KR20210153643A

KR20210153643A - 활성탄 흡착제의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210153643A
Application number: KR1020217036270A
Authority: KR
Inventors: 슈지 니시가키; 료스케 아사하라
Original assignee: 후타무라 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2020-04-13
Publication date: 2021-12-17
Also published as: CN113874320B; CN113874320A; WO2020213559A1

Abstract

[과제] 페놀 수지에 유래하는 활성탄에 있어서, 수지 조성을 개량하여 수지 탄화물에 생기는 미세 구멍 중의 매크로 구멍의 비율을 높여, 질소를 함유하는 저분자 화합물을 신속하게 흡착 가능한 활성탄 흡착제를 간이한 공정으로 용이하게 제조할 수 있어, 경제성이 우수한 활성탄 흡착제의 제조 방법을 제공한다.
[해결 수단] 노볼락 수지와 레졸 수지를 함유하는 복합 페놀 수지의 제조 방법으로서, 페놀과, 포름알데히드와, 산성 촉매와 유화제를 혼합하면서 가열하여 노볼락 수지분을 조제하는 노볼락 수지 합성 공정과, 노볼락 수지 합성 공정에 의해 얻은 용액 중에, 포름알데히드와, 염기성 촉매를 혼합하면서 가열하여 레졸 수지 성분을 합성함과 아울러 노볼락 수지분도 함유한 복합 페놀 수지를 조제하는 복합 페놀 수지 조제 공정과, 복합 페놀 수지를 탄화하여 수지 탄화물을 얻는 탄화 공정과, 수지 탄화물을 부활하여 활성탄 흡착제를 얻는 부활 공정을 가진다.

Description

활성탄 흡착제의 제조 방법

본 발명은 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 독성 물질의 흡착 속도를 빠르게 한 활성탄 흡착제의 제조 방법으로서, 간이한 공정으로 용이하게 출발 원료인 복합 페놀 수지를 제조할 수 있고, 또한 수율을 높일 수 있어 경제성이 우수한 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.

신질환 또는 간질환의 환자는 혈액 중에 독성 물질이 축적되어, 그 결과로 요독증이나 의식장애 등의 뇌증을 일으킨다. 이들 환자수는 해마다 증가하는 경향에 있다. 환자의 치료에는 독성 물질을 체외로 제거하는 혈액투석형의 인공 신장 등이 사용된다. 그러나, 이러한 인공 신장은 안전관리상에서 취급에 전문 기술자를 필요로 하고, 또 혈액의 체외로의 취출 시에, 환자의 육체적, 정신적, 및 경제적 부담을 요하는 것이 문제시 되고 있어, 반드시 만족할 만하다고는 할 수 없다.

인공 장기를 대신하는 방법으로서, 경구로 섭취하여 체내에서 독성 물질을 흡착하고, 몸 외부로 배출하는 경구 투여용 흡착제가 개발되었다(특허문헌 1, 특허문헌 2 등 참조). 그러나, 이들 흡착제는 활성탄의 흡착 성능을 이용한 흡착제이기 때문에, 제거해야 할 독소의 흡착 용량이나 독소의 유용 물질에 대한 선택 흡착성이 충분하다고는 말할 수 없다. 일반적으로, 활성탄의 소수성은 높아, 요독증의 원인 물질이나 그 전구 물질로 대표되는 인독실황산, DL-β-아미노이소부티르산, 트립토판 등의 저분자량의 이온성 유기 화합물의 흡착에 적합하지 않다고 하는 문제점을 내포하고 있다.

그래서, 활성탄 흡착제의 문제점을 개선하기 위해, 원료물질로서 목질, 석유계 혹은 석탄계의 각종 피치류 등을 사용하여 구상 등의 수지 화합물을 형성하고, 이것들을 원료로 한 활성탄으로 이루어지는 항네프로제 증후군제가 보고되었다(예를 들면, 특허문헌 3 참조). 상기 활성탄은 석유계 탄화수소(피치) 등을 원료물질로 하여, 비교적 입경을 균일하게 하고, 탄화, 부활에 의해 조제된다. 또, 활성탄 자체의 입경을 비교적 균일화함과 아울러, 당해 활성탄에 있어서의 미세구멍 용적 등의 분포에 대해 조정을 시도한 경구 투여용 흡착제가 보고되었다(특허문헌 4 참조). 이와 같이, 약용 활성탄은 비교적 입경을 균일하게 함에 따라, 장 내의 유동성의 불량을 개선하고, 동시에 미세구멍을 조정함으로써 당해 활성탄의 흡착 성능의 향상을 도모했다. 그래서, 다수의 경도의 만성 신부전 환자에게 복용되고 있다.

약용 활성탄에는, 요독증의 원인 물질이나 그 전구 물질에 대한 신속하고 또한 효율적인 흡착이 요구된다. 그러나, 종래의 약용 활성탄에 있어서의 미세구멍의 조정은 양호하다고는 할 수 없어, 흡착 성능도 안정하지 않았다. 그 때문에 1일당의 복용량을 많게 하지 않으면 안 된다. 특히, 만성 신부전 환자는 수분의 섭취량을 제한받고 있으므로, 소량의 수분에 의해 삼키는 것은 환자에게 있어서 대단한 고통이 되고 있었다. 아울러, 위, 소장 등의 소화관에서는, 당, 단백질 등의 생리기능에 불가결한 화합물 및 장벽으로부터 분비되는 효소 등의 여러 물질이 혼재하는 환경이다. 그 중에서, 요독증 등의 원인이 되는 독성 물질, 특히는, 질소를 함유하는 화합물을 신속하게 흡착하고, 그대로 변과 함께 체외로 배설하는 약용의 활성탄 흡착제가 요망되고 있었다.

발명자는 활성탄 흡착제의 탄화 전의 원료, 미세구멍의 발달에 대해 자세히 조사했다. 그 결과, 활성탄의 원료가 되는 수지 성분에 페놀 수지를 채용함과 아울러 수지의 조성을 연구함으로써, 수지 탄화물 유래의 활성탄의 미세구멍을 적합하게 제어하여, 저분자량의 함질소 화합물의 신속한 흡착에 적합한 미세구멍 분포를 갖춘 활성탄을 발견하게 되었다.

일본 특허 제3835698호 공보 일본 특개 2008-303193호 공보 일본 특개 평 6-135841호 공보 일본 특개 2002-308785호 공보

본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것이며, 페놀 수지에 유래하는 활성탄에 있어서, 페놀 수지 중의 수지 조성을 개량함으로써, 수지 탄화물에 생기는 미세구멍 중의 매크로 구멍의 비율을 높여, 질소를 함유하는 저분자 화합물을 신속하게 흡착 가능한 활성탄 흡착제를 제공할 수 있는 활성탄 흡착제의 제조 방법으로서, 또한 그 활성탄 흡착제를 간이한 공정으로 용이하게 제조할 수 있고, 또한 경제성이 우수한 활성탄 흡착제의 제조 방법을 제공한다.

즉, 제1 발명은 노볼락 수지와 레졸 수지를 함유하는 복합 페놀 수지의 제조 방법으로서, 페놀과, 포름알데히드와, 산성 촉매와 유화제를 혼합하면서 가열하여 노볼락 수지분을 조제하는 노볼락 수지 합성 공정과, 상기 노볼락 수지 합성 공정에 의해 얻은 용액 중에, 포름알데히드와, 염기성 촉매를 혼합하면서 가열하여 레졸 수지 성분을 합성함과 아울러 상기 노볼락 수지분도 함유한 복합 페놀 수지를 조제하는 복합 페놀 수지 조제 공정과, 상기 복합 페놀 수지를 탄화하여 수지 탄화물을 얻는 탄화 공정과, 상기 수지 탄화물을 부활하여 활성탄 흡착제를 얻는 부활 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.

제2 발명은 제1 발명에 기재된 활성탄 흡착제의 제조 방법으로서, 하기 식 (i)로 표시되는 상기 페놀의 당량(P)과 상기 노볼락 수지 합성 공정에서 첨가되는 상기 포름알데히드의 당량(F_N)과의 당량비(R₁)가 0.5∼0.9인 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.

