KR20010014781A

KR20010014781A - 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자의 형성 방법

Info

Publication number: KR20010014781A
Application number: KR1020000020904A
Authority: KR
Inventors: 나오스께 마루야마; 히로시 우메자와
Original assignee: 카나가와 치히로; 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2001-02-26
Also published as: CN1292735C; TWI256396B; JP2000302802A; CN1270807A; KR100469195B1

Abstract

본 발명은 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 제조시, 특히 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자를 형성할 때, 반응 생성물을 물로 용해하는 공정 및 산에 의해 중화 석출하는 공정에서 종래의 배치식 방법과 비교하여 처리 시간 및 장치의 설치 장소를 줄이고, 나아가 그 후의 세정 공정에서 회분을 저하시키기 쉬운 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자를 형성시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 알칼리 셀룰로오즈와 히드록시프로필화제의 반응 생성물을 물로 용해하는 공정 및 산에 의해 중화 석출하는 공정을 연속적으로 행한다.

Description

저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자의 형성 방법 {Method for Forming Low Substituted Hydroxypropyl Cellulose Particles}

본 발명은 의약품 또는 식품 분야 등에서 제제를 제조할 때, 붕괴성 또는 결합성을 부여하기 위하여 첨가하는 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈를 제조할 때의 정제 공정에서의 입자의 형성 방법에 관한 것이다.

의약품 또는 식품 분야 등의 고형 제제에 있어서, 주성분만으로 제조된 제제로는 약품을 투여해도 충분한 붕괴성을 얻지 못하여 약효가 충분히 발휘되지 않는 경우 및 결합성이 떨어지기 때문에 정제 및 과립제로 했을 때 그 형상을 유지할 수 없는 경우 등의 문제가 있다. 이러한 경우에 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈를 제제에 첨가함으로써 붕괴성 및 결합성을 부여할 수 있다.

이러한 목적으로 사용되는 것으로서, 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 이외에 칼슘 카르복시메틸셀룰로오즈, 가교 소듐 카르복시메틸셀룰로오즈, 가교 폴리비닐피롤리돈, 카르복시메틸스타치 등이 있지만, 이 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈는 비이온성이기 때문에 이온성의 약품 등과의 반응에 의해 변질이 일어나지 않는다는 등의 잇점을 갖는다.

이러한 잇점을 이용하여 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 분말과 약품 및 그 밖의 부형제 등을 건식 혼합한 후에 타정하는 방법 및 물 또는 수용성 결합제의 수용액과 혼련하여 조립함으로써 과립제를 성형하는 방법 등이 있다.

여기에서 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 제조 방법은, 펄프를 가성 소다 수용액에 침지한 후 압착함으로써 제작된 알칼리 셀룰로오즈와 프로필렌옥시드를 반응시키거나, 또는 분말상 펄프를 이소프로필알코올, tert-부틸알코올, 헥산 등의 유기 용매 중에서 가성 소다 수용액을 첨가하여 알칼리 셀룰로오즈를 제작하고, 프로필렌옥시드를 첨가하여 반응시키는 등에 의해 조 반응 생성물을 얻을 수 있다.

이어서, 이 조 반응 생성물에 물을 첨가하여 용해한 후, 잔존 알칼리를 산에 의해 중화한다. 이 중화에 의해 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자를 형성시킨다.

이 공정에서 생성되는 염 및 그 밖의 불순물을 제거하기 위해서 물 또는 열수를 사용하여 세정하고, 세정품을 압착하여 수분을 제거한 후, 건조·분쇄 등의 공정을 거쳐 최종적으로 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈를 얻을 수 있다.

