KR20160048822A - 수계 분산액의 제조 방법, 이에 의해 제조된 수계 분산액 및 수계 분산액을 포함하는 코팅 조성물 - Google Patents

수계 분산액의 제조 방법, 이에 의해 제조된 수계 분산액 및 수계 분산액을 포함하는 코팅 조성물 Download PDF

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트루 엘. 로저스
애슬린 이즈미트리
수잔 엘. 조던
데이비드 엘. 마로키
샤리 엘 워켄티엔
샤리 엘 워켄티엔
케베데 베샤
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다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
유니온 카바이드 케미칼즈 앤드 플라스틱스 테크날러지 엘엘씨
유니온 카바이드 케미칼즈 앤드 플라스틱스 테크날러지 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 에틸셀룰로오스 중합체 및 분산제를 압출기의 용융 및 혼합 구역으로 공급하는 단계로서, 상기 에틸셀룰로오스 중합체와 분산제는 함께 용융되고 혼합되어 용융물을 형성하는 단계; 상기 용융물을 온도 및 압력이 제어되는 압출기의 에멀젼화 구역으로 이송하는 단계; 염기 및 물을 상기 용융물이 분산되어 있는 에멀젼화 구역으로 공급하여 고내상 에멀젼을 형성하는 단계; 상기 에멀젼을 압출기의 희석 및 냉각 구역으로 이송하는 단계; 및 물을 상기 희석 및 냉각 구역으로 공급하여 고내상 에멀젼을 희석시키고 이에 의해 수계 분산액을 형성하는 단계를 포함하는 분산액의 제조 방법을 제공한다.

Description

수계 분산액의 제조 방법, 이에 의해 제조된 수계 분산액 및 수계 분산액을 포함하는 코팅 조성물{A PROCESS TO PRODUCE AN AQUEOUS DISPERSION, AN AQUEOUS DISPERSION PRODUCED THEREBY AND A COATING COMPOSITION COMPRISING THE AQUEOUS DISPERSION}
본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 이에 의해 제조된 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅 조성물 및 식품 코팅 조성물에 관한 것이다.
코팅 조성물은 현재 전형적으로 10 초과의 pH를 갖는 베이스 중합체로서 에틸셀룰로오스를 사용하는 수성 매체에서 기계적으로 제조되는 분산액으로부터 제조된다. 이러한 높은 pH는 분산액의 응고를 방지하기 위한 암모니아의 사용으로부터 발생된다. 그러나, 암모니아 악취는 코팅 응용분야의 건강상 우려를 일으키고 이러한 위험을 완화시키기 위해 특별한 호흡 장비의 사용을 요구한다. 낮은 pH에서 안정성을 보여주고 암모니아 악취가 적거나 부재인 것을 나타내는 에틸셀룰로오스 코팅 조성물이 바람직할 것이다.
발명의 요약
본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 이에 의해 제조된 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅 조성물 및 식품 코팅 조성물에 관한 것이다.
일 구현예에서, 본 발명은 에틸셀룰로오스 및 분산제를 압출기의 용융 및 혼합 구역으로 공급하는 단계로서, 상기 에틸셀룰로오스 및 분산제는 함께 용융되고 혼합되어 용융물을 형성하는 단계; 상기 용융물을 온도 및 압력이 제어되는 압출기의 에멀젼화 구역으로 이송하는 단계; 염기 및 물을 상기 용융물이 분산되어 있는 에멀젼화 구역으로 공급하여 고내상 에멀젼을 형성하는 단계; 상기 에멀젼을 압출기의 희석 및 냉각 구역으로 이송하는 단계; 및 물을 상기 희석 및 냉각 구역으로 공급하여 고내상 에멀젼을 희석시키고 이에 의해 수계 분산액을 형성하는 단계를 포함하는 수계 분산액의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 예시 목적을 위해, 도면에서는 예시적인 형태를 나타내나, 본 발명은 보여지는 정확한 배열 및 수단에 제한되지 않음은 이해될 것이다.
도 1은 본 방법을 수행하기 위한 예시적인 장비의 개략도이다.
본 발명은 수계 분산액의 제조 방법; 이에 의해 제조된 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅 조성물 및 식품 코팅 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 에틸셀룰로오스 중합체 및 분산제를 압출기의 용융 및 혼합 구역으로 공급하는 단계로서, 상기 에틸셀룰로오스 중합체 및 분산제는 함께 용융되고 혼합되어 용융물을 형성하는 단계; 상기 용융물을 온도 및 압력이 제어되는 압출기의 에멀젼화 구역으로 이송하는 단계; 염기 및 물을 상기 용융물이 분산되어 있는 에멀젼화 구역으로 공급하여 고내상 에멀젼을 형성하는 단계; 상기 에멀젼을 압출기의 희석 및 냉각 구역으로 이송하는 단계; 및 물을 희석 및 냉각 구역으로 공급하여 고내상 에멀젼을 희석시키고 이에 의해 수계 분산액을 형성하는 단계를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 고내상 에멀젼은 74 중량% 이상의 분산상을 갖는 에멀젼을 지칭한다.
임의의 적합한 염기가 본 발명의 구현예에 사용될 수 있다. 예시적인 수용성 염기는 암모니아이다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 본원에 개시된 본 발명의 방법의 임의의 구현예에 의해 제작된 수계 분산액을 제공한다.