제3 발명은 제1 또는 2의 발명에 기재된 활성탄 흡착제의 제조 방법으로서, 하기 식 (ii)로 표시되는 상기 페놀의 당량(P)과 복합 페놀 수지 조제 공정에서 첨가되는 상기 포름알데히드의 당량(F_R)과의 당량비(R₂)가 1.1∼1.8인 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.

제4 발명은 제1 내지 3의 발명 중 어느 하나에 기재된 활성탄 흡착제의 제조 방법으로서, 상기 복합 페놀 수지의 휘발분이 60% 이하인 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.

제5 발명은 제1 내지 4의 발명 중 어느 하나에 기재된 활성탄 흡착제의 제조 방법으로서, 상기 복합 페놀 수지가 평균 입경 200∼500㎛의 입상물 또는 구상물인 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.

제6 발명은 제1 내지 5의 발명 중 어느 하나에 기재된 활성탄 흡착제의 제조 방법으로서, 상기 염기성 촉매가 아민 화합물인 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.

제7 발명은 제1 내지 6의 발명 중 어느 하나에 기재된 활성탄 흡착제의 제조 방법으로서, 상기 복합 페놀 수지에 함유되는 노볼락 수지분과 레졸 수지분이 9:1 내지 5:5의 중량비인 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.

제8 발명은 제1 내지 7의 발명 중 어느 하나에 기재된 활성탄 흡착제의 제조 방법으로서, 상기 활성탄 흡착제가 경구 투여용 신질환 또는 경구 투여용 간질환을 위한 치료제 또는 예방제인 활성탄 흡착제의 제조 방법에 관한 것이다.

제1 발명에 따른 활성탄 흡착제의 제조 방법에 의하면, 노볼락 수지와 레졸 수지를 함유하는 복합 페놀 수지의 제조 방법으로서, 페놀과, 포름알데히드와, 산성 촉매와 유화제를 혼합하면서 가열하여 노볼락 수지분을 조제하는 노볼락 수지 합성 공정과, 상기 노볼락 수지 합성 공정에 의해 얻은 용액 중에, 포름알데히드와, 염기성 촉매를 혼합하면서 가열하여 레졸 수지 성분을 합성함과 아울러 상기 노볼락 수지분도 함유한 복합 페놀 수지를 조제하는 복합 페놀 수지 조제 공정과, 상기 복합 페놀 수지를 탄화하여 수지 탄화물을 얻는 탄화 공정과, 상기 수지 탄화물을 부활하여 활성탄 흡착제를 얻는 부활 공정을 가지기 때문에, 페놀 수지에 유래하는 활성탄에 있어서, 페놀 수지 중의 수지 조성을 개량함으로써 수지 탄화물에 생기는 미세구멍 중의 매크로 구멍의 비율을 높일 수 있고, 질소를 함유하는 저분자 화합물을 신속하게 흡착 가능한 활성탄 흡착제를 간이한 공정으로 용이하게 제조할 수 있고, 또한 경제성이 우수한 활성탄 흡착제의 제조 방법을 확립할 수 있다.

제2 발명에 따른 활성탄 흡착제의 제조 방법에 의하면, 제1 발명에 있어서, 식 (i)로 표시되는 상기 페놀의 당량(P)과 상기 노볼락 수지 합성 공정에서 첨가되는 상기 포름알데히드의 당량(F_N)과의 당량비(R₁)가 0.5∼0.9이기 때문에, 노볼락 수지분의 합성에 바람직하다.

제3 발명에 따른 활성탄 흡착제의 제조 방법에 의하면, 제1 또는 2의 발명에 있어서, 식 (ii)로 표시되는 상기 페놀의 당량(P)과 복합 페놀 수지 조제 공정에서 첨가되는 상기 포름알데히드의 당량(F_R)과의 당량비(R₂)가 1.1∼1.8이기 때문에, 레졸 수지분과 노볼락 수지분의 양의 비율은 바람직하게 된다.

제4 발명에 따른 활성탄 흡착제의 제조 방법에 의하면, 제1 내지 3 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 복합 페놀 수지의 휘발분이 60% 이하이기 때문에, 휘발분의 양이 적고 활성탄 흡착제 중의 탄소량은 증가하여, 보다 치밀한 활성탄을 얻을 수 있다.

제5 발명에 따른 활성탄 흡착제의 제조 방법에 의하면, 제1 내지 4 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 복합 페놀 수지가 평균 입경 200∼500㎛의 입상물 또는 구상물이기 때문에, 완성되는 활성탄 흡착제는 경구 투여의 복용에 적합한 크기가 된다.

제6 발명에 따른 활성탄 흡착제의 제조 방법에 의하면, 제1 내지 제5 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 염기성 촉매가 아민 화합물이기 때문에, 안정한 반응을 얻을 수 있다.

제7 발명에 따른 활성탄 흡착제의 제조 방법에 의하면, 제1 내지 제6 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 복합 페놀 수지에 함유되는 노볼락 수지분과 레졸 수지분이 9:1 내지 5:5의 중량비이기 때문에, 수지 탄화물에 생기는 미세구멍 중의 매크로 구멍의 비율을 높일 수 있다.

제8 발명에 따른 활성탄 흡착제의 제조 방법에 의하면, 제1 내지 제7 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 활성탄 흡착제가 경구 투여용 신질환 또는 경구 투여용 간질환을 위한 치료제 또는 예방제이기 때문에, 신질환 또는 간질환의 원인 물질을 선택적으로 흡착하는 효과가 높아, 치료제 또는 예방제에 적합하다.

도 1은 본 발명의 활성탄 흡착제의 출발 원료인 복합 페놀 수지의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 2는 복합 페놀 수지로부터 활성탄 흡착제에 이르는 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 3은 비교예 1, 2의 활성탄 흡착제의 출발 원료인 복합 페놀 수지의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 4는 비교예 3의 활성탄 흡착제의 출발 원료인 레졸 수지의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 활성탄 흡착제는 출발 원료인 페놀 수지가 수지 조성에 개량이 가해진 복합 페놀 수지이며, 특히, 노볼락 수지와 레졸 수지의 양쪽을 함유한 복합 페놀 수지이고, 이것을 탄화하여 수지 탄화물로 만들고, 부활시켜 이루어진다. 처음에, 도 1의 공정도를 사용하여 복합 페놀 수지의 합성 공정을 설명한다.

처음에 페놀 수지의 원료가 되는 페놀에 포름알데히드가 첨가, 혼합되고, 양쪽 분자의 가교 형성 목적의 산성 촉매가 첨가된다. 교반하면서 80 내지 100℃의 가열에 의해 탈수 축합 반응이 진행된다. 이 단계에서 노볼락 수지분이 조제된다(「노볼락 수지 합성 공정」).

여기에서, 복합 페놀 수지는 탄화 및 부활을 거쳐 수지 탄화물, 최종적으로 경구투여용의 활성탄 흡착제가 된다. 그 때문에, 활성탄 흡착제는 구강, 식도, 위, 십이지장, 소장, 대장과 소화관 내를 원활하게 유동하면서 요독증 등의 원인 물질을 흡착하여, 변과 함께 항문으로부터 배설된다. 그러면, 저항이 적은 입경 또는 구형은 각종의 소화관 내의 원활한 유동의 편의로 바람직한 형상이다. 이 점을 감안하여, 탄화 전의 수지의 단계부터 입상물 또는 구상물인 것이 바람직하다.

그래서, 노볼락 수지 합성 공정에서는 유화제가 첨가된다. 동공정에서 조제되는 노볼락 수지 및 후술하는 레졸 수지 합성 공정에서 조제되는 레졸 수지를 포함하는 복합 페놀 수지는 유화제의 작용에 의한 분산에 의해 입상물 또는 구상물로 된다. 유화제로서 히드록시에틸셀룰로오스, 아라비아검(아라비아 고무) 등의 수용성의 다당류가 사용된다. 유화제는 탄화수소 화합물이기 때문에, 이후의 탄화 시에도 여분의 잔분은 생기기 어렵다. 유화제의 첨가량은 복합 페놀 수지 조제 공정 전체에 있어서의 총장입량의 0.1∼1중량부이다. 유화제의 종류, 반응 조건에 따라 적당하게 증감된다.