종래의 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 제조 방법에서는, 배치식의 혼련 장치 또는 종형의 혼합 장치를 사용하여 조 반응 생성물을 물에 용해시키고, 그 후 산을 첨가하여 중화시킴으로써 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자를 형성시킨다. 이러한 배치식의 혼련 장치에서는 스케일을 늘릴 때, 그 장치 자체의 용적이 큰 것이 필요하여 공업적으로 처리하기 어렵다. 또한, 이 조 반응 생성물을 용해하는데 장시간이 걸려 생산성이 낮아진다. 또한, 배치식으로 입자를 형성하는 경우, 1회에 처리하는 양이 많아 장치의 혼합 능력이 그다지 높지 않기 때문에 중화시에 조대 입자가 형성되기 쉽고, 그 후의 세정에 있어서 회분을 저하시키기가 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 제조시, 특히 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자를 형성할 때 반응 생성물을 물로 용해하는 공정 및 산에 의해 중화 석출하는 공정을 연속적으로 처리함으로써 종래의 배치식의 방법과 비교하여 처리 시간 및 장치의 설치 장소를 줄이고, 나아가 그 후의 세정 공정에서 회분을 저하시키기 쉬운 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자를 형성시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자를 형성할 때 반응 생성물을 물로 용해하는 공정 및 산에 의해 중화 석출하는 공정을 연속적으로 처리함으로써 장치의 소공간(小空間)화, 처리 능력의 향상에 의해 생산 비용이 삭감되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

따라서, 본 발명은 알칼리 셀룰로오즈와 히드록시프로필화제의 반응 생성물을 물로 용해하는 공정 및 산에 의해 중화 석출하는 공정을 연속적으로 행하는 것을 포함하는 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자의 형성 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈로서는, 글루코오스 단위 (C₆H_l0O₅) 당 히드록시프로폭실기의 치환 몰수가 0.1 내지 0.5인 것이 바람직하다. 히드록시프로폭실기의 치환 몰수가 0.1 미만이면 목적하는 결합성을 나타내지 않고, 0.5를 초과하면 목적하는 붕괴성을 나타내지 않으며, 성형된 정제 등의 제제 붕괴 시간이 길어진다.

본 발명에서는 원료인 펄프를 10 내지 50 중량%의 가성 소다 수용액에 침지한 후, 압착함으로써 제작된 알칼리 셀룰로오즈와 프로필렌옥시드를 20 내지 90 ℃에서 약 2 내지 8시간 반응시키거나, 또는 분말상 펄프를 이소프로필알코올, tert-부틸알코올, 헥산 등의 유기 용제 중에서 가성 소다 수용액을 첨가하여 알칼리 셀룰로오즈를 제작하고 프로필렌옥시드, 프로필렌클로로히드린 등의 히드록시프로필화제를 첨가하여 반응시키는 등의 공지된 기술에 의해 조 반응 생성물을 얻을 수 있다.

본 발명에서는 연속 혼련 장치를 사용하여 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 조 반응 생성물을 정량적으로 이 연속 혼련 장치에 공급하면서, 소정의 용해비가 되도록 이 조 반응 생성물에 물을 정량적으로 공급하여 연속 용해시키고, 이동중인 용해액에 용액 중에 함유된 가성 소다량과 당량이 되도록 산의 첨가 속도를 조정하여 중화한다. 이 균형이 어긋나면 미중화된 석출물이 배출되어 제품의 열화 및 그 후의 세정이 불가능하게 된다.

물의 투입구는 조 반응 생성물의 공급구 근방에 설치하는 것이 바람직하다.

산의 공급구는 한군데 또는 두군데 이상일 수 있고, 가성 소다와 당량의 산을 분할하여 첨가할 수 있다. 사용하는 기계 종류 또는 제조하는 품종에 따라 차이는 있지만, 산 투입구는 조 반응 생성물의 용해가 완료된 곳에 설치하는 것이 바람직하다. 조 반응 생성물의 용해가 불충분한 곳에 산이 투입되면 미중화물이 배출되어, 그 후의 세정이 곤란해지기 때문이다. 조 반응 생성물의 용해가 완료되었는지의 여부는 조 반응 생성물이 균일하게 분산 또는 용해된 것을 기준으로 결정되며, 구체적으로는 육안 확인 등의 방법에 따른다.