또 하나의 구현예에서, 본 발명은 추가로 본원에 개시된 본 발명의 수계 분산액의 임의의 구현예를 포함하는 약제학적 코팅을 제공한다.
또 하나의 구현예에서, 본 발명은 추가로 본원에 개시된 본 발명의 수계 분산액의 임의의 구현예를 포함하는 변형된 방출 코팅을 제공한다.
또 하나의 구현예에서, 본 발명은 추가로 본원에 개시된 본 발명의 수계 분산액의 임의의 구현예를 포함하는 식품 코팅을 제공한다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 가소제가 압출기의 용융 및 혼합 구역에 부가되지 않는다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 가소제가 압출기의 용융 및 혼합 구역에 부가된다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 가소제가 수계 분산액에 부가된다. 이와 같은 예에서, 가소제는 수계 분산액의 형성 이후의 임의의 지점에서 부가될 수 있다.
에틸셀룰로오스 중합체
임의의 에틸셀룰로오스 중합체가 본 발명에 사용될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같은 에틸셀룰로오스 중합체는 글루코오스 반복 단위 상의 일부의 하이드록실기가 에틸 에테르기로 전환되는 셀룰로오스의 유도체를 의미한다. 에틸 에테르기의 수는 변화될 수 있다. 에틸 에테르 함량에 대한 미국 약전, USP 논문 요건은 44 내지 51%이다. 44 내지 51%의 모든 개개의 값 및 부분범위(subrange)가 본원에 포함되고 본원에 개시되어 있고; 예를 들면, 에틸셀룰로오스 중합체의 에틸 에테르 함량은 44, 46, 48 또는 50%의 하한으로부터 45, 47, 49 또는 51%의 상한까지일 수 있다. 예를 들면, 에틸 에테르 함량은 44 내지 51%일 수 있고, 또는 대안적으로, 에틸 에테르 함량은 44 내지 48%일 수 있고, 또는 대안적으로, 에틸 에테르 함량은 48 내지 51%일 수 있고, 또는 대안적으로, 에틸 에테르 함량은 46 내지 50%일 수 있고, 또는 대안적으로, 에틸 에테르 함량은 48 내지 49.5%일 수 있다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 에틸셀룰로오스 중합체는 2 내지 120 cP의 점도를 갖는다. 모든 개개의 값 및 하위범위가 본원에 포함되고 본원에 개시되어 있고; 예를 들면, 에틸셀룰로오스 중합체 점도는 2, 10, 20, 40, 60, 80, 100 또는 110 cP의 하한으로부터 10, 30, 50, 70, 90, 110 또는 120 cP의 상한까지일 수 있다. 예를 들면, 에틸셀룰로오스 중합체 점도는 2 내지 120 cP의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 에틸셀룰로오스 중합체 점도는 20 내지 120 cP의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 에틸셀룰로오스 중합체 점도는 2 내지 80 cP의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 에틸셀룰로오스 중합체 점도는 18 내지 22 cP의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 에틸셀룰로오스 중합체 점도는 16 내지 30 cP의 범위일 수 있다. 에틸셀룰로오스 중합체는 Ubbelohde 점도계에서 25℃에서 80% 톨루엔 및 20% 에탄올로 이루어진 용매 중의 5% 용액으로서 측정된 점도를 갖는다.
본 발명에 사용될 수 있는 에틸셀룰로오스 중합체의 상업적으로 이용가능한 형태는, 예를 들면 Dow Chemical Company로부터의 명칭 ETHOCEL 하에 이용가능한 것들을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 에틸셀룰로오스 중합체는 48.0 내지 49.5%의 에틸 에테르 함량을 갖는 ETHOCEL Standard 10, ETHOCEL Standard 20, 또는 ETHOCEL Standard 100과 같이 Dow Chemical Company로부터 상업적으로 이용가능하다. 본 발명의 실시예에서 유용한 다른 상업적으로 이용가능한 에틸셀룰로오스 중합체는 Ashland, Inc로부터 이용가능한 특정 등급의 AQUALON ETHYLCELLULOSE를 포함한다.
또 하나의 대안적인 구현예에서, 임의의 비-수용성 셀룰로오스 유도 중합체는 에틸셀룰로오스 중합체와 함께 사용될 수 있다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 분산액의 고상은 45 내지 93 중량% 에틸셀룰로오스 중합체를 포함한다. 45 내지 93 중량%의 모든 개개의 값 및 하위범위는 본원에 포함되고 본원에 개시되어 있고; 예를 들면, 분산액의 고상에서의 에틸셀룰로오스 중합체의 양은 45, 55, 65, 75, 85 또는 90 중량%의 하한으로부터 50, 60, 70, 80, 90 또는 93 중량%의 상한까지 일 수 있다. 예를 들면, 분산액의 고상에서의 에틸셀룰로오스 중합체의 양은 45 내지 93 중량%의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산액의 고상에서의 에틸셀룰로오스 중합체의 양은 45 내지 73 중량%의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산액의 고상에서의 에틸셀룰로오스 중합체의 양은 70 내지 93 중량%의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산액의 고상에서의 에틸셀룰로오스 중합체의 양은 65 내지 85 중량%의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산액의 고상에서의 에틸셀룰로오스 중합체의 양은 70 내지 80 중량%의 범위일 수 있다.