유화제가 첨가되어 있기 때문에, 노볼락 수지 합성 공정 및 복합 페놀 수지 조제 공정 중의 가열과 교반을 통하여 에멀션화가 진행되고, 반응액 중에 입상물 또는 구상물로 된 복합 페놀 수지(복합 페놀 수지 입자)가 생긴다. 유화제의 첨가에 의해 페놀 등을 포함하는 반응액의 표면장력은 높아지고, 미소한 액적이 생겨 구상화는 촉진된다고 생각된다. 당해 복합 페놀 수지의 바람직한 크기는 평균 입경 200∼700㎛의 범위이며, 보다 바람직하게는 평균 입경 200∼500㎛의 입상물 또는 구상물이다. 당해 범위의 입경은 다음에 기술하는 탄화의 소성에 따른 체적 감소를 예측한 크기이다. 또한, 완성되는 활성탄 흡착제는 경구투여의 복용에 적합한 크기이다.

다음에 페놀에 포름알데히드, 산 촉매 및 유화제가 첨가되어 이루어지는 노볼락 수지 합성 공정에서 생긴 용액 중에, 포름알데히드가 추가 혼합된다. 그리고, 용액 중에 잔존하는 미반응의 페놀과 포름알데히드의 가교 형성 목적의 염기성 촉매가 첨가된다. 이 용액에는, 노볼락 수지 합성 공정에 의해 생긴 노볼락 수지와, 미반응의 페놀 및 저분자량 화합물이 포함되어 있다. 용액 중에 잔존한 미반응의 페놀과, 추가된 포름알데히드 및 첨가된 염기성 촉매는 교반되면서 80∼100℃의 가열에 의해 탈수 축합 반응이 진행되어, 미반응의 페놀로부터 레졸 수지분이 합성된다. 그래서, 당해 공정에서 합성된 레졸 수지분과 함께, 앞의 공정에서 합성된 노볼락 수지분도 함유하는 복합 페놀 수지가 조제된다(「복합 페놀 수지 조제 공정」). 또한, 생성 수지분은 적당하게 세정된다.

특히, 본 발명의 활성탄 흡착제의 출발 원료인 복합 페놀 수지의 생성 공정에서는, 노볼락 수지가 합성되는 노볼락 수지 합성 공정과, 레졸 수지 성분을 합성하여 복합 페놀 수지로 만드는 복합 페놀 수지 조제 공정에 있어서, 페놀에 포름알데히드, 산 촉매 및 유화제가 첨가되어 이루어지는 용액 중에, 레졸 수지분을 합성하는 포름알데히드와 염기성 촉매를 첨가하는 것이므로, 노볼락 수지 합성 공정의 뒤에 생성 수지의 세정이나 정제를 행할 필요가 없다. 이 때문에, 복합 페놀 수지의 제조에 수반되는 수고가 대단히 적어져 비용의 저감을 도모할 수 있다.

전술의 양쪽 공정에서 사용한 페놀 대신에, 수산기를 가지는 방향족 화합물도 사용된다. 예를 들면, 크레졸(o-, m-, p- 위치), p-페닐페놀, 크실레놀(2,5-, 3,5-), 레조르시놀, 각종 비스페놀 등을 들 수 있다.

전술의 양쪽 공정에서 사용한 포름알데히드 대신에, 다음 알데히드 화합물도 사용된다. 아세트알데히드, 벤즈알데히드, 글리옥살, 푸르푸랄 등을 들 수 있다.

노볼락 수지 합성 공정에 사용한 산성 촉매는 무기산, 유기산이다. 실시예는 옥살산이다. 이것에 더하여, 포름산 등의 카르복실산, 말론산 등의 디카르복실산, 염산, 황산, 인산 등이 산성 촉매로서 들 수 있다.

복합 페놀 수지 조제 공정에 있어서, 레졸 수지분의 합성에 사용되는 염기성 촉매에는 아민 화합물이 사용된다. 아민 화합물은 레졸 수지분의 합성에 많이 사용되며, 안정한 반응을 얻는데 적합하다. 실시예에서는, 헥사메틸렌테트라민(헥사민, 1,3,5,7-테트라아자아다만탄), 트리에틸렌테트라민(N,N'-디(2-아미노에틸)에틸렌디아민)이 사용된다. 이것들에 더하여, 수산화나트륨, 수산화마그네슘, 탄산나트륨, 암모니아 등도 염기성 촉매로서 들 수 있다. 복합 페놀 수지 조제 공정에서 첨가되는 염기성 촉매의 양은 당해 공정 중의 총장입량의 5∼15중량부이다. 첨가량은 염기성 촉매의 종류 등에 의존한다.

노볼락 수지 합성 공정에 있어서의 노볼락 수지분의 합성 촉진과, 미반응물의 저감으로부터 원료 물질량은 당량비(몰 환산량)에 의해 규정된다. 본 발명의 제조 방법에 사용되는 페놀의 당량(P)과 노볼락 수지 합성 공정에서 첨가되는 포름알데히드의 당량(F_N)과의 당량비(R₁)의 관계는 전술한 식 (i)로부터, 0.5∼0.9의 범위이다. 후기의 실시예에서도 당해 범위이면 노볼락 수지분의 합성에 바람직하다. 당량비 R₁이 0.5를 하회하는 경우, 페놀의 양이 과잉하고, 동당량비 R₁이 0.9를 상회하는 경우, 상대적으로 페놀의 양이 과소하다.

복합 페놀 수지 조제 공정에 있어서의 레졸 수지분의 합성 촉진과, 미반응물의 저감으로부터 원료 물질량도 당량비(몰 환산량)에 의해 규정된다. 페놀의 당량(P)과 복합 페놀 수지 조제 공정에서 첨가되는 포름알데히드의 당량(F_R)과의 당량비(R₂)의 관계는 전술의 식 (ii)으로부터, 1.1∼1.8의 범위이다. 당해 범위에 수렴하면, 레졸 수지분과 노볼락 수지분의 양의 비율은 바람직하게 된다. 당량비 R₂가 1.1을 하회하는 경우, 페놀의 양이 과잉하고, 동당량비 R₂가 1.8을 상회하는 경우, 상대적으로 페놀의 양이 과소하다. 당해 당량비 R₁ 및 R₂의 범위는 적합한 에멀션 형성 등을 가미한 범위이며, 후기의 실시예의 검증에 기초한다.

일련의 공정으로 조제된 복합 페놀 수지(노볼락 수지분 및 레졸 수지분 함유의 복합 페놀 수지 입자)는 적당한 세정과 건조 후, 도 2의 공정도에 나타내는 공정을 거쳐 수지 탄화물로 된다. 복합 페놀 수지는 원통 형상 레토르트 전기로 등의 소성로 내에 수용되고, 노 내를 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 분위기하로 하고 300∼1000℃, 바람직하게는 450∼700℃에서 1∼20시간 걸쳐 탄화되어, 수지 탄화물이 된다(「탄화 공정」).

탄화 공정 후, 수지 탄화물은 로터리식 외열로 등의 가열로 등에 수용되고, 750∼1000℃, 바람직하게는 800∼1000℃, 더욱 바람직하게는 850∼950℃에서 수증기 부활된다(「부활 공정」). 부활 시간은 생산 규모, 설비 등에 의존하지만, 0.5∼50시간이다. 또는, 이산화탄소 등의 가스 부활도 사용된다. 부활 후의 활성탄 흡착제는 묽은 염산에 의해 세정된다. 묽은 염산 세정 후의 활성탄 흡착제는, 예를 들면, JIS K 1474(2014)에 준거한 pH의 측정에 의해, pH5∼7이 될 때까지 수세된다.

묽은 염산의 세정 후, 필요에 따라 활성탄 흡착제는 산소 및 질소의 혼합 기체 중에서 가열 처리, 수세정되어, 회분 등의 불순물이 제거된다. 가열 처리에 의해 잔류하는 염산분 등은 제거된다. 그리고, 각 처리를 거침으로써 활성탄 흡착제의 표면 산화물량은 조정된다. 산 세정 후, 부활된 수지 탄화물에 대한 가열 처리를 통하여, 활성탄 흡착제의 표면 산화물량은 증가한다. 당해 처리 시의 산소 농도는 0.1∼21체적%이다. 또, 가열 온도는 150∼1000℃, 바람직하게는 400∼800℃이며, 15분∼2시간이다.

