KR100249460B1 - 저온 용해성이 우수한 분말세제의 제조방법 - Google Patents
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- C11D3/1213—Oxides or hydroxides, e.g. Al2O3, TiO2, CaO or Ca(OH)2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
- C11D3/02—Inorganic compounds ; Elemental compounds
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Abstract
본 발명은 내부에 수평 또는 수직한 교반축을 갖고 그 축에 교반 날개를 설치하여 분말의 혼합을 행하는 혼합조에 적정량의 표면개질제와 분말형 알칼리 빌더를 투입함과 동시에 음이온 및 비이온 계면활성제와 액상 규산소다를 분사하면서 고속으로 중화시켜 1차로 입자를 조립화하고 분말상의 음이온 계면활성제 및 표면개질제를 첨가하여 고속회전조립기에서 최종입자를 조립화하는 것을 특징으로 하는 저온 용해성이 우수한 고밀도 분말세제의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서 표면개질제를 1차 입자조립화 공정에 적정량 투입함으로써 향류식 분무건조장치를 사용하지 않고 직접중화에 의해 만들어진 세제에서 저온 용해성이 완전히 해결된 분말세제를 제조할 수 있고 기존의 향류식 건조장치에 비하여 연료비가 들지 않으며 화재 및 폭발의 위험성이 완전히 배제되며 환경오염을 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 저온 용해성이 우수한 분말세제의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 기존의 향류식 분무건조장치를 이용하지 않고 세제를 만드는 방법으로 내부에 수평 또는 수직한 교반축을 갖고, 그 축에 교반날개를 설치하여 분말의 혼합을 행하는 혼합조에 적어도 1종 이상의 액상 계면활성제 성분과 적당량의 액상 규산소다를 분사하면서 중화시켜 1차로 입자를 형성시킨 후 분말상의 계면활성제 및 표면개질제를 투입하여 고속회전조립기(High Speed Mixer or Lodige Mixer)에서 최종입자를 조립화하는 것을 특징으로 하는 저온 용해성이 우수한 고밀도 분말세제의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따르면 향류식 분무건조장치를 사용하지 않고 직접중화방법에 의해 만들어진 세제에서 문제시되어 왔던 찬물에서의 저온 용해성이 매우 우수하며 유동성이 또한 우수한 분말세제를 제조할 수 있다.
기존의 고밀도 분말세제를 제조하는 방법으로는 세제의 밀도를 높이기 위하여 향류식 분무건조장치에 의해 건조된 건조입자를 고속회전조립기에 넣고 분쇄한 후, 액상물질을 분사하여 분쇄된 건조입자에 접점을 형성시킨 다음 제올라이트, 탈크 등의 수불용성 물질로 도포하여 유동성이 양호한 고밀도 세제를 만드는 방법이 일본국 특개(소) 61-69900 호, (소) 61-69898 호 및 (평) 4-5080 호에 기술되어 있다. 그러나 상술한 특허문헌에 기재된 방법들은 건조과정을 필히 거침으로 중화-배합-건조-농축화 등의 과정이 복잡하고 생산을 위한 설비비가 많이 들고, 또한 제조공정비가 과다하게 들며 에너지의 효율이 낮다는 등의 단점이 있었다. 또한, 믹서내에서 알킬벤젠술폰산을 직접 중화하여 세제를 만드는 방법은 EP-390251 호, 및 EP-544365 호 등에 기재되어 있으나, 이들 방법들은 알킬벤젠술폰산염의 생성 후 표면개질제를 사용하여 입자화시킴으로서 세제의 고농축화에 한계가 있었다. 또한 저온에서의 용해성이 급격히 낮아져서 세탁 후 세제 덩어리가 녹지않고 잔류하는 경우가 발생되는 문제가 있다. 일반적으로 계면활성제를 10 내지 60 중량% 함유한 세탁세제를 건조과정이 없이 제조하기 위하여 알칼리 물질에 의해 알킬벤젠술폰산을 알킬벤젠술폰산염으로 만드는 과정이 필요한데 이 과정에서 소다회(Na2CO3)에 직접 알킬벤젠술폰산을 투입시 중화가 충분히 일어나지 않으며 또한 농축화를 위해 액상의 비이온 계면활성제를 사용할 경우 농조(sticky)하여 사용이 불가능하고 계면활성제의 함량을 높이지 못하여 유럽에서 계면활성제가 낮은 경우 상기의 방법이 사용되어 왔다. 또한 직접중화를 위하여 과량의 소다회를 사용하는 경우에 있어서는 소다회가 입자화되지 못하여 찬물에서 세제가 덩어리져 딱딱하게 굳는 현상이 발생하여 세탁 후에도 녹지않고 잔류하는 경우가 발생된다.
