KR940005323B1 - 글리콜라이드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

글리콜라이드의 제조방법

제1도는 본 발명에 따른 글리콜라이드의 제조장치를 나타낸 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 그릴콜라이드의 제조과정 중에 제조된 불순한 글리콜라이드와 최종적으로 제조된 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드의 시차주사 열분석 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 열분해 반응기 2 : 원료투입탱크

3 : 불순한 글리콜라이드 수거용 탱크 4 : 재결정 반응기

5 : 용매 저장탱크 6 : 물 수거용 탱크

7 : 용매 회수 탱크 8, 9 : 필터

10, 11 : 콘덴서 12, 13, 14, 15, 16 : 진공밸브

18, 19 : 진공 조절용 밸브

본 발명은 글리콜라이드의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 글리콜산의 중축합 혹은 에스테르화 공정에 의해 제조된 폴리하이드록시 아세틱에스테르를 고온에서 열분해시키고 냉각시키므로써, 간단하고 신속한 재결정이 가능토록 하여 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드를 경제적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래에도 글리콜산으로부터 화학적으로 순수하고 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드를 제조하는 방법이 알려져 있었는 바, 종래 방법에 의해 이러한 글리콜라이드를 얻기 위해서는 적어도 2∼3일 정도가 요구되며 1회 이상의 재결정 공정이 필요하기 때문에 수율이 현저하게 떨어지고 공정이 매우 번거로우며 용매가 많이 소요되는 단점을 가지고 있다.

이러한 글리콜라이드 제조방법에 관한 구체적인 선행기술로서는 미국특허 제3,457,280호, 제3,435,008호 및 제3,597,450호 등에 여러 가지 방법이 제안되어 있다.

예를 들면, 미국특허 제3,457,280호에는 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드 제조방법 뿐만 아니라 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드로부터 α-그릴콜라이드를 제조하는 방법과 α-글리콜라이드를 β-글리콜라이드로 전환시키는 방법 및 그 반대로 전환시키는 방법등에 대해 기술하고 있다.

또한, 미국특허 제3,435,008호에서는 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드로부터 화학적으로 순수하고, α,β이성체면에서도 단순한 α-글리콜라이드를 대시중에 방치함으로써 가수분해에 의해 선형 다이머를 제조하여 이 선형다이머를 수술용 봉합사의 코팅재로 사용하는 기술에 관해 알려져 있다.

또한, 미국특허 제3,597,450호는 불순한 글리콜라이드를 글리콜라이드의 융점 이하에서 화학변화를 일으키지 않는 용매에 녹인 후, 글리콜라이드의 승화성을 이용하여 화학적으로 순수하며 α와 β이성체면에서도 순수한 글리콜라이드의 제조방법에 대해 기술하고 있다.

상기와 같은 선행기술들은 모두가 그 제조공정이 불연속적이며 제조방법이 매우 번거롭고 수율이 낮을 뿐 아니라 제조시간이 많이 소요되는 등 문제점을 가지고 있다.

즉, 종래의 글리콜라이드 제조방법의 경우 불순한 글라콜라이드의 재결정시 냉각, 가열조작을 수회 반복하였거나 냉각, 가열, 필터링을 수회 반복하여 결정을 석출해야 하기 때문에 재결정 시간이 보통 2∼3일 걸쳐 이루어지며, 또 이렇게 재결정할 경우는 글리콜라이드가 대기중에 자주 노출되기 때문에 대기중에 있는 수분에 의해 가수분해가 일어날 가능성이 많다.

따라서, 재결정 공정에 세심한 주의가 필요하며 반복된 조작이 필요하기 때문에 공정이 번거롭고 용매의 소요량이 많아져 매우 비합리적이고 비경제적이었다.