분산제
분산액의 최종 용도에 적합한 임의의 분산제가 사용될 수 있다. 특정 구현예에서, 분산제는 포화 및 불포화 지방산으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예시적인 포화 지방산은 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 팔미트산, 미리스트산, 스테아르산, 및 아라키드산을 포함한다. 예시적인 불포화 지방산은 미리스트올레산, 팔미톨레산, 사피엔산, 올레산, 리놀레산, 및 아라키돈산을 포함한다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 분산제는 올레산을 포함한다. 또 하나의 대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 코팅 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 상기 수계 분산액을 포함하는 코팅을 제공하고, 단, 분산제는 올레산으로 이루어진다.
"순수한" 그리고 "공업용 올레산"이 올레산으로서 이용될 수 있다. 순수한 올레산은 98 중량% 초과의 올레산을 함유하는 조성물을 의미하는 것으로 이해된다. "공업용 올레산"은 98 중량% 이하의 범위로 올레산을 함유하는 조성물을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 공업용 올레산은, 예를 들면, 공업용 올레산의 총 중량 기준으로 60 내지 75 중량% 범위의 올레산, 5 내지 20 중량% 범위의 리놀레산 및 0 내지 5 중량% 범위의 스테아르산을 함유하고, 중량 백분율의 합은 100이다. 공업용 올레산은 동물성 지방, 예를 들면, 우지로부터 수득될 수 있다. 각 경우에서 총 조성물 기준으로, 80 내지 95 중량%, 바람직하게는 85 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 90 내지 95 중량%로 고함량의 올레산을 갖는 공업용 올레산이 마찬가지로 이용될 수 있다. 총 지방산 조성물 기준으로 96 내지 98 중량%의 올레산을 갖는 공업용 올레산이 매우 특히 바람직하다. 또 하나의 공업용 올레산은 다른 공업용 올레산의 총 중량 기준으로 대략 80 내지 90 중량%의 올레산, 2 내지 10 중량%의 리놀레산, 2 내지 6 중량%의 스테아르산 및 2 내지 6 중량%의 팔미트산을 갖고, 중량 백분율의 합은 100이다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 분산액은 고상의 중량 기준으로 7 내지 25 중량%의 분산제를 포함한다. 7 내지 25 중량%의 모든 개개의 값 및 하위범위가 본원에 포함되고 본원에 개시되어 있고; 예를 들면, 고상의 중량 기준으로 분산제의 양은 7, 10, 13, 16, 또는 20 중량%의 하한으로부터 8, 11, 14, 17, 20, 또는 25 중량%의 상한까지일 수 있다. 예를 들면, 분산제의 양은 고상의 중량 기준으로 7 내지 25 중량%의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산제의 양은 고상의 중량 기준으로 7 내지 15 중량%의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산제의 양은 고상의 중량 기준으로 7 내지 10 중량%의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산제의 양은 고상의 중량 기준으로 12 내지 25 중량%의 범위일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산제의 양은 고상의 중량 기준으로 8 내지 10 중량%의 범위일 수 있다.
가소제
분산액에 최종 용도에 적합한 임의의 가소제가 사용될 수 있다. 특정 구현예에서, 가소제는 카복실산의 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된다. 또 하나의 구현예에서, 가소제는 일작용성 카복실산, 다작용성 카복실산 또는 이들의 임의의 조합이다. 예시적인 가소제는 하기의 에스테르를 포함한다: 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 프탈산, 시트르산 및 미리스트산. 특정 구현예에서, 가소제는 디부틸 세바케이트이다.
또 다른 구현예에서, 가소제는 식물성 지방산의 트리글리세라이드로 이루어진 군으로부터 선택된다. 예시적인 식물성 지방산은 코코넛 오일, 홍화씨 오일, 대두 오일 및 피마자유를 포함한다.
대안적인 구현예에서, 분산액은 고상의 중량 기준으로 0 내지 35 중량% 가소제를 포함한다. 0 내지 35 중량%의 모든 개개의 값 및 하위범위는 본원에 포함되고 본원에 개시되어 있고; 예를 들면, 가소제의 양은 고상의 중량 기준으로 0, 10, 20, 또는 25 중량%의 하한으로부터 5, 15, 25, 또는 35 중량%의 상한까지일 수 있다. 예를 들면, 가소제의 양은 고상의 중량 기준으로 0 내지 35 중량%일 수 있고, 또는 대안적으로, 가소제의 양은 고상의 중량 기준으로 0 내지 17 중량%일 수 있고, 또는 대안적으로, 가소제의 양은 고상의 중량 기준으로 17 내지 35 중량%일 수 있고, 또는 대안적으로, 가소제의 양은 고상의 중량 기준으로 10 내지 20 중량%일 수 있고, 또는 대안적으로, 가소제의 양은 고상의 중량 기준으로 15 내지 18 중량%일 수 있다.
공정 조건
본 방법은 에틸셀룰로오스 및 분산제를 압출기의 용융 및 혼합 구역으로 공급하는 단계로서, 상기 에틸셀룰로오스 및 분산제는 함께 용융되고 혼합되어 용융물을 형성하는 단계; 상기 용융물을 온도 및 압력이 제어되는 압출기의 에멀젼화 구역으로 이송하는 단계; 염기 및 물을 상기 용융물이 분산되어 있는 에멀젼화 구역으로 공급하여 고내상 에멀젼을 형성하는 단계; 상기 에멀젼을 압출기의 희석 및 냉각 구역으로 이송하는 단계; 및 물을 희석 및 냉각 구역으로 공급하여 고내상 에멀젼을 희석시키고 이에 의해 수계 분산액을 형성하는 단계를 포함한다.