본 발명에서는 상기한 선행기술들의 문제점을 해소하고자 연구하던차, 기존의 향류식 분무건조장치를 이용하지 않고 내부에 수평 또는 수직한 교반축을 갖고, 그 축에 교반날개를 설치하여 분말의 혼합을 행하는 혼합조에 적어도 1종 이상의 액상 계면활성제 성분과 적당량의 액상 규산소다를 분사하면서 중화시켜 1차로 입자를 형성시킨 후 분말상의 계면활성제 및 표면개질제를 투입하여 고속회전조립기에서 최종입자를 조립화함으로서 저온 용해성이 우수한 고밀도 분말세제를 제조하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 향류식 분무건조 장치를 이용하지 않고 내부에 수평 또는 수직한 교반축을 갖고 그 축에 교반날개를 설치한 혼합조에 1종 이상의 표면개질제(A), 분말형 알칼리 빌더(B)를 투입함과 동시에 계면활성제(C) 및 액상규산소다(D)를 A/(B+C+D)가 0.01 내지 1.32의 비로 분사하여 중화 및 1차로 입자의 조립화를 행하며; 이후 2차로 분말상의 계면활성제와 표면개질제를 첨가하여 고속회전조립기로 최종입자를 조립화하는 것을 특징으로하는 저온 용해성이 우수한 고밀도 분말세제의 제조방법에 관한 것이다.
상기 1차 조립화공정에서 표면개질제는 1 내지 25 중량부, 분말형 알칼리 빌더 10 내지 40중량부, 적어도 1종 이상의 계면활성제 8 내지 45 중량부, 액상 규산소다 1 내지 10 중량부를 투입하고, 2차 조립공정에서 분말상의 음이온 계면활성제를 1 내지 10 중량부, 표면개질제 5 내지 40 중량부를 첨가한다.
본 발명에 따른 방법은 2 단계로 나누어 조립화를 수행하는데, 각 단계별로 결합제 및 표면개질제를 별도로 첨가하고 분말화된 계면활성제를 사용함으로써 입자의 점성(stick 성)을 줄여 제품화한다.
본 발명의 방법에서 사용되는 분말형태의 알칼리 빌더로는 Na2CO3, K2CO3등을 들 수 있으며, 알칼리 빌더는 10 내지 40 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 10 중량부 미만 사용할 때는 완전중화가 어렵고 상대적인 액상성분 과다로 인하여 입자형성이 되지 않고, 40 중량부 초과 사용할 때는 소다회(Na2CO3)가 입자화를 하지 못하여 찬물에서 딱딱하게 덩어리지는 현상이 발생하여 저온 용해성이 매우 나빠진다. 표면개질제로는 공정상에서 두 부분에서 각각 투입되며, Ca 이온의 제거제로 사용하는 알루미노 규산염(제올라이트)이나 백토(클레이)로서 10 ㎛ 이하의 것이 바람직하고 벤토나이트, 점토, 활석 등의 무기성 비분말도 사용될 수 있다. 또한 이 표면개질제는 단독으로 사용되거나 1종 이상이 혼합되어 사용하여도 가능하다. 본 발명에서 표면개질제의 사용량은 중화 및 1차 조립공정에서는 1 내지 25 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만 사용할 때는 그 효과가 미비하며, 25 중량부 초과 사용할 때는 미분이 다량 발생되어 입자를 형성하기 어렵다. 또한, 표면개질화 단계인 2차 조립공정에 사용되는 표면개질제는 5 내지 40 중량부가 바람직하다. 5 중량부 미만 사용하는 경우에는 유동성이 양호한 분말을 얻기 어려우며 30 중량부를 초과시는 유동성이 저하되고 미분이 발생하여 사용감이 나빠진다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 고밀도 세제의 겉보기 비중은 0.6 내지 1.0 g/㎤가 바람직하다. 이 겉보기 비중은 액상원료량과 표면개질제의 함량 등에 따라서 나타내는 범위가 달라지게 된다. 겉보기 비중이 1.0 g/㎤을 초과하면 용해성이 나쁘게 된다.