또한, 재결정시 60℃ 부근에서 생성된 결정을 중심핵으로 하여 점점 온도가 저하됨과 동시에 임의의 온도에서 용액 전체가 커다란 덩어리로 형성되고 갑자기 굳어지기 때문에 생성된 커다란 덩어리를 가열하여 녹여야 하는 불필요한 공정이 필요하며, 생성된 결정의 형태도 침상인 것과 입상인 것이 공존하는 현상이 발생하여 바람직하지 못하였다.

본 발명자들은 상기 선행기술 및 종래방법의 결정을 크게 보완하여 합성 수술용 봉합사로 사용할 수 있는 고분자량 폴리글리콜라이드 제조용 모노머로서, 화학적으로 순수하고 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드 제조방법에 관한 연구를 거듭한 결과, 글리콜산의 중축합 및 열분해 공정에 의해 제조된 불순한 글리콜라이드를 일정한 온도까지 냉각시켜 결정이 석출되게 하는 개선된 재결정 방법을 이용하여 글리콜라이드를 제조하면, 그 제조시간이 매우 짧으며, 연속 공정이 가능하고, 수율이 높을 뿐만 아니라, 특히 수술용 봉합사로 매우 적합한 성질의 글리콜라이드를 제조할 수 있다는 놀라운 사실을 발견하게 되어 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 글리콜산으로부터 불순한 글리콜라이들 제조하고 이를 재결정하여 화학적으로 순수하고 α,β이성체가 혼합된 글리콜라이드를 제조함에 있어서, 고분자량의 폴리하이드록시 아세틱에스테르를 제조하고 이로부터 열분해하여 불순한 글리콜라이드를 제조한 다음 재결정 과정에서 서서히 냉각시키면서 동시에 교반시켜서 결정이 석출되도록 하므로서, 단 1회의 재결정으로도 연속적으로 고수율의 글리콜라이드를 제조할 수 있는 개선된 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 글리콜산으로부터 불순한 글리콜라이드를 제조하고 이를 재결정하여 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재되어 있는 글리콜라이드를 제조함에 있어서, 물의 함량이 3.0중량% 이하로 증류된 글리콜산을 중축합 반응에 의해 에스테르화 반응시켜서 폴리하이드록시 아세틱 에스테르를 제조하고, 이 중합체를 열분해시켜 불순한 글리콜라이드를 제조한 다음, 이를 서서히 냉각시키과 동시에 교반하면서 80∼70℃로부터 재결정을 시작하여 45∼15℃에서 재결정을 종료하여 제조함을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 시판용 글리콜산에 함유된 물을 제거하는 증류 혹은 탈수 공정, 글리콜산의 중축합 에스테르화 공정에 의한 폴리하이드록시 아세틱 에스테르 제조공정, 이를 사용하여 열분해에 의한 불순한 글리콜라이드를 제조하는 공정, 불순한 글리콜라이드를 재결정하므로써 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드를 제조하는 재결정 공정 등을 일련의 연속적 제조 공정에 의하여 수행하므로써 고수율로 글리콜라이드를 제조하는 개량된 방법이다.

특히, 이러한 본 발명의 방법에서는 불순한 글리콜라이드를 에틸아세테이트 등의 적당한 용매에 녹여 교반하면서 냉각시키면서 임의의 온도로부터 결정이 석출되는 재결정 공정을 이용하므로써 제조시간이 매우 짧고, 또한 단 1회의 재결정만으로도 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드를 높은 수율로 제조할 수 있는 것을 중요한 특징으로 한다.

이러한, 본 발명에 따른 글리콜라이드의 제조방법은 첨부도면 제1도에 예시한 새로운 장치시스템을 이용한다.

본 발명의 제조장치는 글리콜산으로부터 불순한 글리콜라이드를 제조하고 이를 재결정하여 글리콜라이드를 제조하는 장치에 있어서, 진공라인에 연결되어 있고, 상기 글리콜산으로부터 제조된 폴리하이드록시 아세틱에스테르를 열분해 반응시키기 위한 열분해 반응기(1)와, 용매 저장탱크(5)가 연결되어 있는 불순한 글리콜라이드 수거용 탱크(3)와, 용매 회수 저장탱크(7)가 연결되어 있고 교반기가 설치된 재결정 반응기(4)로 이루어져 일련의 공정시스템이 연속적으로 작동될 수 있도록 구성되어 있다.