부활 처리 후, 또는 부활 처리에 이어지는 가열 처리 후의 수지 탄화물(활성탄 흡착제)은 체 분급하여 평균 입자 직경 150∼500㎛, 보다 바람직하게는 150∼350㎛의 입상물 또는 구상물의 활성탄으로 선별되는 것이 좋다. 입자 직경의 조정 및 분별에 의해, 활성탄 흡착제의 흡착 속도의 일정화와 흡착 능력의 안정화가 도모된다. 입자 직경의 범위는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기의 범위로 하면, 환자(복용자)의 삼킴을 원활하게 함과 아울러 활성탄 흡착제의 표면적을 확보할 수 있다. 또, 입자 직경이 일정하게 되면, 소화관 내에서의 흡착 성능은 안정될 수 있다. 게다가, 입자의 단단함을 유지하여 경구투여 후(복용 후)의 소화관 내에서 더 가루화되는 것도 억제된다. 때문에, 경구투여용 흡착제의 활성탄의 형상은 바람직하게는 구상물이다. 단, 제조로 인한 진구도의 편차 등도 허용되기 때문에, 입상물도 포함된다.

이미 기술한 바와 같이, 노볼락 수지 합성 공정 및 복합 페놀 수지 조제 공정을 거쳐 조제된 복합 페놀 수지는 노볼락 수지분과 레졸 수지분의 양쪽의 상이한 형질의 페놀 수지를 함유하고 있다. 페놀 수지 중, 노볼락 수지는 열가소성 수지이며, 레졸 수지는 열경화성 수지이다. 따라서, 탄화 공정의 가열 온도에 복합 페놀 수지 입자가 노출되었을 때, 당해 복합 페놀 수지 입자 중의 노볼락 수지분과 레졸 수지분에서는 내열성, 용융 온도, 휘발량 등이 서로 상위하다. 그렇다면, 소성에 따른 탄화는 일정하게 되기 보다도, 오히려 복합 페놀 수지 입자의 탄화는 불균질하게 진행된다고 생각된다. 탄화 시의 가열 소성에 의해 복합 페놀 수지 입자 속에서 탄화 분해 가스가 휘발된다. 이 휘발을 통하여 수지 탄화물에 갈라진 틈, 균열 등이 생긴다고 예상된다. 이 때문에, 복합 페놀 수지의 수지 탄화물 유래의 활성탄 흡착제에는 상대적으로 매크로 구멍(대략 50nm 이상)이 발달하기 쉬워진다고 생각된다.

그래서, 복합 페놀 수지(복합 페놀 수지 입자) 중에 차지하는 노볼락 수지분(전자)과 레졸 수지분(후자)의 비율은 9:1∼5:5이다. 노볼락 수지분과 레졸 수지분을 함유함으로써, 수지 탄화물에 생기는 미세구멍 중의 매크로 구멍의 비율을 높일 수 있어, 흡착할 목적물에 따라, 비율을 변경함으로써, 임의의 흡착 성능을 가지는 활성탄을 제조할 수 있다.

복합 페놀 수지(복합 페놀 수지 입자)로부터 탄화를 거쳐 수지 탄화물로 되고, 또한 부활을 거쳐 활성탄 흡착제에 이르는 과정에서, 자명하지만 휘발분의 중량은 감소한다. 그 때문에 휘발분의 양이 적은 만큼 활성탄 흡착제 중의 탄소량은 증가하여, 보다 치밀한 활성탄을 얻을 수 있다. 그래서, 복합 페놀 수지(복합 페놀 수지 입자)의 휘발분은 60% 이하로 억제된다.

복합 페놀 수지(복합 페놀 수지 입자)는 분자 중에 방향환 구조를 가지고 있기 때문에, 탄화율은 높아진다. 또한 부활에 의해 표면적이 큰 활성탄 흡착제가 생긴다. 부활 후의 활성탄 흡착제는 종래의 목질이나 야자껍질, 석유 피치 등의 활성탄과 비교해도, 미세구멍 직경은 작고 충전 밀도는 높다. 그 때문에 비교적 작은 분자량(분자량이 수십 또는 수백의 범위)의 이온성 유기 화합물의 흡착에 적합하다. 또, 복합 페놀 수지는 종래의 활성탄 원료의 목질 등과 비교하여 질소, 인, 나트륨, 마그네슘 등의 회분이 적고 단위질량당의 탄소의 비율은 높다. 이 때문에, 불순물이 적은 활성탄 흡착제를 얻을 수 있다.

전술의 제조 방법으로 얻어진 활성탄 흡착제에는, 뒤에 기술하는 실시예에 게재하는 간기능 장애나 신기능 장애의 원인 물질을 최대한 신속하게 흡착하는 것, 또 비교적 적은 복용량으로 충분한 흡착 성능을 발휘하는 것이 요구된다. 구비해야 할 성질의 조화 범위를 찾아내기 위해, 활성탄 흡착제는 [1] BET 비표면적, [2] 수은 미세구멍 용적값, [3] 용적비 등의 지표로 규정된다. 그리고, 뒤에 기술하는 실시예의 경향 등으로부터 명확한 바와 같이, 각 지표의 적합한 범위값이 도출된다. 또한, 이하에 기재하는 상기 활성탄의 물성 등의 측정 방법 및 여러 조건 등은, 실시예에서 상세하게 기술한다.

그리고, 활성탄 흡착제는 입상물 또는 구상물이며, 그 평균 입자 직경은 특별히 규정되지 않지만, 150∼400㎛인 것이 바람직하다. 입자 자체의 크기가 상기의 범위이면, 매크로 구멍 등의 미세구멍이 적당하게 발달하여, 선택 흡착성의 면에서 바람직하다. 또, 표면적이 적당하게 되기 때문에, 흡착 속도나 강도의 면에서도 바람직하다.

본 명세서 및 실시예에 있어서의 활성탄 흡착제 및 복합 페놀 수지 입자의 평균 입경은 레이저 회절·산란법에 의해 구한 입도 분포에 있어서의 적산값 50%에서의 입경으로 했다.

[1] BET 비표면적의 800m²/g 이상이란 흡착 성능의 점에서 활성탄 흡착제로서 필요하게 되는 하한이며, 바람직하게는 1500m²/g 이상으로 규정된다. 700m²/g보다 작아지면, 독성 물질의 흡착 성능이 저하된다고 생각되기 때문이다. BET 비표면적이 3000m²/g을 초과할 경우, 충전 밀도가 악화됨과 더불어 미세구멍 용적이 커지므로 활성탄 흡착제 자체의 강도가 악화되기 쉬워진다고 생각된다.

[2] 수은 미세구멍 용적(V_M)은 활성탄의 메소 구멍 또는 매크로 구멍의 큰 미세구멍을 평가하는 지표이다. 그래서, 미세구멍 직경 7.5∼15000nm의 범위의 수은 미세구멍 용적은 0.2∼0.6mL/g이다. 즉, 매크로 구멍측을 발달시킴으로써, 흡착 대상 물질은 빠르게 활성탄 흡착제의 내부에 받아들여진다. 수은 미세구멍 용적이 0.2mL/g을 하회하는 경우, 매크로 구멍은 발달 부족이 된다. 노볼락 수지의 비율이 높아지면, 매크로 구멍이 발달하기 쉬워지는 경향이 있다. 이 때문에, 노볼락 수지의 비율을 높인 경우의 페놀 수지 유래의 활성탄의 수은 미세구멍 용적의 상한은 0.6mL/g으로 생각된다. 따라서, 동일한 값을 상한으로 하여, 상기의 수은 미세구멍 용적의 값의 범위로 했다.