본 발명에서 세제원료의 주성분인 음이온 계면활성제로는 직쇄형 알킬벤젠설폰산염(
: R=C10-C14알킬), 지방산염(R-CH2-COONa: R=C14-C16알킬), 알칸설폰산염(R1=CH-SO3Na: R1=C11-C18알킬), 알파올레핀설폰산염(R-CH=CH-(CH2)n-SO3Na, n=9-15의 정수이고, R=C12-C18알킬)이 있고, 비이온 계면활성제로는 알파설포지방산메틸에스테르(
R=C14-C18알킬), 옥소알코올폴리에틸렌글리콜에테르(
: R+R'=C11-C18알킬, n=3-15), 지방산알칸올아미드(
R=C11-C17알킬, n=1 또는 2, m=0또는 1) 등을 사용할 수 있고, 양쪽성 계면활성제로는 알킬베타인(
: R=C12-C18알킬), 알킬설포베타인(
R=C12-C18알킬), 등을 사용할 수 있다. 이들 계면활성제는 선택된 1종 이상이 사용 가능하다.
한편, 상기 언급된 계면활성제의 세척력을 증진시키기 위하여, 탄산염(예를들어, 탄산나트륨(Na2CO3) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO3), 규산염(예를들어, 층상 결정(Layered Crystalline) α-Na2SiO3또는 β-Na2SiO3), 인산염(예를들어, 오르토인산, 피로인산, 트리폴리포스포릭에시드, 테트라폴리포스포릭에시드 또는 이들의 염), 포스폰산염(예를들어, 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스포네이트, 아미노트리메틸렌포스포네이트, 1-하이드록시에틸렌-1,1-디포스포네이트), 니트릴로트리아세트산 또는 그의 염, 에틸렌디아민테트라아세트산 또는 그의 염, 카르복시메틸셀룰로오즈, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알코올, 폴리비닐폴리돈, 폴리아크릴산 또는 그의 염, 말레인산과 비닐에테르의 공중합체 또는 그의 염 또는 황산염 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서 믹서내에 투입되는 액상 성분인 규산소다(유효성분 20 내지 70 중량%)의 경우에는 1 내지 10 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만일 경우에는 믹서내에서 입자를 형성하지 못하여 입자가 점성을 띄게 되며, 10 중량부를 초과할 경우에는 입자가 커지고 용해성이 저하되어 제품화로서는 곤란하다. 또한 이 액상 규산소다의 경우에는 Na2O : SiO2의 비가 1 : 1.5 내지 1 : 3의 경우가 가장 좋다. 1 : 3 이상이 되면 불용성 SiO2가 석출되어 용해성이 좋지 않게 된다.
본 발명에서 사용되는 분말상의 계면활성제는 알파올레핀설폰산나트륨이나 라우릴황산나트륨을 1 내지 10 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 특히 겉보기 밀도가 0.4 내지 1.5 g/㎤이며, 평균 입도분포가 250 내지 700 ㎛이며, 250 ㎛ 이하로서 25 중량% 이하의 입도분포를 가진 것을 사용하는 것이 좋다. 음이온 계면활성제를 1 중량부 미만으로 사용하는 경우에는 세정력의 저하를 가져오는 원인이 되며 10 중량부 초과 사용할 때에는 생산성 저하 및 제품 물성이 나빠지는 원인이 되어 케이킹(caking) 등의 문제가 발생하게 된다.
표면개질제로는 분말 제올라이트, 탈크, 백토, 실리카, 벤토나이트 중에서 선택된 1종 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 입경 10 ㎛ 이하의 것을 50 중량% 이상으로 함유하는 것이 좋다.