이러한 장치는 이용하여 본 발명의 방법에 따라 글리콜라이드를 제조하는 과정을 첨부도면 제1도와 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 열분해 반응기(1)에 수분이 30중량% 함유되어 있는 글리콜산을 원료 투입탱크(2)를 통해 투입하고, 상기 글리콜산에 함유되어 있는 30중량%의 물을 온도 100℃ 이하, 진공도 760torr 이하의 조건으로 증류시킨다.

이때 진공은 진공조절용 밸브(18,19)를 사용하여 진공도를 조절하며, 물은 콘덴서(10)를 통해 포집되어 물수거용 탱크(6)에 모여지게 된다.

이렇게 증류시켜서 상기 글리콜산에 함유된 물의 함량이 3.0중량% 이하가 되도록 하는 것이 좋으며, 더욱 양호하게는 1.0중량%이하가 되도록 한다.

이때, 만일 증류된 글리콜산에 물의 함량이 3중량% 이상인 경우 에스테르화 반응을 하기 위해 중합시킬 때 100℃ 이하의 증류온도에서 에스테르화 반응온도까지 승온시키는 동안에 생성된 저분자량 폴리하이드록시 아세틱 에스테르의 중합반응속도를 증류시 남아있는 물이 저해함으로써 원하는 수준의 중합도를 갖는 폴리하이드록시 아세틱 에스테르를 얻을 수 없게 된다.

따라서, 열분해 반응기(1)에서 물의 함량이 3.0중량% 이하가 될 때까지 사용된 글리콜산에 포함된 물을 제거한 후, 중합에 의해 에스테르화 반응을 진행시켜야 한다. 이렇게 하여 글리콜산에 물의 함량이 3중량% 이하가 되면 온도를 에스테르화 반응온도까지 승온시키고 진공도를 20torr 이하로 감소시켜 에스테르화 반응을 진행시킨다. 이러한 에스테르화 반응시에도 물이 생성되며, 이 물은 상기 증류시와 마찬가지로 콘덴서(10)을 통해 응축시켜서 물 수거용 탱크(6)에 포집한다.

상기와 같이 중합에 의해 에스테르화 반응을 시키면 폴리하이드록시 아세틱 에스테르가 제조되는 바, 본 발명에 따르면 이때의 에스테르화 반응은 180∼230℃ 온도와 20torr 이하에서 진행시키고 촉매로서 예컨대 공지의 삼산화안티몬을 0.1중량%의 량으로 사용한다. 특히 본 발명에 다르면 폴리하이드록시 아세틱에스테르중합체의 수평균 분자량(Mn)은 10,000∼30,000이 되도록 하고, 중량평균 분자량(Mw)이 40,000∼100,000이 되도록 중합된 상태로 에스테르화 반응 진행시켜야 하는 것이 매우 중요하다.

만일, 이때 폴리하드록시 아세틱 에스테르의 Mn 및 Mw가 각각 10,000 이하이거나 40,000 이하인 경우에는 글리콜라이드의 수율이 매우 낮으며 투입된 원료에 대해 불순한 글리콜라이드의 수율이 20% 미만으로 얻어지게 된다.

그 이유는 뒤에 이어지는 열분해 공정시 즉, 폴리하이드록시 아세틱 에스테르를 가열하여 불순한 글리콜라이드를 제조하는 공정에서 폴리하이드록시 아세틱 에스테르에 존재하는 말단기가 많아서 말단기 상호간의 결합에 의해 생기는 다수의 물분자로 인해 글리콜라이드가 가수분해되어 아래와 같은 구조식을 갖는 선형다이머가 다량 생성되기 때문이다.

