* 이 논문은 이미 발표:"세계농약"2020년 7월 42권 제7호: 41-51"농약 제형 개발 생산 중 안정적인 레이저 입도계 입자 입경 평가"

서문

다년간의 발전을 거쳐 우리 나라 의약농화산업은 이미 원약생산, 제제가공, 원자재, 중간체부대, 대사/독성측정, 잔류분석과 안전평가 등 완비산업사슬을 형성하여 규모가 세계 * 를 차지하였다.최근 몇 년 동안 효율 증대와 환경 보호의 큰 방침 하에서 업계는 다양한 관련 파우더와 제제 연구 개발, 기술 혁신과 품질 향상에 대한 요구에 대해 공감대를 형성하였고, 산업이 진일보 통합을 가속화하는 동시에 제품 품질과 성능의 빠른 진보와 함께 중국 파우더와 제제 공업은 경쟁에 참여할 수 있는 실력을 가지게 되었고, 점차 큰 방향에서 강한 방향으로 발전하게 되었다.

각종 제제와 파우더는 다양한 크기 및 입경 분포(이하 입도)의 입자 원료로 구성된 고-액, 고-가스 또는 액-액상 혼합 체계다.과립의 연구제작, 가공 및 응용과정에서 과립의 입도설계는 제제의 용해성, 계면반응속도, 흡착성, 저장안정성, 류변행위, 도포충전성능, 완석성과 생물활성 등을 통제하는 중요한 수단이다.입도 테스트 분석 방법 개발, 안정적인 입도 품질 통제 체계의 구축 및 과학적인 산업 사슬에서 진실한 입도 정보의 교환 등은 산업 기업 및 산업 사슬에서 품질 위험을 줄이고 제품 부가가치를 높이며 녹색 발전에 매우 중요한 일환이다.본고는 이를 출발점으로 하여 구미극계기유한공사 (이하 구미극이라 략칭함.) 가 20여년간 여러가지 공업의 립도통제경험축적과 결부하여 립도테스트중의 많은 영향요소에 대해 구체적으로 평가분석하고 개선의견을 제시하여 제제기업이 참고할수 있도록 한다.

1.다제형/파우더 입자 표징 관련 이화 현상과 표징 방법

과립군체의 물리화학성질에 대한 과학적평가를 과립표징이라고 한다.파우더/부유액/유액의 입자 입도 표징은 다양한 제형과 파우더의 주요 품질 지표이며, 각 공업 단계에서의 입도 모니터링은 현대화 제제 생산의 중요한 수단으로서 제품 표준화와 품질 통제에 유리하다.

분말/현탁액/유액 중의 입자의 미시적 차이는 주로 재료의 다음과 같은 거시적 특성에 영향을 미친다: 물리적 성질(용해성, 흡착성, 퇴적 및 충전 성능, 빛깔 질감 등), 화학 활성(촉매 활성, 포복 효과, 친소수성, 약효/완화 성능/응고 시간 등), 유동 행위(유동성, 전복 특성, 미끄럼 분층 특성, 전막, 유체 안정성 등...모든 미시적 차이에서 재료의 특성에 영향을 미치는 현저한 요소는 입자의 입도이며, 그 외에도 입자의 표면 특성 (형태/표면적/전기화학 특성 등), 입자와 매체의 상호작용, 입자의 공극/결함/결정도/결정형/성분/순도/균일성 등과 밀접한 관련이 있다.이상적인 과립질제어는 응용수요에 따라 부동한 재료특성에서 실험설계측정분석을 진행하는것이 좋다. 본고는 입도분석을 례로 들어 레이자입도계가 안정적인 과립질제어에 사용되는 일부 관련 정보를 소개한다.

2. 입자의 입경 분포 결과에 대한 평가

현대 레이저 입도계는 미씨 산란 이론에 근거하여 분산된 입자의 산란 광선의 다각도 광에너지 분포에 대한 측정을 통해 반연하여 입자의 입도를 계산한다.많은 측정 기구와 마찬가지로, 그 측정 결과는 일반적으로 계량화 수치와 분포도로 입자 입도 정보를 반영한다.일반적으로 D50 중치 입경으로 입자 전체의 크기 정보를 나타내고, D10, D90 경계 입경으로 입자 전체의 중소 입자와 큰 입자의 크기 정보를 나타낸다.입도의 미분 분포도는 입자 입경 분포의 대략적인 범위와 각 입경 구간의 풍도를 직관적으로 보는 데 적합하며, 누적 분포도는 입자가 어릴 때부터 어느 한 입경 값을 대표하는 범위 내의 입자가 전체 입자의 백분율 함량을 차지한다는 것을 나타낸다.