본 방법을 수행하기 위해 사용될 수 있는 일반적인 공정 조건 및 장비는 미국특허 제5,539,021호 및 제5,756,659호에 개시되어 있고, 이의 개시내용은 본원에 참조로 포함된다.
도 1은 본 발명의 방법의 일 구현예에서 사용될 수 있는 특정 장비 구성을 예시하는 개략도이다. 압출기(4)는 혼합 및 이송 구역(1a), 에멀젼화 구역(1b), 및 희석 및 냉각 구역(1c)을 포함하는 다수의 구역을 가질 수 있다. 혼합 및 이송 구역에 포함되는 공급 종료시 증기 압력은 용융 밀봉을 생성하기 위한 에멀젼화 구역 전방에 혼합 블록(kneading block) (도시하지 않음) 및 블리스터 구성요소 (도시하지 않음)를 배치시킴으로써 제어된다. 희석 및 냉각 구역에 포함되는 유출구에서의 증기 압력은 역압력 조절기(7)를 사용하여 조절된다. 도 1에 나타난 바와 같이, 베이스 중합체(3), 예를 들면, 에틸셀룰로오스는 압출기(4)의 공급목(2)으로 공급되고 혼합 및 이송 구역(1a)으로 유동된다. 사용되는 경우, 액상 분산제 및 가소제가 또한 혼합 및 이송 구역(1a)으로 공급되고 별도로 또는 공동으로 공급될 수 있다. 상기 분산제가 고체인 경우, 이는 압출기 공급목(2)을 통해 압출기로 임의로 공급될 수 있다. 베이스 중합체를 포함하는 중합체 상, 사용되는 경우, 분산제 및 가소제는 조합되어 혼합 및 이송 구역(1a)에서 용융되고 에멀젼화 구역(1b)으로 압출기(4)의 배럴 아래로 이송되는 중합체 상을 형성한다.
에멀젼화 구역에서, 중합체 상은 전체적으로 초기 양의 물 및 염기와 조합되고(6), 고내상 에멀젼을 생성한다. 상기 에멀젼은 이후 압출기(4) 아래로 이송되고 희석 및 냉각 구역에서 더 많은 물(8)과 조합되어 60 중량% 이하의 고형물, 예를 들면, 분산된 중합체 상을 갖는 수계 분산액을 형성한다.
수계 분산액
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 수계 분산액은 12 이하의 pH를 가진다. 12 이하의 모든 개개의 값 및 하위범위는 본원에 포함되고 본원에 개시되어 있다. 예를 들면, 분산액의 pH는 12의 상한일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산액의 pH는 11의 상한일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산액의 pH는 10의 상한일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산액의 pH는 9의 상한일 수 있고, 또는 대안적으로, 분산액의 pH는 8의 상한일 수 있다. 일 구현예에서, 수계 분산액은 pH 8.0 내지 9.5를 가진다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 수계 분산액은 1.1 마이크론 이하의 용적 평균 입자 크기를 가진다. 1.1 마이크론 이하의 모든 개개의 값 및 하위범위는 본원에 포함되거나 본원에 개시되어 있다. 예를 들면, 용적 평균 입자 크기는 1.1 마이크론의 상한일 수 있고, 또는 대안적으로, 용적 평균 입자 크기는 1.0 마이크론의 상한일 수 있고, 또는 대안적으로, 용적 평균 입자 크기는 0.9 마이크론의 상한일 수 있고, 또는 대안적으로, 용적 평균 입자 크기는 0.8 마이크론의 상한일 수 있다. 일 구현예에서, 수계 분산액의 용적 평균 입자 크기는 1.1 마이크론 내지 80 nm이다. 대안적인 구현예에서, 수계 분산액의 용적 평균 입자 크기는 1.0 마이크론 내지 90 nm이다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 수계 분산액은 60 중량% 이하의 고형분을 가진다. 60 중량% 이하의 모든 개개의 값 및 하위범위는 본원에 포함되고 본원에 개시되어 있다. 예를 들면, 수계 분산액은 60 중량% 이하의 고형분을 가질 수 있고, 또는 대안적으로, 수계 분산액은 55 중량% 이하의 고형분을 가질 수 있고, 또는 대안적으로, 수계 분산액은 50 중량% 이하의 고형분을 가질 수 있고, 또는 대안적으로, 수계 분산액은 45 중량% 이하의 고형분을 가질 수 있고, 또는 대안적으로, 수계 분산액은 40 중량% 이하의 고형분을 가질 수 있고, 또는 대안적으로, 수계 분산액은 35 중량% 이하의 고형분을 가질 수 있고, 또는 대안적으로, 수계 분산액은 30 중량% 이하의 고형분을 가질 수 있다. 특정 구현예에서, 수계 분산액은 25 내지 28 중량%의 고형분을 가진다. 대안적인 구현예에서, 수계 분산액은 8 내지 20 중량%의 고형분을 가진다. 대안적인 구현예에서, 수계 분산액은 5 내지 35 중량%의 고형분을 가진다.