또한, 재결정시 상기와 같은 선형다이머가 다량 발생함으로 원하는 수준의 분자량을 갖는 폴리글리콜라이드의 제조가 불가능하며 바람직한 기계적 특성을 갖는 합성 수술용 봉합사를 제조할 수 없다.

또한, 상기 폴리하이드록시 아세틱 에스테르의 Mn이 30,000 이상이고 Mw가 100,000 이상인 경우에는 열분해하는데 많은 시간이 소요되며, 또 장시간 열분해 공정에 의해 상기 반응기(1)의 내부에서 생성된 글리콜라이드가 분해되기 때문에 최단 시간내에 열분해 반응기내에서 생성된 글리콜라이드를 콘덴서(11)를 통해 포집해야 하는데, 이러한 포집이 장치관계상 매우 곤란하므로 탄화물이 증가하여 원료에 대한 수율이 20% 이하로 떨어지게 된다.

그 다음으로는 에스테르화 반응이 끝나면 온도를 열분해 반응속도까지 승온시키고 진공도를 1torr 이하로 감소시켜 열분해 반응기(1)에서 열분해시킨다.

한편으로, 증류 및 에스테르화 반응시에는 한쪽 진공밸브(13)는 닫고 또 다른편의 진공밸브(12)을 열어두며, 열분해시에는 그 반대로 한쪽 진공밸브(12)를 닥고 다른 진공밸브(13)을 열어둔다.

이렇게 폴리하이드록시 아세틱 에스테르중합체를 열분해시키면 엷은 노란색을 띤 불순한 글리콜라이드가 콘덴서(11)을 통해 상부로 포집되어 불순한 글리콜라이드 수거용 탱크(3)에 떨어진다. 이때 얻어진 불순한 글리콜라이드는 그 융점이 80℃ 이상이고 용융열이 20cal/g 이상이어야 목적하는 바람직한 글리콜라이드를 제조할 수가 있다.

이와 같이 열분해 반응이 끝나면 글리콜라이드와 화학적으로 반응이 없는 용매를 용매저장 탱크(5)를 통해 불순한 글리콜라이드 수거용 탱크(3)에 투칩한다.

여기서 사용되는 글리콜라이드와 화학적으로 반응이 없는 용매의 예를 들면 이소아릴 알콜, n-펜탄올, 이소프로필알콜, 톨루엔, 사이클로 헥사올, 에틸 아세테이트 등을 들 수 있다. 이러한 용매는 휘발성이 매우 강해야 하는데, 그 이유는 재결정이 끝난 글리콜라이드에 포함된 용매를 제거하기 위해 온도를 높일 수가 없기 때문이다. 이때의 용매로서는 특히 에틸아세테이트를 글리콜라이드에 대해 중량비로 0.5∼2.0배를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 활성탄을 불순한 글리콜라이드에 대해 0.01∼3중량%로 투입하는데, 이를 넣는 목적은 불순한 글리콜라이드의 색과 불순물을 제거하는데 있다.

그 다음으로는 교반기를 때때로 저어주면서 불순한 글리콜라이드 수집용 탱크(3)를 가열하되 100℃ 이하에서 불순한 글리콜라이드를 완전히 용해시킨 다음 1시간 정도 교반한다. 그런 다음 불순한 글리콜라이드 수집용 탱크(3)에 달린 배르를 열고 이 용액을 필터(8)에 통과시켜 불순물 및 활성탄을 제거한 다음, 필터를 통해 나온 용액은 재결정 반응기(4)로 보낸다.

재결정 반응기에서 재결정을 시행하는데, 본 발명에 따르면 초기 재결정 시작온도는 80∼70℃에서 출발하고, 냉각방법은 재결정 반응기를 대기중에 방치하는 자연냉각 혹은 냉각장치를 이용하여 강제로 냉각하는 방식중 어떤 방식도 좋으나, 서서히 냉각시키면서 교반하면 60℃ 부근에서 결정이 석출되기 시작한다.