한편 앞에서 자세히 설명한 방법에 의해 제조된 본 발명의 세제 조성물은 상기 언급한 구성성분 이외에도 추가로 형광증백제(예를들어, 스틸벤계, 비페닐계, 피라졸린계, 푸마린계 또는 퀴놀론계), 효소제(예를들어, 프로테아제, 아밀라제, 리파아제 또는 셀룰라아제), 기포조절제(예를들어, 지바안계, 실리콘계, 파라핀왁스계) 등을 첨가하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 고밀도 분말세제의 제조공정은 기본적으로 2 단계로 구성되어 있으며, 이를 각 단계별로 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1) 중화 및 1차 조립공정(입자화 단계)
내부에 수평 또는 수직한 교반축을 갖고 그 축에 교반날개를 설치하여 분말의 혼합을 행하는 믹서에 1종 이상의 표면개질제 1 내지 25 중량부와 분말형태의 알칼리 빌더의 투입과 동시에 알킬벤젠술폰산과 지방산 및 액상규산소다 및 알킬에톡실레이트를 분사하여 고속의 회전으로 1차 입자를 조립하는 단계이다. 이 단계에서 액상규산소다는 1 내지 10 중량부 사용하며 믹서는 수기믹서, 고속믹서, 로디지 믹서 형태의 조립기를 사용한다.
2) 2차 조립공정(표면개질화 단계)
1차 조립이 끝난 농조한 상태에서 알파올레핀술폰산염 분말이나 라우릴 황산나트륨 분말과 표면개질제를 투입하여 고속회전조립기를 이용하여 교반 조립을 행하여 유동성 및 찬물에서의 저온 용해성이 우수한 세제를 제조한다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이지 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
비교예 1
하기 표 1의 성분 및 함량을 가진 세조조성물을 함유한 세제 슬러리(고형분: 60 중량%)를 향류식 분무건조탑의 상부로부터 하향분사하여 비이드상의 분말세제를 제조하였다.
| 세제조성물 | 함량(중량%) |
| 직쇄형 알킬벤젠설폰산나트륨(C10-C14) | 28 |
| 알파올레핀설폰산나트륨(C12-C18) | 12 |
| 지방산나트륨(C12-C18) | 4 |
| 탄산나트륨 | 20 |
| 규산나트륨 | 10 |
| 카르복실메틸셀룰로오즈 | 1 |
| 제올라이트 | 15 |
| *형광염료 | 0.5 |
| 알킬설페이트(C12-C14) | 3 |
| 황산나트륨 | 6.5 |
* 형광염료 비페닐계: 시바가이기사의 티노팔(Tinopal) CBS-X
실시예 1 내지 4 및 비교예 2
하기 표 2의 성분 및 함량으로 향류식 분무건조탑을 사용하지 않고 본 발명의 제조방법을 사용하여 분말세제를 제조하였다.
| 세제조성물 | 실시예 | 비교예 | |||
| 1 | 2 | 3 | 2 | ||
| 1 | 탄산나트륨 | 30 | 30 | 30 | 38 |
| *2 | 표면개질제(1차 조립공정시) | 15 | 13 | 8 | 0 |
| 3 | 직쇄형알킬벤젠설폰산나트륨(C10-C14) | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 4 | 지방산나트륨(C14-C18) | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 5 | 규산나트륨 | 3 | 4 | 5 | 3 |
| *6 | 비이온 계면활성제 | 10 | 9 | 8 | 10 |
| *7 | AOS 분말 | 3 | 5 | 7 | 4 |
| 8 | 제올라이트 | 17 | 17 | 20 | 21 |
| *9 | 기타 첨가물 | 5 | 5 | 5 | 5 |
*2: 제올라이트, 백토(50:50)
*6: AE-7(한국폴리올)
*7: 알파올레핀설폰산나트륨(C12-C18)
*9: 향, 기포조절제, 효소제, 물 등
실험예 1: 분말세제의 물성시험
비교예 1과 2 및 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 분말세제를 다음과 같은 조건하에 유동성 및 저온 용해성을 평가하였다.
1) 유동성 평가
분말 100 cc가 직경 10 mm의 깔대기를 통과하는데 걸리는 시간을 측정하고 그 시간을 비교함으로써 각 분말세제의 유동성을 비교하였다. 시간이 작을수록 유동성이 양호한 것으로 평가한다.
2) 저온 용해성 평가
저온 용해성은 엘지 전자(주)사제 가정용 전자동세탁기(리듬세탁기 WF-1230z)를 이용하는데 세탁조 밑부분에 수건을 깔고 한쪽 끝에 세제 100 g을 지름 10 cm 정도로 모아두고 그 위에 의류 1.2 kg(수건 60 중량부와 혼합 와이셔츠 40 중량부)을 넣은 다음, 물을 매분 6 리터의 유속으로 30 리터가 될 때까지 5 분간에 걸쳐서 천천히 주수한다. 이 때 투입수의 온도는 5 ℃이며, 세탁을 9 분간 행한다음 헹굼과정 없이 3 분간 탈수한 후 의류 및 세탁조에 잔류된 세제의 무게를 달아서 판정한다. 판정기준은 세제잔류가 없거나 0.5 g 이하인 경우 "○", 0.5 g 내지 1.2 g이 잔류된 경우 "△", 1.2 g 이상 잔류된 경우 "×"로 판정한다.