그림 1. 입자 입도 미분 분포에서의 특징 입경

이상적으로, 파우더의 연구 개발과 생산에서 입도계 품질 제어의 주요 기능은 배치 샘플 사이의 입자 집단과 그룹 사이즈의 변화를 식별하는 것이며, 입도계 측정 결과는 샘플의 입도 변화에 따라 동시에 변화해야 한다.그러나 모든 측정 방법과 마찬가지로 레이저 입도계의 입도 측정 결과에도 불가피한 측정 편차가 있습니다 (이하 진실성이라고 함).때로는 측정편차가 심지어 견본파동보다 훨씬 크며 이때 계기시험의 결과는 품질통제에 거대한 위험이 존재한다.예를 들어, 만약 어떤 제형의 입자가 가늘수록 좋을 때, 제품 품질 요구를 만족시키기 위해 동시에 여러 가지 불확실한 테스트 위험에 대항하기 위해, 기업은 요구에 도달한 입자 지름 측정 결과를 측정한 후 입자를 좀 더 가늘게 갈 수 있다.그러나 이렇게 되면 생산의 소모와 시간원가도 필연적으로 동시에 제고되여 제품의 경쟁력을 희생하게 된다.파우더 공업이 입경의 품질 제어 정밀도에 대한 요구가 갈수록 엄격해짐에 따라 실제 측정 결과에서 나타난 편차 결과의 출처에 대한 통제를 진행하는 것은 정밀 생산에 매우 중요하며, 입도계 사용자가 품질 제어 수준을 부단히 향상시켜 제품의 품질 일치성을 높이고 품질 제어 위험을 줄이는 데 도움이 된다.

그림2. 입자 입도 누적 분포에서의 특징 입경 품질 제어 범위

3. 입자 입도 테스트 결과의 진실성에 영향을 주는 주요 요소

3.1 샘플

이상적인 입도 테스트 결과는 샘플 또는 샘플 적용 효과의 변화를 반영해야합니다.

3.1.1 샘플 입자와 테스트 매체의 상호작용

흔히 볼 수 있는 의약 농화제제 습법 입도 테스트에서 샘플 중 입자가 테스트 매체에서 미세하게 용해되거나 팽창하는 것은 흔히 볼 수 있는 현상이다.우리는 25% 의 리보네이트 물부상제를 선택하여 테스트를 진행하였는데 매체물에 표본을 추가한후 12초마다 그 차광률과 특징립경 D50의 변화를 련속 감시하였다. 아래 그림과 같다.

그림 3. 왼쪽: 샘플링 후 차광률의 변화, 오른쪽: 샘플링 후 D50의 변화

위의 그림에서 볼 수 있듯이, 피프로닐 샘플을 첨가하여 샘플에 섞어 분산시킨 결과, 차광률이 계속 감소하는 추세를 보이고 있으며, 5분 동안 거의 10%에서 5% 정도로 감소하여 부유제 입자의 양이 물속에서 계속 용해되고 감소하는 것을 보여주었다.수중의 리보네이트 용해도가 커져 포화됨에 따라 용해속도는 점차 느려진다.작은 입자가 표면적보다 더 크고 큰 입자보다 용해속도가 빠르기 때문에 D50 결과도 먼저 비교적 빠르게 커졌다가 점차 완화되는 과정을 보인다.용해 포화 후의 오씨 숙화 (소립자 용해, 큰 입자 결정 성장) 현상으로 인해 미용 입자 분산 체계는 매체 중의 입자 용해도 포화로 인해 안정되지 않으며, 특징 입경 값은 항상 일정한 파동을 나타낸다.이번 샘플링 테스트에서 D10, D50, D90은 큰 값과 작은 값의 차이가 각각 11.8%, 10.9%, 6.8%에 달했다.이상의 결과 편차는 단지 한 번의 샘플링에서 관찰한 것일 뿐이며, 만약 테스트 조건을 엄격히 통제하지 않고 여러 대의 샘플링, 여러 대의 기기, 여러 사람이 조작하여 얻은 결과 재현성 편차는 더욱 커질 것이며, 반드시 이 샘플의 품질 제어에 어려움을 초래할 것이다.다양한 미세 용해 샘플의 측정 실천에서 입자의 분산과 용해가 동시에 발생하기 때문에 서로 다른 재료가 나타내는 입자의 지름 변화 추세가 다를 수 있어 테스트의 복잡성을 더욱 증가시킨다.

