. 반면 볼(B)이 합성반응물의 부피 대비 40vol%가 초과되게 투입되면 그 이하의 볼(B)을 투입한 경우와 비교하여 더 탁월한 효과가 나타나지 않을 뿐만 아니라, 볼(B)을 많이 넣는다고해서 효율이 좋은 것은 아니기 때문에 볼(B)은 합성반응물의 부피 대비 20~40의 vol%(바람직하게는 20~30 vol%, 더욱 바람직하게는 25~27vol%)로 투입되는 것이 바람직하다.If the ball (B) is added in an amount of less than 20 vol% compared to the volume of the synthetic reactant, the reaction is not sufficiently performed so that the peak on the impurity phase does not disappear and the efficiency is low. On the other hand, if the ball (B) is added in excess of 40 vol% compared to the volume of the synthetic reactant, it will not show more excellent effect as compared with the case where the ball (B) or less is added, and that the ball (B) is added a lot Since the efficiency is not good, the ball (B) is preferably added at 20-40 vol% (preferably 20-30 vol%, more preferably 25-27 vol%) to the volume of the synthetic reactants.

그리고 볼 밀링은 2~24시간 동안 이루어지는 것이 좋은데, 2시간 미만으로 볼 밀링하면 불순물의 peak가 사라지지않고 잔존하게 되며, 24시간을 초과하여 볼 밀링해도 상관은 없으나 굳이 24시간 이상으로 볼 밀링하지 않아도 인산칼슘계 조성물을 얻을 수 있기 때문에 24시간을 초과하여 볼 밀링할 필요는 없다. 바람직하게는 6~18시간(더욱 바람직하게는, 6~12시간) 동안 볼 밀링하는 것이 좋다.Also, it is recommended that ball milling is performed for 2 to 24 hours. If the ball is milled for less than 2 hours, the peaks of impurities do not disappear and remain, and ball milling for more than 24 hours does not matter, but ball milling is not required for more than 24 hours. It is not necessary to perform ball milling for more than 24 hours since the calcium phosphate-based composition can be obtained. It is preferable to perform ball milling for 6 to 18 hours (more preferably, 6 to 12 hours).

이렇게 볼 밀링을 완료한 후 용기(140)로부터 볼(B)을 분리해낸 후 남은 물질을 건조시킴으로써, 분말 형태의 인산칼슘계 조성물을 얻을 수 있게 된다.After completing the ball milling in this way, the ball (B) is separated from the container 140 and then the remaining material is dried, thereby obtaining a calcium phosphate-based composition in powder form.

여기서 볼 밀링은 합성용기 안에 볼을 넣어서 기계적 반응을 시키는 모든 도구를 말하며, 합성용기의 형태나 합성용기를 진동이나 회전시키는 방식에 제한받지 않는다.Here, ball milling refers to all tools for mechanical reaction by placing a ball in a synthetic container, and is not limited by the shape of the synthetic container or the method of vibrating or rotating the synthetic container.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

<실시예 1><Example 1>

인산칼슘계 조성물인 수산화아파타이트(hydroxyapatite, HAp, Ca10(PO4)6(OH)2, Ca/P: 1.67)를 제조하기 위한 과정은 다음과 같다.The process for preparing a calcium phosphate-based composition, hydroxyapatite, HAp, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , Ca/P: 1.67) is as follows.

교반기가 부착되어 있는 1 liter의 반응기에 225ml의 증류수를 넣고 백색분말상태의 Ca(OH)2 74.1g을 투입하여 20분 동안 교반한다. 이어서 69.4g의 85% H3PO4 수용액에 격렬한 반응을 중화시켜주기 위한 50ml의 증류수를 추가한 인산 수용액을 제조한 후, 교반되고있는 Ca(OH)2 수용액에 20분 이내에 모두 첨가한다.In a 1 liter reactor with a stirrer, 225 ml of distilled water is added, and 74.1 g of white powdered Ca(OH) 2 is added and stirred for 20 minutes. Subsequently, an aqueous phosphoric acid solution was added to which 50 ml of distilled water was added to neutralize the vigorous reaction in 69.4 g of 85% H 3 PO 4 aqueous solution, and then added to the stirred Ca(OH) 2 aqueous solution within 20 minutes.