이때, 교반하지 않는 상태로 냉각시키면 종래와 같이 덩어리가 생기게 되고 결정형태로 일정치 않게 되는 데, 본 발명자들은 이 점을 연구한 결과 서서히 냉각하는 동시에 교반을 하면 이러한 문제점이 전혀 발생하지 않음과 동시에 화학적으로 순수하고, α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드를 단 1회의 재결정에 의해 얻을 수가 있다는 놀라운 사실을 알게 되었다.

이와 같이 60℃ 부근에서 석출되기 시작한 글리콜라이드의 생성량은 온도를 서서히 냉각시키면서 서서히 증가하는데, 재결정 종료온도는 45∼15℃가 바람직하다. 이때 재결정 종료온도가 45℃ 이상인 경우에는 α-글리콜라이드의 성분이 많아져서 고분자량을 갖는 폴리글리콜라이드의 제조가 가능하기는 하지만 수율이 낮아지고, 15℃ 이하인 경우에는 수율은 높아지지만 β-글리콜라이드 성분이 많아져서 원하는 수준의 고분자량 글리콜라이드를 제조할 수 없게 된다.

즉, 본 발명에서는 위와 같이 일정한 범위의 중합도를 갖는 폴리하이드록시 아세틱에스테를르 제조하고 이로부터 제조돈 불순한 글리콜라이드를 일정조건으로 재결정하므로서 β-글리콜라이드의 성분이 많아지지 않도록 조절할 수가 있게 되며, 이렇게 본 발명에 따라 제조된 글리콜라이드는 중합하여 고분자량의 폴리글리콜라이드를 제조할 수가 있고 그 폴리글리콜라이드의 일적안정성 및 역학적 성질이 현저히 개선되어 있기 때문에 수술용 봉합사로 사용시 가수분해에 대한 저항성이 개선된 효과를 나타내게 되는 특성이 있다. 따라서 수율과 폴리글리콜라이드의 분자량을 고려하여 재결정 종료온도를 상기 범위에서 선정하여야 한다.

또한, 이러한 냉각시의 교반조건은 결정들이 뭉쳐지는 현상이 일어나지 않는 범위인 10∼100rpm의 조건으로 하는 것이 좋다.

이와 같이 재결정 공정이 끝나면 반응기(4)에 부착된 밸브를 열어 최종 물질인 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드를 필터(9)를 통해 분리하고, 여액은 용매회수 탱크(7)를 통해 회수한다. 이때 회수된 용매는 별도의 용매재생장치로 정제하여 다시 사용한다.

이렇게 하여 필터(9)에 포집된 것은 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 목적하는 글리콜라이드로 얻어진다.

한편, 본 발명에 따르면 최종 글리콜라이드의 수분율은 0.1중량% 이하로 제조되는 데 보다 양호한 수분율의 범위는 0.08중량% 이하이다. 만일, α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드의 수분율이 0.1중량% 이상인 경우 폴리글리콜라이드 제조의 수분에 의해 가수분해가 일어나 고분자량의 폴리글리콜라이드를 제조할 수 없다.

재결정이 끝난 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드의 순도를 파악하는 것은 매우 중요한데, α-글리콜라이드와 β-글리콜라이드의 적외선 흡광 스펙트럼은 매우 뚜렷한 차이를 보이며, 그 특성밴드에 대한 것은 이미 공지의 사실로 알려져 있다.