분산액 또는 코팅 제형이 전단 변형 충격(shearing deformation impact)을 받을 경우 제형의 구조 및 조성에 영향을 주는 힘, 코팅 조건, 및 코팅 장비의 작동 설정값은 코팅 제품의 특성에 영향을 준다. 콘 및 플레이트 지오메트리(cone and plate geometry)에서의 분산액의 점도계적 흐름의 측정은 코팅 고정에서의 분산액의 성능의 유용한 지표이다. 낮은 전단 속도에서의 낮은 점도를 갖는 것이 바람직하다. 대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 코팅을 제공하고, 단, 수계 분산액은 25℃ 및 1 sec-1에서 250 cP 이하의 점도를 가진다. 250 cP 이하의 모든 개개의 값 및 하위범위는 본원에 포함되거나 본원에 개시되어 있다. 예를 들면, 수계 분산액의 25℃에서 1 sec-1에서의 점도는 250, 200, 150, 100, 80, 60, 40 또는 20 cP의 상한일 수 있다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 수계 분산액은 25 중량% 고형물을 포함하고, 10.1 내지 10.8의 pH 및 25℃에서 1 sec-1에서의 250 cP 이하의 점도를 가진다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 수계 분산액은 25 중량% 고형물을 포함하고, 7.7 내지 9의 pH 및 25℃에서 1 sec-1에서의 20 cP 이하의 점도를 가진다.
임의의 특정 이론에 구속됨 없이, 감소된 낮은 전단 점도는 현재 에틸셀룰로오스 중합체 입자의 표면과 상호작용하는 분산제의 능력의 작용인 것으로서 여겨진다. 펄스 장 구배 NMR 실험은 펄스 자기장을 샘플에 걸쳐 인가하여 샘플에 걸쳐 자기장의 구배를 형성하는 것과 관련된다. 이 기술은 종래부터 하기 문헌에 개시된 바와 같이 용액에서의 분자의 확산 계수를 측정하기 위해 사용되었다: 문헌 [Stejskal , E. O.; Tanner, J. E. J. Chem . Phys. 1965, 42 (1), 288. Callaghan , P. Translational Dynamics and Magnetic Resonance: Principles of Pulsed Gradient Spin Echo NMR; Oxford University Press: New York, 2011. Price, W. S. NMR Studies of Translational Motion; Cambridge University Press: New York, 2009. Wu, D. H.; Chen, A. D.; Johnson, C. S. J. Magn . Reson ., Ser . A 1995, 115 (2), 260-264].
펄스 장 구배 NMR 실험은 분산액에서의 저분자량 성분에 대한 확산 계수를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 확산 계수의 추가 분석은 에틸셀룰로오스 입자에 분산액 분자가 어느 정도 단단하게 결합되는지를 결정하기 위해 결정될 수 있다. 확산 계수의 값은 분산액이 에틸셀룰로오스 중합체 입자에 어느 정도 단단하게 결합되는지를 결정한다. 다중 확산 계수의 존재는, 예를 들면, 에틸셀룰로오스 중합체 입자 상에서의 그리고 수상에서 자유로운 분산액에서의 분산제의 위치의 분포를 나타낸다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액, 상기 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅, 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅을 제공하고, 단, 10.6의 pH에서 분산액은 3 X 10-11 내지 6 X 10-11m2/s의 단일 확산 계수를 나타낸다. 3 X 10-11 내지 6 X 10-11m2/s의 모든 개개의 값 및 하위범위는 본원에 포함되고 본원에 개시되어 있고; 예를 들면, 확산 계수는 3 X 10-11, 3.5 X 10-11, 4 X 10-11, 4.5 X 10-11, 5 X 10-11, 또는 5.5 X 10-11 m2/s의 하한으로부터 3.3 X 10-11, 3.8 X 10-11, 4.3 X 10-11, 4.8 X 10-11, 5.3 X 10-11, 또는 5.8 X 10-11 또는 6 X 10-11m2/s의 상한까지일 수 있다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 상기 수계 분산액을 포함하는 코팅을 제공하고, 단, 수계 분산액은 10.6 이하 8.6 초과의 pH 및 단일 확산 계수를 가진다.
대안적인 구현예에서, 본 발명은 수계 분산액의 제조 방법, 수계 분산액 및 선행 구현예 중 임의의 것에 따른 상기 수계 분산액을 포함하는 코팅을 제공하고, 단, 수계 분산액은 상부공간 기체 크로마토그래피(headspace gas chromatography) (상부공간 GC)로 측정되는 낮은 암모니아 수준을 가진다. 예를 들면, 수계 분산액은 100 ppm 이하의 상부공간 GC 암모니아 수준을 가질 수 있고, 또는 대안적으로, 수계 분산액은 90 ppm 이하의 상부공간 GC 암모니아 수준을 가질 수 있고, 또는 대안적으로, 수계 분산액은 80 ppm 이하의 상부공간 GC 암모니아 수준을 가질 수 있고, 또는 대안적으로, 수계 분산액은 70 ppm 이하의 상부공간 GC 암모니아 수준을 가질 수 있다.
코팅 조성물
수계 분산액은 임의의 적절한 약제학적 코팅 조성물을 제조하는데 사용될 수 있다. 대안적으로 수계 분산액은 적절한 임의의 식품 코팅 조성물을 제조하는데 사용될 수 있다. 대안적인 구현예에서, 코팅 조성물은 지연 방출 약제학적 코팅이다.