3.1.2 입자 형상의 영향

미시적인 입자가 모두 구형은 아니다. 모양과 표면의 거칠음, 공극의 입자는 *와 같은 입도를 가지고 있더라도 그 응용 효과는 큰 차이가 있을 수 있다.입도 테스트에 기초하여 입자 형상의 분석에 배합하면 조제법의 개발과 제품 품질의 통제를 더욱 잘 지도할 수 있다.

3.1.3 입자가 뭉치거나 깨지기 쉽다

입도계가 측정한 입자의 입경은 샘플 입자의 분산 입경이다. 즉 테스트 결과는 검사 창을 통과한 서로 독립된 입자의 입도를 대표한다. 측정 입자가 분산되지 않은 집합 입자이거나 파괴되어 부서진 입자라는 것을 측정하는 기구는 식별하지 못한다.따라서 과학적인 분산 샘플은 테스트 결과의 대표성에 매우 중요하며 구체적인 내용은 다음 방법의 장에서 설명 될 것입니다.

3.2 계기

시중에 선택할 수 있는 입도 분석 기기는 매우 많은데, 그 중 정적 광산란 레이저 입도계는 입경 측정 범위가 넓기 때문에 (나노미터에서 밀리미터급까지), 적용 범위가 넓기 때문에 (파우더/현액/유제제 입자 등), 재현성이 좋고, 측정 결과가 정확하고 믿을 만하며, 측정 시간이 빠르고, 자동화 정도가 높은 장점을 가지고 있어 의약 농화제제와 파우더 공업 연구개발과 생산의 관건형 기기가 되었다.기업은 입자 샘플의 특성 및 구체적인 품질 제어 요구에 따라 적합한 성능의 레이저 입도계를 선택하고, 품질 제어와 직접 관련된 기기 테스트의 안정성과 민감도에 중점을 두는 것이 좋다.안정성은 동일한 샘플 테스트 결과에 대한 기기의 일관성을 나타내며 종종 재현성 지표로 평가됩니다.민감도는 샘플의 미세한 차이나 소량의 성분에 대한 측정 분석 능력을 나타내며, 흔히 분별 능력을 평가하는 기구이다.기기의 광학 설계, 부품의 정밀도, 반연 알고리즘, 유지 보수 수요는 종종 그 테스트 성능과 직접적으로 관련이 있다.이밖에 또 견본의 특점에 따라 적합한 견본분산부속품을 선택해야 한다. 례를 들면 기름부상제는 내부식성 유성매체의 견본진입시스템, 가용성분제는 건식분산견본진입시스템 등을 선택해야 한다.

3.3 방법

입도 테스트 샘플 전처리, 샘플링, 샘플링, 분산 등 분석 결과와 직결되는 조작 방법의 구축을 입도 측정이라고 통칭하는 방법 개발.입도 측정은 일반적으로 낮은 농도 조건에서 수행되기 때문에 샘플링 및 분산은 대부분의 샘플 테스트 * 단계입니다.서로 다른 특성의 샘플은 측정 결과에 영향을 주는 주요 요소가 모두 다르다.일반적으로 고체분말과 장료에 큰 립자가 함유되여있을 때 표본추출의 대표성영향이 비교적 크다.그리고 입자의 입경이 비교적 가늘면 분산의 일치성이 또 주도적인 요소가 된다;원약의 건식 테스트와 같은 넓은 분포의 일부 샘플은 * 한 번에 샘플을 채취하는 모든 입자를 측정하는지 여부가 테스트 결과의 대표성을 직접 결정합니다.흔히 볼 수 있는 샘플 분산 수단은 교반, 초음파, 분산 폴리머, 분산 압력, 하부 속도 등이 있으며 끊임없는 최적화 방법을 통해 입도 테스트 결과의 진실성을 높일 수 있다.

3.4 매개변수

미씨산란이론의 립도반연계산에 따르면 50um 이하의 초립자의 립도결과의 정확성은 립자광학매개변수설정에 의존하는데 여기에는 견본과 매체의 굴절률 실부와 허부 (일명 흡수률) 가 포함된다.또한 테스트 시 합리적인 분석 모델, 측정 시간, 차광률 등 매개변수도 테스트 결과의 진실성에 직접적인 영향을 미친다.

참조 문서:

[1] GB/T 19077-2016/ISO 13320:2009 입경 분포 - 레이저 연사법 Particle size analysis-Laser diffraction methods 중국표준출판사 2016.5

[2] 심흥지.농약 제형 개발 생산 중 안정적인 레이저 입도계의 입자 입경 평가.세계 농약.2020년 7월 제42권 제7호: 41-51

[3] 심흥지, 오근.레이저 입도계를 채택하여 기름 부상제의 입도 측정에 대한 탐구.중국 농약. 2017.6:58-63