이러한 연속 혼련 장치는 배치식 혼합 장치와 비교하여 이 조 반응 생성물을 용해 중화하는 시간을 단축할 수 있고 처리 속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 소규모 장치로 처리가 가능하여 설비 비용, 설치 장소의 축소화가 가능하다.

본 발명에 사용할 수 있는 연속 혼련 장치는, 트로프(배럴)와 패들을 포함하고 단축, 2축 등으로 이루어지는 것이 사용되지만, 혼련성이 우수한 점에서 2축형의 것이 바람직하다.

이러한 장치에서는 내장되는 패들의 조합에 의해 체류 시간 또는 혼련 상태를 조정할 수 있다. 또한, 연속 혼련 장치의 트로프 길이와 패들 직경의 비인 L/D는 5 내지 13 정도의 것을 사용할 수 있다. 5 미만에서는 용해 중화가 완전히 행해지지 않은 상태에서 배출되거나, 중화가 완전히 완료되기 전에 배출되고, 13을 초과하는 경우 과잉 혼련에 의해 제품의 중합도 저하 및 제품의 황색도가 상승하는 등의 변질이 발생한다.

패들 형상은 플랫형, 나선형 등의 여러 패들의 조합에 의해 혼련 상태를 조정할 수 있다.

또한, 연속 혼련 장치는 1대일 수도 있고, 용해용, 중화용의 2대로 나눌 수도 있다.

연속 혼련 장치의 구체예로서는, 시판품인 KRC 니더(구리모또 뎃꼬사 제조, 2축 연속 혼련 장치), 익스톨더(구리모또 뎃꼬사 제조) 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 혼련 장치는 일반적으로 혼련 장치라고 불리우는 것에 한정되지 않고, 본 발명의 목적, 작용, 효과를 실질적으로 달성할 수 있는 것이면 혼합기, 혼련 압출기 등으로 불리우는 것도 포함한다.

본 발명의 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 용해시 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 조 반응 생성물과 물의 중량비는 0.5 내지 5가 바람직하다. 또한, 이 중량비는 조 반응 생성물에 포함되는 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈를 30 내지 50 중량%로 했을 때의 값으로, 조 반응 생성물은 그 밖에 가성 소다, 물, 반응 부생성물 등을 포함한다.

중량비 0.5 미만에서는 용해가 불충분하여, 그 후 중화할 때 균일하게 중화할 수 없다. 또한, 5를 초과하면 중화 생성물의 함수율이 너무 높아져 그 후의 세정, 건조 공정에서 부하가 상승한다.

또한, 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 용해 중화시 온도는 40 내지 80 ℃가 바람직하다. 40 ℃ 미만에서 처리한 석출 입자는 그 후의 세정 공정에서 회분 저하가 나쁘고, 80 ℃를 초과하면 제품의 중합도 저하 및 제품의 황색도가 상승하는 등의 변질이 발생한다.

본 발명의 중화 공정에서 사용하는 산으로서는, 예를 들면 아세트산, 포름산, 프로피온산 등의 유기산 및 염산, 황산 등의 무기산을 들 수 있고, 그 농도는 자유롭게 선택 가능하지만 10 내지 50 중량%가 바람직하다.

그 후, 이 생성물(중화 석출물)을 물 또는 열수로 희석하여 얻어진 슬러리를 감압 여과 또는 가압 여과 등의 통상적인 방법에 따라 세정하고, 얻어진 세정물을 통상적인 방법에 따라 가압 압축에 의해 압착하여 탈수하고, 정치(靜置)식 오븐 및 유동층 건조기 등에 의해 건조한 후, 충격 분쇄기, 볼 밀 등을 사용하여 분쇄하고 최종 제품을 얻는다.

또한, 중화 석출물의 평균 입경은 용해 중화 조건에 따라 다르지만, 약 500 내지 2000 μm이다. 석출되는 입자의 크기는 중화시의 혼련 상태 또는 온도, 중화를 위한 산의 온도 등에 따라 조정할 수 있다. 따라서, 종래의 배치식의 문제였던 중화시의 조대 입자의 형성과 그 후의 세정에 의한 회분 저하의 곤란성은 본 발명에 의해 해결된다.