실시예
하기 실시예는 본 발명을 예시하나 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 모든 수계 분산액 실시예는 하기 과정에 따라 제조하였다.
수계 분산액의 형성
450 rpm으로 회전하는 Berstorff ZE25 2축 압출기를 사용하여 중합체 상과 수성상을 조합하여 에틸 셀룰로오스 분산액을 생성하였다. 상기 압출기는 25 mm 스크류 직경 및 36의 직경에 대한 길이비 (L/D)를 가진다.
상기 중합체 상은 에틸 셀룰로오스, 분산제, 및 임의로 가소제를 포함하였다. 베이스 중합체를 Schenck Mechatron 중량 감속식 공급장치에 의해 압출기 공급목으로 전달하였다. 액상 분산제 및 가소제를 Isco 주사기 펌프로 혼합 및 이송 구역 주입기에 전달하였다.
상기 중합체 상을 이후 용융시키고 에멀젼화 구역으로 압출기 배럴 아래로 이송하였고, 이에서 이를 초기 양의 물과 염기와 조합하여 고내상 에멀젼을 생성하였다. 모든 본 발명의 실시예에 대해 사용되는 염기는 (NH3로서) 28% 중량 암모니아였다. 에멀젼을 이후 희석 및 냉각 구역으로 압출기 배럴 아래로 이송하였다. 초기 물, 염기, 및 희석수를 Isco 주사기 펌프를 사용하여 각각 별도로 공급하였다.
가소제의 후속 부가
본 발명의 실시예 2의 분산액은 후속 부가된 디부틸 세바케이트 가소제를 가졌다. 적절한 양의 가소제를 분산액에 부가하여 (74/9/17) ETHOCEL STANDARD. 20 / 올레산 / 디부틸 세바케이트의 고형분을 얻었다. ETHOCEL STANDARD 20은 18 내지 22 cP의 점도를 갖는 에틸셀룰로오스이고, 이는 Dow Chemical Company (DowPharma and Food Solutions division)로부터 상업적으로 이용가능하다. 가소제를 이후 프로펠러 블레이드가 구비된 오버헤드 혼합기로 45분 동안 350 rpm에서 혼합함으로써 분산액에 혼입시켰다.
표 1은 본 발명의 수계 분산액 실시예 1-9의 제조를 위한 성분 및 수계 분산액에서의 생성된 중합체 상의 용적 평균 입자 크기를 제공한다.
표 1
Figure pct00001
표 2는 본 발명의 수계 분산액 실시예 1-9의 제조를 위한 공정 유량을 제공한다.
표 2
Figure pct00002
표 3은 본 발명의 수계 분산액 실시예 1-9의 다양한 측정된 특성 및 수계 분산액 비교 실시예 1을 제공한다. 수계 분산액 비교 실시예 1은 Colorcon, Inc. (Harleysville, PA)로부터 상업적으로 이용가능한 SURELEASE 19020, 수성 에틸셀룰로오스 분산액이었다.
표 3
Figure pct00003
표 4-6은 본 발명의 수계 분산액 실시예 1 (표 4), 본 발명의 수계 분산액 실시예 3 (표 5) 및 수계 분산액 비교 실시예 1 (표 6)에 대해 시험한 pH 및 입자 크기 안정성을 제공한다. 상기 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 수계 분산액은 수계 분산액 비교 실시예와 동일한 안정성을 나타내는 한편 본 발명의 수계 분산액은 낮은 pH로 형성된다. 대조적으로, 비교 수계 분산액 1의 pH가 본 발명의 수계 분산액의 범위 (예를 들면, 9.05 이하) 보다 낮은 경우, 고형물이 응고된다.
표 4
Figure pct00004
표 5
Figure pct00005
표 6
Figure pct00006
표 7은 각각의 본 발명의 수계 분산액 실시예를 제조하기 위해 사용되는 압출기 구역 온도를 제공한다.
표 7
Figure pct00007
확산 계수
와전류와 위상 왜곡을 일으키는 잡음을 감소시키기 위해 양극성 펄스쌍을 사용하는 종방향 와전류 지연 실험(longitudinal eddy-current delay experiment)을 사용하는 펄스 장 구배 NMR을 사용하여 실험을 수행하였다. 강도 감쇠 곡선(intensity decay curve)을 실험식
Figure pct00008
으로 최적화하여 확산 계수 D를 얻었다. 이에서 I는 강도, γ= H의 자기 회전비, δ= 구배 시간, g= 구배 강도(gradient strength), △= 확산 시간임. 본 실험에서, 확산 지연 시간을 100 ms에서 유지하였고 구배를 12 ms에 대해 적용하여 16 단계에서 53 G/cm까지 증가되었다. 5초의 순환 지연 시간(recycle delay time)을 갖는 노이즈에 대한 충분한 신호를 위해 증분마다 32 스캔을 취하였다. 샘플을 NMR 분석을 위해 15% 고형물로 희석시켰다. 표 8은 이 방법에 의해 얻은 확산 계수를 나타낸다.