[3] 용적비(R_V)는 전술의 식 (i)에 나타내어지는 바와 같이 0.2 이상이다. 동식 (i)의 용적비(R_V)는 미세구멍 직경 7.5∼15000nm의 범위(매크로 구멍)의 수은 미세구멍 용적(V_M)을 미세구멍 직경 0.7∼2.0nm의 범위(마이크로 구멍)의 질소 미세구멍 용적(V_H)으로 나눈 몫이다. 즉, 마이크로 구멍에 비해 매크로 구멍의 비율이 높은 것을 나타내는 지표이다. 활성탄과 같은 흡착제의 경우, 마이크로 구멍, 메소 구멍, 매크로 구멍의 어느 미세구멍도 존재하고 있다. 그 중에서, 어느 쪽의 범위의 미세구멍을 보다 많이 발달시킬지에 따라, 활성탄 흡착제의 흡착 대상, 성능은 변화된다. 본 발명에 있어서 요망되는 활성탄 흡착제는 요독증의 원인 물질이나 그 전구 물질로 대표되는 인독실 황산, 아미노이소부티르산, 트립토판 등의 질소를 함유하는 저분자량의 이온성 유기 화합물의 흡착을 상정한다. 그리고, 본 발명의 활성탄 흡착제는 상기의 흡착 대상의 분자를 종전의 활성탄 흡착제보다도 빠르게 흡착하는 것이다.

매크로 구멍측의 비율이 상대적으로 높여짐으로써, 흡착 대상은 활성탄 흡착제 내부로 용이하게 침입할 수 있다. 그리고, 흡착 대상은 매크로 구멍에 접속한 마이크로 구멍에 채워지고, 흡착은 빠르게 진행된다. 통상, 섭식에서 배설까지 중, 음식물이 소화에 의해 분해되어 소장 내를 유동하는 시간은 약 6∼10시간으로 생각된다. 즉, 소장 내를 유동하는 동안에 경구 투여용 흡착제(활성탄 흡착제)가 원하는 흡착 대상인 질소를 함유하는 저분자를 흡착할 필요가 있다. 그래서, 장관 내에서의 효율 좋은 흡착을 감안하면, 단시간의 흡착이 바람직하다고 할 수 있다. 이 점에서, 활성탄 흡착제의 매크로 구멍측의 미세구멍을 많이 발달시키는 것에는 의미가 있다. 후기의 실시예에 개시하는 바와 같이, 용적비(R_V)의 수치가 높아질수록, 흡착 속도는 빨라진다.

이들 지표와 아울러, [4] 평균 미세구멍 직경도 더해진다. 그래서, 평균 미세구멍 직경은 1.7∼2.0nm의 범위이다. 활성탄 흡착제의 평균 미세구멍 직경이 당해 범위 내로 조정됨으로써, 분자량 수십 또는 수백의 비교적 저분자의 이온성 유기 화합물의 흡착은 양호하게 된다. 동시에, 활성탄 흡착제는 분자량 수천 내지 수만의 효소, 다당류 등의 생체에 필요한 고분자 화합물의 흡착을 억제할 수 있다. 활성탄 흡착제의 평균 미세구멍 직경이 2.0nm를 초과하는 경우, 효소, 다당류 등의 고분자를 흡착하는 미세구멍이 많이 존재해 버리기 때문에 바람직하지 않다. 또, 활성탄의 평균 미세구멍 직경이 1.7nm 미만이면, 미세구멍 용적 자체가 감소하여, 흡착력을 저하시킬 우려가 있다.

[5] 활성탄의 충전 밀도에 대해서는, 0.3∼0.6g/mL로 규정된다. 충전 밀도가 0.3g/mL 미만의 경우, 복용량이 증가하여 경구 투여 시에 삼키기 어려워진다. 충전 밀도가 0.6g/mL를 초과하는 경우, 페놀 수지 유래의 활성탄으로서의 선택 흡착성이 수반되지 않게 된다. 이러한 점에서, 충전 밀도는 상기의 범위가 적합하게 된다.

전술의 물성을 구비하는 활성탄 흡착제는 경구 투여를 목적으로 한 약제이며, 신질환 또는 간질환의 치료제 또는 예방제가 된다. 활성탄 흡착제의 표면에 발달한 미세구멍 내에 질환, 만성 증상의 원인 물질이 흡착, 유지되고, 체외로 배출됨으로써, 증상 악화는 완화되고, 병태 개선으로 이어진다. 또한, 선천적 혹은 후천적으로 대사 이상 또는 그 우려가 있을 경우, 미리 활성탄 흡착제를 내복함으로써, 질환, 만성 증상의 원인 물질의 체내 농도는 낮추어진다. 그래서, 증상 악화를 막는 예방으로서의 복용도 생각할 수 있다.

신질환으로서, 예를 들면, 만성 신부전, 급성 신부전, 만성 신우신염, 급성신우신염, 만성신염, 급성 신염 증후군, 급성 진행형 신염 증후군, 만성 신염 증후군, 네프로제 증후군, 신경화증, 간질성 신염, 세뇨관증, 리포이드네프로제, 당뇨병성 신부전, 신혈관성 고혈압, 고혈압 증후군, 또는 상기의 원질환에 수반되는 속발성 신질환, 또한, 투석 전의 경도 신부전을 들 수 있다. 간질환으로서, 예를 들면, 극증 간염, 만성 간염, 바이러스성 간염, 알코올성 간염, 간섬유증, 간경변, 간암, 자기면역성 간염, 약제 알레르기성 간 장애, 원발성 담즙성 간경변, 진전, 뇌증, 대사이상, 기능이상을 들 수 있다.

활성탄 흡착제를 경구투여용 흡착제로서 사용할 때의 투여량은 연령, 성별, 체격 또는 병상 등에 영향을 받기 때문에 일률적인 규정은 어렵다. 그러나, 일반적으로 인간을 대상으로 하는 경우, 활성탄 흡착제의 중량 환산으로 1일당 1∼20g, 2∼4회의 복용이 상정된다. 활성탄 흡착제의 경구투여용 흡착제는 산제, 입제, 정제, 당의정, 캡슐제, 현탁제, 스틱제, 분포 포장체, 또는 유제 등에 의한 형태, 제형으로 투여된다.

실시예

[시작예의 합성]

시작예의 활성탄 흡착제를 조제할 때, 처음에 각 시작예에 대응하는 복합 페놀 수지를 합성했다. 그리고, 합성한 각각의 복합 페놀을 탄화하고, 부활하여 시작예의 활성탄 흡착제를 얻었다.

<시작예 1>

90% 페놀 300.0중량부에, 37% 포름알데히드(포르말린) 163.0중량부, 산성 촉매로서의 옥살산 1.4중량부, 유화제로서의 아라비아 고무 2.7중량부, 물 132.3중량부를 더 가하고 95℃ 이상으로 가열하여 적당하게 중합했다(노볼락 수지 합성 공정). 다음에 37% 포름알데히드(포르말린) 93.2중량부, 염기성 촉매로서의 헥사메틸렌테트라민 18.9중량부와 트리에틸렌테트라민 8.1중량부, 물 40.6중량부를 동세퍼러블 플라스크 내에 투입하고 60℃를 유지하면서 1시간 가열하여 반응을 진행시켰다(복합 페놀 수지 조제 공정). 그 후, 95℃ 이상으로 가열하고 4시간 환류하여 시작예 1에 대응하는 복합 페놀 수지를 조제했다.

<시작예 2>

노볼락 수지 합성 공정에 있어서의 아라비아 고무의 첨가량을 3.0중량부, 복합 페놀 수지 조제 공정에 있어서의 37% 포름알데히드(포르말린)의 첨가량을 139.9중량부로 한 이외는 시작예 1과 동일한 조건으로 하여 시작예 2에 대응하는 복합 페놀 수지를 얻었다.

<시작예 3>

노볼락 수지 합성 공정에 있어서, 90% 페놀 280.0중량부, 37% 포름알데히드(포르말린) 153.1중량부, 옥살산 1.3중량부, 아라비아 고무 3.0중량부, 복합 페놀 수지 조제 공정에 있어서의 37% 포름알데히드(포르말린) 174.0중량부, 헥사메틸렌테트라민 17.6중량부와 트리에틸렌테트라민 7.6중량부로 한 이외는 시작예 1과 동일한 조건으로 하여 시작예 3에 대응하는 복합 페놀 수지를 얻었다.