이렇게 제조된 합성반응물을 그대로 볼 밀링하여 추가적인 교반 및 혼합을 실시하였다. 이때 볼의 개수는 60개로, 합성반응물의 부피 대비 27vol% 이상 되도록 첨가하여 추가적인 반응과정을 거친 것이다.The prepared synthetic reactants were subjected to ball milling as they were, and additional stirring and mixing were performed. At this time, the number of balls is 60, which is added to be 27 vol% or more based on the volume of the synthetic reactants, and then undergoes an additional reaction process.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 볼 밀링 시간에 따른 X-선 회절분석 결과이다. 도 3을 참조하면, 상기의 실시예 1에 따라 제조된 HAp의 볼 밀링 시간에 따른 합성과정을 X-선 회절분석 결과로 나타낸 것임을 알 수 있다.3 is an X-ray diffraction analysis result according to the ball milling time according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to Figure 3, it can be seen that the synthesis process according to the ball milling time of the HAp prepared according to Example 1 above is shown as an X-ray diffraction analysis result.

예를 들어, 도 3의 a에서와 같이 6시간 볼 밀링을 통하여 결정질 단일상의 HAp로 합성이 완료됨을 확인할 수 있다. 그리고 18시간 볼 밀링을 통하여 합성된 HAp의 peak도 확인할 수는 있는데, 굳이 18시간까지 볼 밀링을 하지 않아도 HAp의 peak가 나옴을 알 수 있다.For example, as shown in FIG. 3 a, it can be confirmed that synthesis was completed with HAp of a crystalline single phase through ball milling for 6 hours. In addition, the peak of HAp synthesized through ball milling for 18 hours can be confirmed, but the peak of HAp appears even if ball milling is not performed until 18 hours.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 볼 밀링을 하지 않은 X-선 회절분석 결과이다. 도 4를 참조하면, 실시예 1에 따라 제조되는 HAp를 볼 밀링을 거치지 않고 고온에서 가열함에 따른 합성과정을 X-선 회절분석 결과로 나타낸 것임을 알 수 있다.4 is an X-ray diffraction analysis result without ball milling according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, it can be seen that the HAp prepared according to Example 1 is a result of X-ray diffraction analysis showing the synthesis process by heating at a high temperature without going through ball milling.

즉 도 4에서는 6시간의 볼 밀링을 통해 손쉬운 합성이 가능한 HAp가 볼 밀링을 하지 않은 경우의 X-선 회절분석 결과를 나타낸 것으로, 도 4의 DCPD와 b는 수산화아파타이트(HAp)를 합성하기 위한 본 실시예에서 원하는 물질이 아니고, 500℃ 이상 가열해야 peak가 조금씩 생성되기 시작함을 알 수 있다. 그리고 도 4의 c에서와 같이 900℃ 정도 되어야 원하는 HAp peak들이 보이며, 순수한 HAp만을 합성하기 위해서는 1,100℃ 이상 가열해야 함을 알 수 있다.That is, FIG. 4 shows the results of X-ray diffraction analysis when HAp, which can be easily synthesized through ball milling for 6 hours, does not perform ball milling, and DCPD and b of FIG. 4 are used to synthesize hydroxyapatite (HAp). It can be seen that this is not the desired material in this embodiment, and that peaks begin to be formed little by little when heated to 500°C or higher. In addition, it can be seen that the desired HAp peaks can be seen only at about 900°C as in c of FIG. 4, and in order to synthesize only pure HAp, it must be heated to 1,100°C or higher.