표 8
Figure pct00009
상기 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교 수계 분산액은 2 개의 확산 계수를 나타내고, 이에서 하나는 분산액에 자유 분산제(free dispersant)를 나타내는 더 높은 계산 차수(order of magnitude)이다. 대조적으로, 본 발명의 수계 분산액 실시예 4는 모든 계면활성제가 입자와 동등하게 상호작용하고 수상에서 자유 분산제가 존재하지 않는 것을 나타내는 단일 확산 계수를 나타낸다. 수상에서 자유 분산제의 증가된 양은 본 연구의 샘플의 낮은 전단 점도에서의 증가에 기인한다. pH 8.6에서의 본 발명의 샘플에 대해, 일부 분산제가 에틸셀룰로오스 입자에 매우 단단히 결합되고 나머지는 수상에서 계면에 느슨하게 결합되거나 자유로운 것을 나타내는 확산 계수의 더 넓은 분포가 관찰되었다. 본 연구의 샘플은 pH 8.6에서 응고되고, 이에 따라 NMR 측정을 더 낮은 pH에서의 이러한 분산액에 대해 수행하지 않았다.
콘 및 플레이트 지오메트리에서 분산액의 점도계적 유동의 측정값은 코팅 공정에서의 분산액의 수행의 유용한 지표이다. 표 9는 비교 실시예에 대한 본 발명의 실시예의 감소된 낮은 전단 점도를 나타낸다.
표 9: 콘 및 플레이트 정상 전단 점도 표
Figure pct00010
약물 적층 당 구형체의 제조:
당 구형체 (20/25 mesh)는 Freund Vector로부터의 GXR-35 로터 인서트를 가진 VFC-Lab 3 유체층을 사용하는 미분화된 클로르페니라민 말레에이트 (CPM)로 적층된 분말 약물이었다. 5 중량 % METHOCEL E5의 결합제 용액을 사용하였다. 표적화된 투여량은 약물 적층 비드 100 mg 당 12 mg CPM이었다. 공정 파라미터는 하기와 같았다: 슬릿 기류(slit airflow): 12 CFM, 슬릿 공기 온도 = 50℃, 로터 속도= 250 rpm, 펌프 속도 = 10 rpm, 펌프 유량= 7.5 g/분, 노즐 공기 = 20 psi, 건조 기류 = 60 CFM, 건조 공기 온도 = 60℃, 분말 공급 속도 = 10 g/분, 생성물 온도 = 23 내지 25℃ 및 비드 배치 크기 = 5000 그램.
약물 적층 당 구형체에 대한 제어 방출 코팅의 도포:
약물 적층 당 구형체를 15% 고형물로 희석된 수성 EC 분산액을 사용하여 유동층 코팅기 (VFC-Lab 3, 6인치 컬럼을 가진 Wurster 4 리터 인서트, Freund Vector 사제)를 사용하여 코팅하였다. 출발 배치 크기는 20%의 표적 중량 증가분이 포함된 1 kg이었다.
공정 파라미터는 하기와 같았다: 유입구 공기 온도 설정값 = 60-65℃, 실제의 생성물 온도 = 31-44℃, 배기 공기 온도 = 32-44℃, 기류 = 40-42 CFM, 분무량 = 11-17 g/분, 노즐 공기 = 20 psi, 분무 노즐 직경 = 1.2 mm, 및 Wurster 칼럼 간격 = 0.5 인치.
비드를 칼럼에서 10분 동안 순환시켰고, 그 다음 2 시간 동안 60℃에서 오븐에서 경화시켰다.
시험 방법
시험 방법은 하기를 포함한다:
점도
에틸셀룰로오스 중합체: 점도를 Ubbelohde 점도계에서 25℃로 80% 톨루엔 및 20% 에탄올로 이루어진 용매 중의 5% 용액으로서 측정하였다.
분산액: 분산액의 점도를 50℃에서 스피닝되는 특정 RV 스핀들 수를 가진 브룩필드 모델 DV-II+ 점도계로 측정하였다.
콘 및 플레이트: 자동화 방식으로 Anton Paar MCR 301 유동계로 유동학 측정을 수행하였다. 이 방식에서, 6개의 축 로봇은 2.5 mL 에펜도르프 주사기(Eppendorf syringe)로 샘플을 흡입하고 분배하는 한편 다른 하나는 측정 시스템을 세정하였다. 모든 샘플 고형물을 25%로 조정하였고, 375 μL의 샘플 크기에서 0.5°콘 각도 및 50 mm 직경을 갖는 콘 및 플레이트 지오메트리를 사용하여 상기 측정을 수행하였다. 2분의 평형화 이후, 정상 유동 시험을 1 내지 10,000 s-1 전단 속도로 수행하였고, 이에서 최저 전단 속도에서 90s로부터 시작되고 최고점에서 30s로 감소되는 대수적으로 변화하는 측정값 기간으로 10 단위당 6개의 측정값을 수집하였다.
안정성
상기에서 생성한 안정성 데이터를 습도를 제어하지 않은 온도 제어 오븐에서 50℃로 밀봉된 유리병에 저장된 샘플로부터 생성하였다. 각 시점에서 샘플을 개봉하여, pH 및 입자 크기를 측정하였고, 샘플을 50℃로 온도 제어된 오븐에 다시 배치시켰다.
입자 크기
Beckman Coulter LS 230 레이저 광산란 입도 분석기 (Beckman Coulter Inc., Fullerton, California)를 사용하여 광산란에 의해 용적 평균 입자 크기를 측정하였다.