<시작예 4>

노볼락 수지 합성 공정에 있어서, 90% 페놀 225.0중량부, 37% 포름알데히드(포르말린) 122.2중량부, 옥살산 1.0중량부, 아라비아 고무 2.6중량부, 복합 페놀 수지 조제 공정에 있어서의 37% 포름알데히드(포르말린) 192.3중량부, 헥사메틸렌테트라민 21.3중량부와 트리에틸렌테트라민 9.1중량부로 한 이외는 시작예 1과 동일한 조건으로 하여 시작예 4에 대응하는 복합 페놀 수지를 얻었다.

<시작예 5>

노볼락 수지 합성 공정에 있어서, 90% 페놀 280.0중량부, 37% 포름알데히드(포르말린) 186.9중량부, 옥살산 1.3중량부, 아라비아 고무 3.3중량부, 복합 페놀 수지 조제 공정에 있어서의 37% 포름알데히드(포르말린) 139.2중량부, 헥사메틸렌테트라민 17.6중량부와 트리에틸렌테트라민 7.6중량부로 한 이외는 시작예 1과 동일한 조건으로 하여 시작예 5에 대응하는 복합 페놀 수지를 얻었다.

<시작예 6>

노볼락 수지 합성 공정에 있어서, 37% 포름알데히드(포르말린) 116.4중량부, 아라비아 고무 2.0중량부, 복합 페놀 수지 조제 공정에 있어서의 37% 포름알데히드(포르말린) 186.5중량부로 한 이외는 시작예 1과 동일한 조건으로 하여 시작예 6에 대응하는 복합 페놀 수지를 얻었다.

각 시작예의 노볼락 수지 합성 공정 및 복합 페놀 수지 조제 공정에 사용되는 반응 원료, 유화제, 촉매의 양 및 당량비(R₁, R₂)를 표 1에 나타낸다.

계속해서, 비교예 1, 2의 활성탄 흡착제는, 도 3에 나타내는 공정을 거쳐 얻어진다. 페놀과, 포름알데히드와, 산성 촉매를 혼합하면서 가열하여 노볼락 수지분을 조제한 후에 노볼락 수지를 추출하고, 페놀과, 포름알데히드와, 염기성 촉매와, 추출한 노볼락 수지분을 혼합하면서 가열하여, 레졸 수지분을 합성함과 아울러 노볼락 수지분도 함유한 복합 페놀 수지를 조제하고, 이 복합 페놀 수지를 탄화하여 얻은 수지 탄화물을 부활하여 활성탄 흡착제를 조제했다. 비교예 3의 활성탄 흡착제는 도 4에 나타내는 공정을 거쳐 얻어진다. 페놀과, 포름알데히드와, 염기성 촉매를 혼합하면서 가열하여 레졸 수지를 조제하고, 이 레졸 수지를 탄화하여 얻은 수지 탄화물을 부활하여 활성탄 흡착제를 조제했다.

비교예 1, 2의 활성탄 흡착제를 조제할 때에, 2종류의 노볼락 수지분(Nov 1, Nov 2)를 합성했다.

·노볼락 수지분: Nov 1

90% 페놀 1450.0중량부, 37% 포름알데히드(포르말린) 563.0중량부, 산성 촉매로서의 옥살산 6.5중량부를, 교반기, 환류 냉각기를 갖춘 2L의 세퍼러블 플라스크 내에 투입하여 90∼100℃에서 4시간 반응했다. 반응 종료 후, 반응 용기 내를 감압하여, 수분 및 미반응물을 제거했다. 그 후, 95℃까지 승온하고, 적하 깔때기에 의해 물을 투입하고 저중합물을 제거하는 조작을 반복하여 세정했다. 이렇게 하여, 「Nov 1」의 노볼락 수지분을 합성했다.

·노볼락 수지분: Nov 2

반응 원료를 90% 페놀 1400.0중량부, 37% 포름알데히드(포르말린) 753.0중량부로 변경한 이외는, Nov 1과 동일한 조건하에서 반응하여 「Nov 2」의 노볼락 수지분을 합성했다.

<비교예 1>

노볼락 수지분(Nov 1) 122.0중량부, 90% 페놀 135.0중량부, 37% 포름알데히드(포르말린) 157.0중량부, 유화제로서의 히드록시에틸셀룰로오스 1.2중량부, 물 148중량부를, 교반기, 환류 냉각기를 갖춘 1L의 세퍼러블 플라스크 내에 투입하고 70℃에서 용해했다. 다음에 염기성 촉매로서의 헥사메틸렌테트라민 42.5중량부, 물 56.7중량부를 동세퍼러블 플라스크 내에 투입하고 80∼90℃를 유지하면서 3시간 가열하여 반응을 진행시켰다. 그 후, 95℃ 이상으로 가열하고 4시간 환류하여 레졸 수지분의 합성과 함께 비교예 1에 대응하는 복합 페놀 수지를 합성했다.

<비교예 2>

노볼락 수지분(Nov 2) 120.0중량부, 90% 페놀 140.0중량부, 37% 포름알데히드(포르말린) 108.0중량부, 히드록시에틸셀룰로오스 1.6중량부, 헥사메틸렌테트라민 37.8중량부로 한 이외는 비교예 1과 동일하게 하여 비교예 2에 대응하는 복합 페놀 수지를 얻었다.

<비교예 3>

90% 페놀 200.0중량부, 37% 포름알데히드(포르말린) 202.0중량부, 유화제로서의 히드록시에틸셀룰로오스 0.6중량부, 물 148중량부를, 교반기, 환류 냉각기를 갖춘 1L의 세퍼러블 플라스크 내에 투입하고 70℃에서 용해했다. 다음에, 염기성 촉매로서의 트리에틸렌테트라민 16.2중량부, 물 56.7중량부를 동세퍼러블 플라스크 내에 투입하고 40∼60℃를 유지하면서 1시간 가열하여 반응을 진행시켰다. 그 후, 95℃ 이상으로 가열하고 4시간 환류하여 비교예 3에 대응하는 페놀 수지를 합성했다.

각 비교예의 수지 합성 공정에 사용되는 반응 원료, 유화제 및 촉매의 양을 표 2에 나타낸다.

[활성탄 흡착제의 조제]

시작예 1∼6 및 비교예 1, 2의 복합 페놀 수지와 비교예 3의 레졸 수지에 대해, 각각을 원통 형상의 레토르트 전기로에 수용하고 노 내를 질소로 채운 후, 600℃까지 100℃/1시간으로 승온하고, 600℃를 1시간 유지하여 노 내의 페놀 수지를 탄화했다. 그 후, 페놀 수지의 탄화물을 900℃로 가열하고 노 내에 수증기를 주입하고 900℃에서 1시간 유지하여 부활하고 각 시작예 및 비교예의 활성탄 흡착제를 얻었다.

[측정 항목·측정 방법]

각 시작예 및 비교예의 페놀 수지, 그리고 활성탄 흡착제에 관한 것으로서, 수지 수율(%), 노볼락·레졸 중량비, 휘발분(%), 수지 평균 입자 직경(㎛), 수지 충전 밀도(g/mL), 활성탄 수율(%), 활성탄 평균 입자 직경(㎛), BET 비표면적(m²/g), 수은 미세구멍 용적(V_M)(mL/g), 질소 미세구멍 용적(V_H), 용적비(R_V), 평균 미세구멍 직경(nm), 활성탄 충전 밀도(g/mL)를 측정했다. 결과를 표 3, 4에 나타낸다.

[수지 수율]

수지 수율(%)은 페놀 수지의 건조 후 중량을, 원료로서 사용한 페놀 및 포르말린으로부터 수분을 제거하고 합계한 중량으로부터의 비율로 했다.

[노볼락·레졸 중량비]

노볼락·레졸 중량비는 시작예 및 비교예의 복합 페놀 수지 중에 함유된 노볼락 수지분과 레졸 수지분의 서로의 중량을 반응량으로부터 산정한 비율이다.

[휘발분]

페놀 수지의 휘발분(%)의 측정은 전술의 「활성탄 흡착제의 조제」에 있어서, 당초의 수지의 중량과 질소 분위기 중에서의 탄화 후의 중량을 측정하고, 양자로부터 탄화의 전후의 중량 변화를 구했다. 수지는 탄화하면 중량은 감소한다. 그래서 당해 중량 감소는 휘발에 의한 감소량으로 하고, 당초의 수지 중량으로부터의 비율로 했다.