내용인즉 빠른 용액 투입에 의한 본 실시예에서 합성을 원하지 않는 DCPD 상같은 불순물 상을 형성시키고, 이러한 불순물 상은 불 밀링을 통해 쉽게 없어지고, 원하는 HAp만을 얻을 수 있다. 반면, 볼 밀링을 거치지 않을 경우 이러한 불순물 상은 쉽게 없어지지 않고 고온에서 열처리해야만 없어지면서 원하는 HAp를 얻을 수 있게 되는 것이다. 이에 따라 상온 조건 하에서 진행되는 본 발명은 중요한 의미가 있다 할 것이다.In the present example by the rapid solution injection, an impurity phase such as a DCPD phase that is not desired to be synthesized is formed, and this impurity phase is easily eliminated through fire milling, and only desired HAp can be obtained. On the other hand, when the ball milling is not performed, these impurity phases are not easily removed, and only when heat treatment is performed at a high temperature, the desired HAp can be obtained. Accordingly, the present invention proceeding under room temperature conditions will have an important meaning.

<실시예 2><Example 2>

수산화아파타이트(hydroxyapatite, HAp, Ca10(PO4)6(OH)2, Ca/P: 1.67)와 beta-tricalcium phosphate(β-TCP, Ca3(PO4)2, Ca/P: 1.5)가 혼합된 조성물을 제조하기 위한 과정은 다음과 같다.Hydroxyapatite (HAp, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , Ca/P: 1.67) and beta-tricalcium phosphate (β-TCP, Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca/P: 1.5) The process for preparing the mixed composition is as follows.

교반기가 부착되어 있는 1 liter 반응기에 225ml의 증류수를 넣고 Ca(OH)2 74.1g을 투입하고 20분 동안 교반한다. 이어서 77.3g의 85% H3PO4 수용액에 50ml 증류수를 추가한 인산 수용액을 제조한 후, 교반하고 있는 Ca(OH)2 수용액에 20분 이내로 모두 첨가한다.In a 1 liter reactor with a stirrer, 225 ml of distilled water is added and 74.1 g of Ca(OH) 2 is added and stirred for 20 minutes. Subsequently, a phosphoric acid aqueous solution in which 50 ml of distilled water is added to a 77.3 g of 85% H 3 PO 4 aqueous solution is prepared, and then added to the stirred Ca(OH) 2 aqueous solution within 20 minutes.

이렇게 제조된 합성반응물을 그대로 볼 밀링하여 추가적인 교반 및 혼합을 실시하였고, 이때 볼의 개수는 60개로 합성반응물의 부피 대비 27vol% 이상 첨가하여 추가적인 반응과정을 거쳤다.The prepared synthetic reactants were ball-milled as they were, and additional agitation and mixing were performed. At this time, the number of balls was 60, and 27 vol% or more of the synthetic reactants were added to the mixture to undergo additional reaction.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인산칼슘계 조성물의 투광성 실험도이다. 도 5는 인산칼슘계 조성물을 뼈 대체용으로 사용할 때 적용하는 소결방식을 택하여 투광성을 확인하기 위한 것으로, 도 5-(a)는 실시예 1을 통해 제조된 분말을 펠릿(pellts) 형태로 만들어 1,100℃로 2시간 동안 소결한 다음 투광성을 나타낸 것이고, 도 5-(b)는 실시예 2를 통해 제조된 분말을 펠릿(pellts) 형태로 만들어 1,100℃로 2시간 동안 소결한 다음 투광성을 나타낸 것이다.5 is a light transmittance experimental diagram of a calcium phosphate-based composition according to a preferred embodiment of the present invention. 5 is to check the light transmittance by selecting the sintering method applied when using a calcium phosphate-based composition for bone replacement, Figure 5 (a) is a powder prepared in Example 1 in the form of pellets (pellts) It was made and sintered at 1,100°C for 2 hours, and then showed light transmittance. FIG. 5-(b) shows the light transmittance after sintering at 1,100°C for 2 hours by making the powder prepared through Example 2 into pellets. will be.