상부공간 암모니아 측정
Draeger 가스 검출 튜브 (5-100 ppm 부품 번호 8101942, 5-600 ppm 부품 번호 CH20501, 0.5-10 용적 퍼센트 CH31901)를 사용하여 본 발명 및 비교 수계 분산액에 대해 상부공간에서의 암모니아를 측정하였다. 3리터 TEDLAR (폴리비닐 플로라이드) 백(bag)을 질소 가스로 충전하였다. 1.0 mL의 샘플을 부가하여 샘플을 80분 동안 평형화시켰다. 이후 이 백에서의 100 mL의 증기를 수동 펌프를 사용하여 Draeger 튜브를 통과시켰다. 상기 결과를 ppm으로 암모니아 증기상 농도로서 보고하였다. 수분 없음은 검출된 암모니아(5-100 ppm 튜브)가 없다는 결과를 보여준다. 그러나, 5 - 600 ppm 튜브를 완전하게 포화시킨 수계 분산액 비교 실시예 1을 사용하여 제조된 샘플은 0.5 - 10 부피% 튜브 상에 나타나지 않았다.
용해 시험:
Hewlett-Packard CN 02501855 Diode Array 분광측정기를 갖춘 Distek D12571994 용해 시스템으로 용해 시험을 실시하였다. 대형 셀 (10.0 mm)을 분광측정기에서 사용하였다. 클로르페니라민 말레에이트(Chlorpheniramine Maleate)에 대해 사용된 파장은 262 nm였다. 표준 용기에서의 900 mL 공기제거 탈이온수 (Distek MD-1 De-Gasser) 중에서 모든 용해를 실시하였다. 매체 온도는 37±0.5℃였고, USP Apparatus I는 100 rpm의 회전 속도의 (바스켓)을 사용하였다. 6개의 샘플을 각 용해 시험에 사용하였다.
본 발명은 사상 및 그의 본질적인 속성을 벗어남 없이 다른 형태로 구체화될 수 있고, 따라서 본 발명의 범위를 나타내는 상기 명세서 이외 첨부된 특허청구범위에 참조가 이루어질 수 있다.

Claims (17)

  1. 에틸셀룰로오스 중합체 및 분산제를 압출기의 용융 및 혼합 구역으로 공급하는 단계로서, 상기 에틸셀룰로오스 중합체와 분산제는 함께 용융되고 혼합되어 용융물을 형성하는, 상기 공급하는 단계;
    상기 용융물을 온도 및 압력이 제어되는 상기 압출기의 에멀젼화 구역으로 이송하는 단계;
    염기 및 물을 상기 용융물이 분산되어 있는 에멀젼화 구역으로 공급하여 고내상 에멀젼(high internal phase emulsion)을 형성하는 단계;
    상기 에멀젼을 상기 압출기의 희석 및 냉각 구역으로 이송하는 단계; 및
    물을 상기 희석 및 냉각 구역으로 공급하여 상기 고내상 에멀젼을 희석시킴으로써 수계 분산액을 형성하는 단계를 포함하는, 분산액의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 가소제의 부재 하에 에틸셀룰로오스 중합체 및 상기 분산제를 상기 압출기의 상기 용융 및 혼합 구역으로 공급하는 단계를 포함하는, 분산액의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 가소제를 상기 압출기의 상기 용융 및 혼합 구역으로 부가하는 단계를 더 포함하는, 분산액의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 가소제를 상기 수계 분산액에 부가하는 단계를 더 포함하는, 분산액의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 가소제는 카복실산의 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는, 분산액의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 분산제는 포화 지방산 및 불포화 지방산으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 분산액의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 에틸셀룰로오스는 2 내지 120 cP의 점도를 갖는, 분산액의 제조 방법.
  8. 제1항의 방법에 의해 제조된 수계 분산액.
  9. 제8항에 있어서, 상기 수계 분산액은 12 이하의 pH를 갖는 수계 분산액.
  10. 제8항에 있어서, 상기 수계 분산액은 8.0 내지 9.5의 pH를 갖는 수계 분산액.
  11. 제8항에 있어서, 상기 수계 분산액은 1.1 마이크론 이하의 용적 평균 입자 크기를 갖는 수계 분산액.
  12. 제8항에 있어서, 상기 수계 분산액은 35 중량% 이하의 고형분을 갖는 수계 분산액.
  13. 제8항에 있어서, 상기 수계 분산액은 25 중량%의 고형물을 포함하고, 10.4 내지 10.8의 pH 및 25℃에서 1 sec-1에서의 100 cp 이하의 점도를 갖는 수계 분산액.
  14. 제8항에 있어서, 상기 수계 분산액은 25 중량% 고형물을 포함하고, 8.5 내지 9의 pH 및 25℃에서 1 sec-1에서의 20 cp 이하의 점도를 갖는 수계 분산액.
  15. 제8항에 있어서, 10.6의 pH에서의 상기 수계 분산액은 3X10-11 내지 6X10- 11 m2/s의 단일 확산 계수 D를 나타내는 수계 분산액.
  16. 제8항에 따른 적어도 하나의 수계 분산액을 포함하는 약제학적 코팅 조성물.
  17. 제8항에 따른 적어도 하나의 수계 분산액을 포함하는 식품 코팅 조성물.
KR1020167006614A 2013-08-29 2014-08-25 수계 분산액의 제조 방법, 이에 의해 제조된 수계 분산액 및 수계 분산액을 포함하는 코팅 조성물 KR20160048822A (ko)

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