[수지 평균 입자 직경]

수지 평균 입자 직경(㎛)은 페놀 수지의 평균 입자 직경(㎛)이며, 레이저광 산란식 입도 분포 측정 장치(가부시키가이샤 시마즈세이사쿠쇼제, 「SALD 3000S」)를 사용하여 측정하고, 레이저 회절·산란법에 의해 구한 입도 분포에 있어서의 적산값 50%에서의 입경으로 했다.

[수지 충전 밀도]

각 시작예 및 비교예의 수지의 충전 밀도(g/mL)는 JIS K 1474(2014)에 준거하여 측정했다.

[활성탄 수율]

활성탄 수율(%)은 탄화 전의 수지 단계의 중량과, 탄화, 부활, 세정, 분급을 끝내고 최종적으로 분취한 활성탄 흡착제의 중량을 계측하여 감소량을 구했다. 그리고, 당초의 수지 중량으로부터의 비율로 했다.

[활성탄 평균 입자 직경]

활성탄 흡착제의 평균 입자 직경(㎛)은, 전술의 수지 평균 입자 직경과 마찬가지로, 레이저광 산란식 입도 분포 측정 장치(가부시키가이샤 시마즈세이사쿠쇼제, 「SALD 3000S」)를 사용하여 측정하고, 레이저 회절·산란법에 의해 구한 입도 분포에 있어서의 적산값 50%에서의 입경으로 했다.

[BET 비표면적]

각 시작예 및 비교예의 활성탄 흡착제의 BET 비표면적(m²/g)은 77K에서의 질소 흡착 등온선을 「BELSORP mini」(닛폰벨 가부시키가이샤제)에 의해 측정하고, BET법에 의해 구했다.

[수은 미세구멍 용적(V_M)]

각 시작예 및 비교예의 활성탄 흡착제의 수은 미세구멍 용적(V_M)은 「오토포어 9500」(가부시키가이샤 시마즈세이사쿠쇼제)을 사용하여, 접촉각 130°, 표면장력 484dyne/cm(4.84mN/m)로 설정하고, 미세구멍 직경 7.5∼15000nm의 수은 압입법에 의한 미세구멍 용적값(mL/g)을 구했다.

[질소 미세구멍 용적(V_H)]

각 시작예 및 비교예의 활성탄 흡착제의 질소 미세구멍 용적(V_H)은 Gurvitsch의 법칙을 적용하고, 「BELSORP mini」(닛폰벨 가부시키가이샤제)를 사용하여, 상대압 0.953에서의 액체 질소 환산한 질소흡착량(V_ads)을 (iv)식으로부터 액체 상태의 질소 체적(V_H)으로 환산하여 구했다. (iv)식에 있어서, M_g는 흡착물질의 분자량(질소: 28.020), ρ_g(g/cm³)는 흡착물질의 밀도(질소: 0.808)이다.

[용적비(R_V)]

용적비(R_V)는, (v)식과 같이, 수은 미세구멍 용적(V_M)을 질소 미세구멍 용적(V_H)으로 나눈 몫으로 했다.

[평균 미세구멍 직경]

각 시작예 및 비교예의 활성탄 흡착제의 평균 미세구멍 직경(nm)은 미세구멍의 형상을 원통형으로 가정하고, 미세구멍 용적(mL/g) 및 비표면적(m²/g)의 값을 사용하여 하기의 (vi)식으로부터 구했다.

[활성탄 충전 밀도]

각 시작예 및 비교예의 활성탄 흡착제의 충전 밀도(g/mL)는 JIS K 1474(2014)에 준거하여 측정했다.

[물성값에 관한 고찰]

시작예 1∼6의 복합 페놀 수지의 결과로부터, 노볼락 수지 합성 공정 단계에서, 페놀의 당량(P)과 포름알데히드의 당량(F_N)과의 당량비(R₁)는 0.5∼0.9 범위에서의 합성을 확인했다. 시작예의 복합 페놀 수지의 휘발분은 비교예 1, 2의 복합 페놀 수지와 동등하다. 또, 평균 입자 직경도 동일하다.

시작예 1∼6의 활성탄 흡착제에 의하면, 수은 미세구멍 용적(V_M)은 비교예 3보다 유의하게 크고, 동시에, 용적비(R_V)도 크고, 비교예 1, 2와 비교해도 수은 미세구멍 용적(V_M) 및 용적비(R_V)에 대해 동등 내지 큰 경향이 있다. 즉, 상대적으로 매크로 구멍은 많이 발달한 것을 확인했다. 또한, 마이크로 구멍 자체도 질소 미세구멍 용적(V_H)의 측정으로부터, 비교예와 동등한 수치이다. 그 때문에, 마이크로 구멍이 감소하지 않은 것도 확인했다.

시작예 1∼6과 비교예 1, 2는 모두 페놀 수지에 기인하는 활성탄 흡착제이며, 탄화 소성, 부활의 조건은 동일하다. 이것에도 불구하고, 시작예의 매크로 구멍의 발달은 현저하다. 시작예 및 비교예 1, 2는 열경화성의 레졸 수지분에 더하여 열가소성의 노볼락 수지분도 함유하는 성상이다. 시작예 및 비교예 1, 2의 활성탄 흡착제의 매크로 구멍이 보다 많이 발달한 원인으로서, 복합 페놀 수지에 대한 탄화 소성 시에 있어서, 수지 성분의 열팽창(팽창률의 차이), 휘발 조건의 차이 등이 복합적으로 겹쳐, 활성탄 표면의 미세구멍에 머물지 않고, 활성탄의 입자 내부로 침입하는 깊이의 미세구멍이 생겼다고 추찰한다.

또, 비교예 1, 2의 복합 페놀 수지는 노볼락·레졸 중량비를 전자 50:후자 50의 동중량을 목표로 한 합성예이다. 이와 같이 쌍방의 중량비율이 일치하는 비교예에서는 매크로 구멍의 발달에 유리하게 작용했다고 생각된다. 시작예 1∼6은 노볼락 수지의 비율이 크고 수지 수율이 높으므로, 비교예 1, 2와 비교하여 수율이 좋다고 생각된다. 그래서, 매크로 구멍과 마이크로 구멍의 비율, 수율을 유지하면서, 합성 시의 중량변동 등을 감안하여 9:1∼5:5의 중량비의 범위로 하는 것이 좋다고 생각한다.

[흡착 성능 평가]

전술한 바와 같이, 시작예의 복합 페놀 수지의 탄화, 부활의 공정을 거쳐 조제한 활성탄 흡착제는 매크로 구멍의 상대 비율이 크다. 이 점을 근거로 하여, 발명자는 요독증 등의 원인이 될 수 있는 질소를 함유하는 화합물에 대한 흡착 성능의 양부를 검토했다. 그래서, 함질소 저분자 화합물로부터 독성 물질로서 「인돌, 인돌아세트산, 인독실 황산 및 트립토판」의 4종류의 물질을 선택하고, 또, 유용 물질로서 「트립신」을, 시작예 및 비교예의 활성탄 흡착제에 대해, 당해 5종의 분자의 흡착률(%)을 측정했다. 결과를 표 5, 6에 나타낸다.

인돌, 인돌아세트산, 인독실황산, 트립토판 및 트립신의 5종류의 흡착률에 대해서는, pH 7.4의 인산 완충액에 상기의 물질을 각각 용해하여 0.1g/L의 농도의 표준용액을 조제했다.

인돌의 표준용액 50mL에 시작예, 비교예의 구상 활성탄을 각각 0.01g 첨가하고, 37℃의 온도에서 3시간 접촉 진탕했다.

인돌아세트산의 표준용액 50mL에 시작예, 비교예의 구상 활성탄을 각각 0.01g 첨가하고, 37℃의 온도에서 3시간 접촉 진탕했다.

인독실 황산의 표준용액 50mL에 시작예, 비교예의 구상 활성탄을 각각 0.01g 첨가하고, 37℃의 온도에서 3시간 접촉 진탕했다.