따라서, 이를 이용하여 α-글리콜라이드와 β-글리콜라이드의 각각 적외선 흡광 스펙트럼의 특성밴드인 1402cm^-1와 1207cm^-1로부터 α-글리콜라이드와 β-글리콜라이드의 존재여부를 확인하였다. 또한 불순한 글리콜라이드의 융점 및 용융열은 재결정이 끝난 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드에 비해 낮은 바, 시차주사 열분석기로부터 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드에서 α,β 성분비를 정량적으로 파악할 수는 없으나 상기 사실을 이용하여 고분자량 폴리글리콜라이드를 제조하는 판단기존으로 삼을 수가 있다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 결과로서 시차주사 열분석기를 이용하여 측정한 불순한 글리콜라이드와 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드의 융점 및 용융열을 나타낸 그래프를 제2도에 나타내었다. 제2도로부터 알 수 있듯이 재결정에 의해 확연하게 순도가 증가함을 알 수 있다.

한편, 합성 수술용 봉합사로 사용할 수 있을 정도의 고분자량을 갖는 폴리그릴콜라이드를 제조하기 위해서는 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드의 융점이 80℃ 이상, 용융열은 20cal/g 이상이어야 하고, 이를 제조하기 위한 불순한 글리콜라이드의 융점은 70℃ 이상, 용융열은 10cal/g 이상이어야 하는데, 본 발명에 따라 제조된 글리콜라이드는 이 조건을 모두 만족하였다.

이와 같은 열적 특성을 갖는 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드 중합하여 RDS 7700(Rheometrics Dynamics Spectrometer)으로 복소점도를 측정해 본 결과, 각속도 10rad/sec, 240℃에서 15,000 포아즈 이상의 고분자량 폴리글리콜라이드를 제조할 수 있었다(이하, 본 발명에서 말하는 복소점도는 위에서 말한 조건으로 측정한 것을 의한다). 그후 고분자량 폴리글리콜라이드를 용융, 압출하여 미연신사를 제조한 후, 연신장치를 이용하여 연신하고 이 연신사를 브레이드로 브레이딩하여 USP SIZE 3∼0, 강도 5.5g/데니어 이상, 신도 34% 이하인 우수한 특성의 합성수술용 봉합사를 제조할 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 종래와는 달리 단 1회에 재결정 공정으로 연속적 제조가 가능할 뿐 아니라 고수율로 화학적으로 순수하고 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드를 제조할 수가 있는 것이다. 또한, 용매회수에 들어가는 비용을 줄일 수 있어 매우 경제적이며 실용적이다.

이와 같이 화학적으로 순수하여 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드는 고분자량을 갖는 폴리글리콜라이드의 제조에 사용 가능함으로써 이를 이용하여 제사하면 합성수술용 봉합사로 매우 유용한 강도 및 신도 등의 기게적 특성을 갖는다.

이하 실시에를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.

[실시예 1]

30중량%의 물을 포함하고 있는 시판용 글리콜산 43,000부와 시판용 글리콜산에 대해 삼산화 안티몬 0.1중량%를 원료 투입탱크를 통해 열분해 반응기에 투입하고 글리콜산에 포함된 30중량%의 물을 온도 80℃, 진공도 50torr 조건하에서 콘덴서를 통해 제거하였다. 열분해 반응기로부터 시료를 채취하여 수분율을 측정한 결과 0.2중량%이었다. 증류된 글리콜산을 온도 190℃, 진공도 4torr 하에서 50분 동안 에스테르화 반응시켰다.

그 결과 수평균 분자량 Mn이 18,000, 중량평균 분자량 Mw 55,000인 폴리하이드록시 아세틱 에스테르중합체 24,500부를 얻었다. 에스테르화 반응시에도 증류시와 마찬가지로 콘덴서를 통해 생성된 물을 제거하였다.