즉 입자가 큰 일반적인 분말을 사용한 경우에 얻을 수 없는 저온에서 투광성을 가지는 우수한 소결특성의 소결체를 얻을 수 있는 것인바, 실시예 1 및 실시예 2를 통해 30nm 정도 크기의 1차입자들이 뭉쳐진 2차입자로 1,100℃에서도 소결이 잘되어 투광성이 우수함을 의미하는 것이라 할 수 있다.That is, it is possible to obtain a sintered body having excellent sintering characteristics with light transmission at a low temperature that cannot be obtained when a general powder with large particles is used. As examples 1 and 2, primary particles having a size of about 30 nm are aggregated as secondary particles. It can be said that sintering is good even at 1,100°C, which means that the light transmittance is excellent.

이처럼 본 발명의 인산칼슘계 조성물은 상온 조건 하에서 합성이 단순하면서 빠른 공정을 적용하여 대량생산이 가능하고, 반응성이 뛰어난 미세한 분말이 간편하게 얻어지는 효과가 있다. 또한 수용액을 사용함에 따라 반응되는 생성물도 물(H2O)이어서 추가적인 정제공정이 필요하지 않고도 다양한 조성을 가진 분말의 제조가 가능한 효과가 있다.As described above, the calcium phosphate-based composition of the present invention has an effect of easily obtaining a fine powder having excellent reactivity and being capable of mass production by applying a simple process while being simple to synthesize under normal temperature conditions. In addition, the product to be reacted by using an aqueous solution is water (H 2 O), so it is possible to produce powders having various compositions without the need for an additional purification process.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention.

따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments.

본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims, and all technical ideas within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 볼 밀링장치
120: 롤러
140: 용기
B: 볼
100: ball milling device
120: roller
140: courage
B: Ball

Claims (6)

수산화칼슘을 용해시킨 수산화칼슘 수용액과, 인을 포함하는 인산 수용액을, 칼슘(Ca)과 인(P)의 몰 비가 1.67이 되도록 각각 제조하는 제1단계;
상기 수산화칼슘 수용액과 상기 인산 수용액을 상기 제1단계 직후 혼합하여 반응시킴으로써 합성반응물을 제조하는 제2단계; 및
상기 합성반응물을 상기 제2단계 직후 상온에서 2 내지 12시간 볼 밀링(ball milling)하여 결정질 단일상의 수산화아파타이트(hydroxyapatite) 나노분말을 수득하는 제3단계;를 포함하여 이루어지고,
상기 제2단계는 pH조절제의 첨가없이 이루어지며,
상기 제3단계에서는,
상기 합성반응물의 부피 대비 볼(ball)을 20 내지 40의 vol%로 첨가한 후 볼 밀링(ball milling)하는 것을 특징으로 하는,
상온에서 결정질 수산화아파타이트 나노분말을 제조하는 인산칼슘계 조성물의 제조방법.
A first step of preparing an aqueous calcium hydroxide solution in which calcium hydroxide is dissolved and an aqueous phosphoric acid solution containing phosphorus so that the molar ratio of calcium (Ca) and phosphorus (P) is 1.67;
A second step of preparing a synthetic reactant by mixing and reacting the aqueous calcium hydroxide solution with the aqueous phosphoric acid solution immediately after the first step; And
And a third step of obtaining the hydroxyapatite nanopowder of the crystalline single phase by ball milling the synthetic reactant at room temperature for 2 to 12 hours immediately after the second step.
The second step is made without the addition of a pH adjusting agent,
In the third step,
Characterized in that the ball milling (ball milling) after adding the ball to the volume of the synthetic reactant to 20 to 40 vol%,
Method for preparing a calcium phosphate-based composition for preparing crystalline apatite hydroxide nanopowder at room temperature.
삭제delete 제1항의 방법으로 제조되는 결정질 단일상의 수산화아파타이트(hydroxyapatite) 나노분말인 것을 특징으로 하는 인산칼슘계 조성물.A calcium phosphate-based composition, characterized in that it is a hydroxyapatite hydroxyapatite nanopowder prepared by the method of claim 1. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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