<실시예>

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예로 제한되는 것은 아니다.

<실시예 1>

펄프를 43 중량% 가성 소다 용액에 침지한 후, 압착하여 NaOH 22.2 중량%, 셀룰로오즈 44.8 중량%, 물 33.0 중량% 조성의 알칼리 셀룰로오즈를 얻었다. 셀룰로오즈 환산으로 350 g의 알칼리 셀룰로오즈를 5 리터 용량의 반응기에 넣고, 질소치환을 행하였다. 여기에 프로필렌옥시드를 79 g(0.226 중량부: 셀룰로오즈에 대해) 첨가하고, 쟈켓 온도 45 ℃에서 2시간, 65 ℃에서 30분 반응시켜 글루코오스 단위(C₆H₁₀O₅) 당 히드록시프로폭실기 치환 몰수 0.25의 히드록시프로필 셀룰로오즈 조 반응 생성물 857 g을 얻었다. 2축의 연속 혼련 장치(KRC 니더 S2형, 패들 직경 50 mmψ, 배럴 길이 400 mm, L/D=8, 내용적 1.2 리터, 구리모또 뎃꼬사 제조)를 사용하여 회전수 100 rpm, 쟈켓 온도 45 ℃로 조 반응 생성물을 100 g/분으로 정량 공급하면서, 조 반응 생성물에 대하여 2.25배가 되도록 물을 225 g/분으로 정량 공급하여 연속적으로 용해하였다. 그 용해액 중에 함유되는 가성 소다와 당량이 되도록 33 중량%의 아세트산을 96 g/분의 속도로 조 반응 생성물 투입구측에서 보아 배럴 길이의 1/2 되는 곳에 정량 공급하여 연속적으로 중화 석출을 행하였다. 배출된 중화 석출물은 완전히 중화되어 9분만에 전량 처리할 수 있었다. 후술하는 시험 방법으로 세정 시험을 실시하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<실시예 2>

2축의 연속 혼련 장치(KRC 니더 S2형, 패들 직경 50 mmψ, 배럴 길이 400 mm, L/D=8, 내용적 1.2 리터, 구리모또 뎃꼬사 제품)를 사용하여 회전수 100 rpm, 쟈켓 온도 50 ℃로 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 반응한 조 반응 생성물 857 g을 100 g/분으로 정량 공급하면서 조 반응 생성물에 대하여 1.5 배의 양이 되도록 물을 150 g/분으로 정량 공급하여 연속적으로 용해하였다. 그 용해액 중에 함유되는 가성 소다와 당량이 되도록 33 중량%의 아세트산 수용액을 96 g/분의 속도로 조 반응 생성물 투입구측에서 보아 배럴 길이의 1/2 되는 곳에 정량 공급하여 연속적으로 중화 석출을 행하였다. 배출된 중화 석출물은 완전히 중화되어 9분만에 전량 처리할 수 있었다. 후술하는 시험 방법으로 세정 시험을 실시하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<실시예 3>

2축의 연속 혼련 장치(KRC 니더 S2형, 패들 직경 50 mmψ, 배럴 길이 400 mm, L/D=8, 내용적 1.2 리터, 구리모토 뎃꼬사 제조)를 사용하여 회전수 100 rpm, 쟈켓 온도 60 ℃로 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 반응한 조 반응 생성물 857 g을 50 g/분으로 정량 공급하면서, 조 반응 생성물에 대하여 0.8배의 양이 되도록 물을 40 g/분으로 정량 공급하여 연속적으로 용해하였다. 그 용해액 중에 함유하는 가성 소다와 당량이 되도록 33 중량%의 아세트산 수용액을 48 g/분의 속도로 조 반응 생성물 투입구측에서 보아 배럴 길이의 1/2 되는 곳에 정량 공급하여 연속적으로 중화 석출을 행하였다. 배출된 중화 석출물은 완전히 중화되어 18분만에 전량 처리할 수 있었다. 후술하는 시험 방법으로 세정 시험을 실시하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<실시예 4>