저온 용해성 및 유동성에 관한 시험 결과를 분말세제의 겉보기 밀도 및 계면활성제 함량과 함께 하기 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 비교예 | 실시예 | ||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | 유동성(sec) | 25-26 | 22-23 | 20-21 | 21-22 | 20-21 |
| 2 | 계면활성제 함량(중량%) | 39.36 | 31 | 30 | 31 | 32 |
| 3 | 겉보기 밀도(g/㎤) | 0.75 | 0.79 | 0.77 | 0.78 | 0.77 |
| 4 | 저온 용해성 | ○ | × | ○ | ○ | ○ |
상기 표 3의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 분말세제(실시예 1 내지 3)는 향류식 분무건조장치(비교예 1)를 이용한 세제에 비하여 유동성이 우수하며, 표면개질제를 1차 조립공정에 넣지않고 만들어진 세제(비교예 2) 보다 저온 용해성이 매우 우수한 품질을 가진 제품임을 알 수 가 있다.
본 발명에 따른 제조방법은 기존의 중화 슬러리 제조-배합 슬러리 제조-건조-농축화 과정을 입자화-표면개질화로 이어지는 과정으로 단순화하여 공정설비의 단순화가 가능하므로 제조경비를 최소화 할 수 있다. 또한 기존의 향류식 건조장치에서 쓰이는 연료비가 들지 않으며 화재나 폭발의 위험이 완전히 배제되고 이로 인해 환경오염을 최소화 할 수 있다.
Claims (4)
- 향류식 분무건조장치를 이용하지 않고, 내부에 수평 또는 수직한 교반축을 갖고 그 축에 교반날개를 설치한 혼합조에 1종 이상의 표면개질제(A), 분말형 알칼리 빌더(B)를 투입함과 동시에 계면활성제(C) 및 액상 규산소다(D)를 A/(B+C+D)가 0.01 내지 1.32의 비로 분사하여 중화 및 1차로 입자의 조립화를 행하며; 이후 2차로 분말상의 음이온계면활성제와 표면개질제를 첨가하여 고속회전조립기로 최종입자를 조립화하는 것을 특징으로 하는 저온 용해성이 우수한 고밀도 분말세제의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 1차 조립화공정에서 표면개질제는 1 내지 25 중량부, 분말형 알칼리 빌더 10 내지 40 중량부, 적어도 1종 이상의 계면활성제 8 내지 45 중량부, 액상 규산소다 1 내지 10 중량부를 투입하고, 2차 조립화공정에서 분말상의 음이온 계면활성제를 1 내지 10 중량부, 표면개질제 5 내지 40 중량부를 첨가함을 특징으로 하는 고밀도 분말세제의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 액상 규산소다가 SiO2: Na2O가 1 : 1.5 내지 1 : 3인 것을 특징으로 하는 고밀도 분말세제의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 1차 및 2차 조립화공정에서 사용하는 표면개질제가 분말 제올라이트, 탈크, 클레이, 벤토나이트, 실리카 중에서 1종 이상 선택되고, 분말상 음이온 계면활성제가 알파올레핀 설폰산나트륨 또는 라우릴황산나트륨임을 특징으로 하는 고밀도 분말세제의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1019970059222A KR100249460B1 (ko) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 저온 용해성이 우수한 분말세제의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019970059222A KR100249460B1 (ko) | 1997-11-11 | 1997-11-11 | 저온 용해성이 우수한 분말세제의 제조방법 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0436398A (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-06 | Lion Corp | 高嵩密度粒状洗剤組成物 |
| KR970005486A (ko) * | 1995-07-11 | 1997-02-19 | 에버하르트 멘데 | 용접 아크 점화 방법 |
-
1997
- 1997-11-11 KR KR1019970059222A patent/KR100249460B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR19990039214A (ko) | 1999-06-05 |
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