트립토판의 표준용액 50mL에 시작예, 비교예의 구상 활성탄을 각각 0.01g 첨가하고, 37℃의 온도에서 3시간 접촉 진탕했다.

트립신의 표준용액 50mL에 시작예, 비교예의 구상 활성탄을 각각 0.125g 첨가하고, 21℃의 온도에서 3시간 접촉 진탕했다.

그 후 여과하여 얻은 여과액에 대해, 전유기체 탄소계(가부시키가이샤 시마즈세이사쿠쇼제, 「TOC5000A」)를 사용하여, 각 여과액 중의 TOC 농도(mg/L)를 측정하고, 각 여과액 중의 피흡착 물질의 질량을 산출했다. 각 피흡착 물질의 흡착률(%)은 (vii)식으로부터 구했다.

[흡착 성능의 결과·고찰]

또한, 각 시작예의 활성탄 흡착제는, 흡착 성능 평가에 제공한 독성 물질 5종류의 함질소 화합물의 어느 것에 대해, 비교예 3보다도 높은 흡착 성능을 발휘했다. 또, 비교예 1, 2와 비교해도, 동등 내지 높은 흡착 성능을 발휘했다. 또, 각 시작예의 활성탄 흡착제는 유용 물질에 대해서는 비교적 흡착하지 않고, 우수한 선택성을 나타냈다. 이 결과로부터, 실제의 투여 후의 소화관 내에서도 신속한 흡착이 진행되어, 체외로의 배설을 기대할 수 있다. 그래서, 본 발명에 의해 제조된 활성탄 흡착제는 신기능, 간기능 장애 등의 치료, 예방에 유효한 경구투여용 흡착제가 될 수 있다.

[흡착 속도 평가]

전술의 흡착 성능의 양부의 평가에 더하여, 대상물질을 흡착하는 속도의 양부에 대해서도 검토했다. 시작예의 복합 페놀 수지의 탄화, 부활의 공정을 거쳐 조제한 활성탄 흡착제는, 매크로 구멍의 상대 비율이 크므로, 질소를 함유하는 화합물의 흡착하는 속도가 빠르다고 생각된다. 그래서, 함질소 저분자 화합물로부터 독성 물질로서 「인돌 및 트립토판」의 2종류의 물질을 선택하고, 시작예 및 비교예의 활성탄 흡착제에 대해, 당해 2종의 분자의 흡착률(%)을 측정했다. 흡착 속도를 평가하기 위해, 0.5시간, 1시간, 2시간, 3시간, 20시간의 각각의 시간이 경과한 시점에서의 흡착률을 측정함과 아울러, 20시간 경과 시점에서의 흡착률의 절반량의 흡착률이 된 시점에서의 경과 시간을 구하고, 50% 흡착에 요한 시간으로 했다. 인돌에 대한 결과를 표 7 및 표 8, 트립토판에 대한 결과를 표 9, 10에 나타낸다.

인돌 및 트립토판의 흡착률에 대해서는, pH 7.4의 인산 완충액에 상기의 물질을 각각 용해하여 10mg/dL의 농도의 표준용액을 조제했다. 각 물질의 표준용액을 용출 시험용 용기에 500mL씩 부어 37℃로 온도 조정했다. 그리고, 각 시작예 및 비교예의 활성탄 흡착제를 0.1g씩 투입하고 교반하면서, 각각의 시간마다 경시적으로 분취했다. 분취 시료의 279nm의 흡광도를 측정하고, 표준용액의 흡광도의 차로부터 흡착률(%)을 산출했다.

[흡착 속도의 결과·고찰]

시작예 1∼6의 활성탄 흡착제는, 흡착 속도 평가에 제공한 2종류의 합질소 화합물의 어느 것에 대해, 어느 시간에서도, 비교예 3보다도 높은 흡착 성능을 발휘했다. 특히, 50% 흡착 시간의 지표로로부터도 명확한 바와 같이, 초기 단계에서 신속하게 흡착 성능을 발현했다. 비교예 1, 2도 높은 흡착 능력을 나타냈지만, 수지 수율이 낮으므로 각 시작예쪽이 경제적으로 우수하다. 이 결과로부터, 실제로 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 활성탄 흡착제가 투여되면, 소화관 내에서의 독성 물질의 흡착은 신속하게 진행되어 체외로의 배설을 기대할 수 있는 것이 제시되었다. 그래서, 활성탄 흡착제는 신기능, 간기능 장애 등의 치료, 예방에 유효한 경구투여용 흡착제가 될 수 있다.

[정리]

본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 각 시작예의 활성탄 흡착제는 레졸 수지분만의 페놀 수지로 이루어지는 비교예 3의 활성탄 흡착제보다도 우수한 흡착 성능 및 흡착 속도를 보였으므로, 노볼락 수지분 및 레졸 수지분의 양자를 함유하는 페놀 수지를 출발 원료로 하여 활성탄 흡착제를 제조하면 양호한 결과가 얻어지는 것이 제시되었다. 또, 노볼락 수지분과 레졸 수지분을 포함하는 페놀 수지로 이루어지는 비교예 1 및 2와 비교해도, 대략 동등 내지 양호한 흡착 성능 및 흡착 속도를 나타냈다. 본 발명의 제조 방법은, 비교예 1, 2의 페놀 수지의 제조 방법과 비교하여 세정 공정 등을 생략한 간이한 공정임에도 불구하고, 동등 내지 양호한 흡착 성능을 가지는 활성탄 흡착제를 얻을 수 있는 것이 제시되었다. 또, 수지의 수율도 대단히 높으므로, 적은 공정으로 수율이 좋기 때문에, 경제적으로 매우 유의한 것도 제시되었다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 활성탄 흡착제는 경구투여에 의해 소화기관에 도달하여, 요독증, 신기능, 간기능 장애 등의 원인이 되는 질소를 함유하는 화합물을 신속하게 흡착할 수 있으므로, 치료제 또는 예방제로서 유망하다. 또 본 발명의 경구투여용 흡착제의 제조 방법은 제조 공정이 적어 용이하게 활성탄 흡착제의 제조가 가능하며, 또한 출발 원료인 페놀 수지 및 활성탄 흡착제의 수율도 우수하므로 경제성도 우수하다.

Claims

노볼락 수지와 레졸 수지를 함유하는 복합 페놀 수지의 제조 방법으로서,
페놀과, 포름알데히드와, 산성 촉매와 유화제를 혼합하면서 가열하여 노볼락 수지분을 조제하는 노볼락 수지 합성 공정과,
상기 노볼락 수지 합성 공정에 의해 얻은 용액 중에, 포름알데히드와, 염기성 촉매를 혼합하면서 가열하여 레졸 수지 성분을 합성함과 아울러 상기 노볼락 수지분도 함유한 복합 페놀 수지를 조제하는 복합 페놀 수지 조제 공정과,
상기 복합 페놀 수지를 탄화하여 수지 탄화물을 얻는 탄화 공정과,
상기 수지 탄화물을 부활하여 활성탄 흡착제를 얻는 부활 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 활성탄 흡착제의 제조 방법.
제1항에 있어서, 하기 식 (i)로 표시되는 상기 페놀의 당량(P)과 상기 노볼락 수지 합성 공정에서 첨가되는 상기 포름알데히드의 당량(F_N)과의 당량비(R₁)가 0.5∼0.9인 활성탄 흡착제의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하기 식 (ii)로 표시되는 상기 페놀의 당량(P)과 복합 페놀 수지 조제 공정에서 첨가되는 상기 포름알데히드의 당량(F_R)과의 당량비(R₂)가 1.1∼1.8인 활성탄 흡착제의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 페놀 수지의 휘발분이 60% 이하인 활성탄 흡착제의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 페놀 수지가 평균 입경 200∼500㎛의 입상물 또는 구상물인 활성탄 흡착제의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 염기성 촉매가 아민 화합물인 활성탄 흡착제의 제조 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복합 페놀 수지에 함유되는 노볼락 수지분과 레졸 수지분이 9:1 내지 5:5의 중량비인 활성탄 흡착제의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성탄 흡착제가 경구투여용 신질환 또는 경구투여용 간질환을 위한 치료제 또는 예방제인 것을 특징으로 하는 복합 페놀 수지의 제조 방법.