2축의 연속 혼련 장치(KRC니더 S2형, 패들 직경 50 mmψ, 배럴 길이 400 mm, L/D=8, 내용적 1.2 리터, 구리모또 뎃꼬사 제조)를 사용하여 회전수 100 rpm, 쟈켓 온도 70 ℃로 실시예 1에 기재한 것과 동일한 방법으로 반응한 조 반응 생성물 857 g을 100 g/분으로 정량 공급하면서, 조 반응 생성물에 대하여 4배의 양이 되도록 물을 400 g/분으로 정량 공급하여 연속적으로 용해하였다. 그 용해액 중에 함유하는 가성 소다와 당량이 되도록 33 중량%의 산 수용액을 96 g/분의 속도로 조 반응 생성물 투입구측에서 보아 배럴 길이의 1/3 되는 곳에 정량 공급하여 연속적으로 중화 석출을 행하였다. 배출된 중화 석출물은 완전히 중화되어 9분만에 전량 처리할 수 있었다. 후술하는 시험 방법으로 세정 시험을 실시하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<비교예 1>

5 리터의 배치식 니더에 실시예 1과 동일한 용해비가 되도록 50 ℃의 물 1925 g를 가득 채워 실시예 1과 동일한 방법으로 반응한 조 반응 생성물 857 g을 전량 투입하여 용해했더니 완전히 용해하는데 1시간이 필요하였다. 그 후, 33 중량%의 아세트산 791 g을 20 g/분의 속도로 첨가하여 중화 석출을 행하였다. 처리 시간은 총 1시간 40분이 필요하였다. 후술하는 시험 방법으로 세정 시험을 실시하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<비교예 2>

5 리터의 배치식 니더에 실시예 1과 동일한 용해비가 되도록 50 ℃의 물 1925 g를 가득 채워 실시예 1과 동일한 방법으로 반응한 조 반응 생성물 857 g을 전량 투입하여 용해했더니, 완전히 용해하는데 1시간이 필요하였다. 그 후, 33 중량%의 아세트산 79l g을 40 g/분의 속도로 첨가하여 중화 석출을 행하였지만, 박막상의 조대 입자가 많았다. 이 처리 시간은 총 1시간 20분이 필요하였다. 후술하는 시험 방법으로 세정 시험을 실시하고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.

<세정 시험>

중화 석출물을 셀룰로오즈 환산으로 4 몰%가 되도록 60 ℃의 열수로 희석한 슬러리를 가압 여과기에서 49 kPa로 가압하여 탈액 조작을 행하고, 그 후 80 ℃의 열수 50 g을 첨가하여 동일한 탈액 조작을 행하였다. 이 조작을 3회 실시하여 그 평균 여과 시간과 3회째의 세정물의 회분으로 세정성을 평가하였다. 또한, 회분의 측정은 일본 약국방에 근거하여 측정되었다.

	세정 시험 결과
	여과 시간(초)	회분(중량%)
실시예 1	5	0.26
실시예 2	3	0.31
실시예 3	2	0.40
실시예 4	10	0.25
비교예 1	30	1.52
비교예 2	15	6.50

저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈의 제조시, 특히 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자를 형성할 때, 반응 생성물을 물로 용해하는 공정 및 산에 의해 중화 석출하는 공정을 연속적으로 처리함으로써, 종래의 배치식 방법과 비교하여 처리 시간 및 장치의 설치 장소를 줄이고, 나아가 그 후의 세정 공정에서 회분을 저하시키기 쉬운 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자를 형성시킴으로써 제품의 제조 비용을 삭감할 수 있다.

Claims

알칼리 셀룰로오즈와 히드록시프로필화제의 반응 생성물을 물로 용해하는 공정 및 산에 의해 중화 석출하는 공정을 연속적으로 행하는 것을 포함하는 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자의 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 용해 공정 및 중화 석출 공정의 연속적 처리가 2축의 연속 혼련 장치를 사용하여 행해지는 것인 저치환도 히드록시프로필 셀룰로오즈 입자의 형성 방법.