에스테르화 반응이 끝난 폴리하이드록시 아세틱 에스테르를 280℃까지 승온시키고 진공도를 1torr 이하로 하여 열분해 반응을 진행하였다. 그 결과 엷은 노란색을 띤 불순한 글리콜라이드 14,620부를 얻었다. 심산화안티몬으로 주로 열분해 공정에 작용하는 촉매이다. 열분해 반응시간은 4시간 30분이 소요되었으며, 불순한 글리콜라이드의 융점은 75℃이고, 용융열은 16cal/g이었다. 수분율이 0.05 중량%인 에틸 아세테이트 15,350부를 용매 저장탱크를 통해 불순한 글리콜라이드가 담겨져 있는 불순한 글리콜라이드 수거용 탱크에 투입한다. 또한 활성탄 0.05중량%를 글리콜라이드 수거용 탱크에 용매와 함께 투입한다. 그런 다음 90℃까지 승온시켜 불순한 글리콜라이드를 완전 용해시킨 후, 45분간 교반하면서 그 상태로 유지시킨다.

필터를 통해 활성탄 및 불순물을 제거하고 필터를 통과시킨 용액을 재결정 반응기에서 재결정시킨다. 재결정 반응기에 포집된 용액의 온도는 72℃이었으며, 이를 대기중에서 냉각하는 동시에 45rpm으로 교반해주며 온도 60℃에서 결정이 생성되기 시작하였다. 점차 온도가 저하되면 결정 생성량이 증가하며, 온도를 25℃까지 냉각한 후, 필터를 통과시켜 여액을 제거하고, 필터에 의해 분리된 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드 7095부를 얻었다. 이를 시차주사 열분석기로 분석한 결과 융점은 84.2℃, 용융열은 27cal/g이었다. 이를 모노머로 하여 중합한 결과 복소 점도는 36,000포아즈이었다. 중합한 칩을 건조하여 용융, 압출하고 브레이딩하여 USP SIZE로 3-0이고 강도가 6.4g/데니어, 신도가 28%인 합성 수술용 봉합사를 제조하였다.

[실시예 2]

폴리하이드록시 아세틱 에스테르의 분자량이 불순한 글리콜라이드의 수율에 미치는 영향을 알아보기 위해 실시예1과 동일한 방법으로 증류하고 증류된 그리콜산 각 3,000부를 별도분리, 별도의 유리용기를 사용하여 표 1과 같은 조건으로 에스테르화 반응을 시킨 결과 폴리하이드록시 아세틱 에스테르의 분자량 및 원료에 대한 불순한 글리콜라이드의 수율은 표 1과 같다. 열분해 및 재결정은 상기 실시예 1과 동일 조건으로 행하였다.

[실시예 3]

열분해 반응시간을 320분으로 하고, 열분해 반응온도가 268℃인 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 에스테르화 반응 및 재결정을 행하였다. 그 결과는 표 1과 같다.

[실시예 4]

화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드 제조에 있어서 재결정 종료온도의 영향을 알아보기 위해 실시예 1과 동일한 조건으로 증류를 실시하고, 재결정 종료온도를 35℃로 하고 기타의 실시예 1과 동일한 조건으로 폴리하이드록시 아세틱 에스테르 및 불순한 글리콜라이드를 제조하였다.

그 결과 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드의 수율 및 폴리글리콜라이드의 복소점도는 표 1과 같다.

[실시예 5]

재결정 종료온도가 43℃인 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 재결정을 행하였다. 그 결과 화학적으로 순수하며, α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드의 수율 및 폴리글리콜라이드의 복소점도는 표 1과 같다.

[비교예 1∼2]

폴리하이드록시 아세틱 에스테르의 분자량이 불순한 글리콜라이드의 수율 및 용융열에 미치는 영향을 알아보기 위해 에스테르화 반응조건(비교예 1 ; 160℃, 40torr, 35분간, 비교예 2 ; 245℃, 0.1torr, 50분간)을 달리하여 분자량이 다른 것을 제조하였다. 그 결과는 표 1과 같다. 재결정공정은 열분해공정후의 수율이 현저히 저하된 관계로 실시하지 않았다.

[비교예 3]

증류된 글리콜산에 함유된 물의 함량의 영향을 알아보기 위해 시판용 글리콜산 3,000부를 3리터 유리반응기에 투입하고 80℃, 50torr하에서 45분 동안 증류하여 수분율을 측정한 결과 3.5중량%이었다. 기타 다른 공정을 실시예1과 동일한 조건으로 실시한 결과 불순함 글리콜라이드 수율이 19.3% 낮았다. 재결정공정은 열분해공정후의 수율이 현저히 저하된 관계로 실시하지 않았다.

[비교예 4∼6]

불순한 글리콜라이드 제조에 있어서 열분해 반응조건의 영향을 알아보기 위하여 실시예 1과 동일조건으로 증류된 글리콜산 및 폴리하이드록시 아세틱 에스테를 제조하였다. 열분해 반응조건에 다른 불순한 글리콜리이드의 수율 및 용융열은 표1과 같다. 재결정공정은 열분해공정후의 수율이 현저히 저하된 관계로 실시하지 않았다.

[비교예 7∼9]

화학적으로 순수하며, α,β이성체가 혼재된 글리콜라이드 제조에 있어서 재결정 조건의 영향을 알아보기 위해서 재결정온도를 달리하여 실시예 3과 동일한 방법으로 재결정을 행하였다. 표 1에서 알 수 있듯이 재결정 종료 온도가 낮아질수록 수율은 증가하나 복소정도는 낮아져서 원하는 수준의 기계적 특성을 갖는 합성 수술용 봉합사를 얻을 수 없었다.

[비교예 10]

실시예 1과 동일조건으로 열분해 반응까지를 하였으며 재결정 공정에서 교반하지 않고 자연냉각한 결과 60℃ 근처에서 갑자기 반응기내에 있는 용액 전체가 큰 덩어리로 굳었다. 따라서 다시 온도를 80℃까지 승온시켜 용해하고 서서히 냉각시켰으나 재차 굳었다. 그래서 덩어리로 된 불순한 글리콜라이드를 잘게 부수어 60℃에서부터 냉각한 결과 굳는 현상을 없어져서 서서히 25℃까지 냉각하고 필터링하였다.

이와 같이 1차 재결정한 글리콜라이드를 시차주사 열분석기로 분석한 결과 융점은 78℃, 용융열은 18cal/g으로 낮았으며, 적외선 흡광 스펙트럼 분석결과 β-글리콜라이드 특성피크인 1207cm^-1에서 뚜렷한 피크가 보였다. 1차 재결정한 글리콜라이드를 60℃에서 에틸아세테이트에 용해한 후, 반복하여 2차 재결정을 하였는데, 이때 융점은 81℃이었고, 용융열은 23cal/g이었다. 이를 다시 3차 재결정한 결과 융점은 84.2℃이었고 용융열은 27cal/g이었다. 3차까지 재결정하는데 소요된 시간은 60시간이었다.

[표 1]

* 시판용 글리콘산에 대한 수율 및 용융열임.

** 시판용 글리콜산에 대한 수율 및 용융열임.

Claims (2)

1. 글리콜산으로부터 불순한 글리콜라이드를 제조하고 이를 재결정하여 화학적으로 순수하며 α,β이성체가 혼재되어 있는 글리콜라이드를 제조함에 있어서, 물의 함량이 3.0중량% 이하로 증류된 글리콘산을 중축합 반응에 의해 에스테르화 반응시켜서 폴리하이드록시 아세틱 에스테르를 제조하고, 열분해시켜서 불순한 글리콜라이드를 제조한 다음, 이를 서서히 냉각시킴과 동시에 교반하면서 80∼70℃에서 재결정을 시작하여 45∼15℃에서 재결정을 종료하여서 제조됨을 특징으로 하는 글리콜라이드의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 폴리하이드록시 아세틱 에스테르는 수평균 분자량(

   

   이 10,000∼30,000이고 중량평균 분자량(

   

   이 40,000∼100,000이 되도록 제조함을 특징으로 하는 글리콜라이드의 제조방법.

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