KR100259423B1 - 자기 분산성 투명 액상 섬유 유연제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 액상 섬유 유연제 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 투명 액상 섬유 유연제 조성물은, 양이온성 유연성분으로서 자기 분산성이 우수한 디알킬알카놀 4급 암모늄염 화합물과 500 내지 3000 이하의 폴리프로폭시 4급 암모늄염 화합물 중에서 선택된 하나 이상을 3 내지 45 중량% 포함하여 구성되어, 유연성 및 정전기 방지성 등의 기본 성능이 우수하고 사용할 때 투명한 헹굼물 특성을 가질 뿐만아니라 고온 및 저온하에서도 경시물성 안정성이 우수한 섬유 유연제 조성물을 제공한다.

Description

자기 분산성 투명 액상 섬유 유연제 조성물(Transparent liquid fabric softener compositions having the self-dispensable cationic surfactants)
본 발명은 자기 분산성의 투명 액상 섬유 유연제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기 분산 용해성이 우수한 디알킬알카놀 4급 암모늄염, 분자량 500 내지 3000이하의 폴리프로폭시 4급 암모늄염 중 선택된 하나 이상을 3 내지 45중량% 포함하여 구성되는 투명 액상 섬유 유연제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 종래의 가정용 섬유유연제는 양이온성 유연성분으로 디알킬 디메틸암모늄염, 디알킬아미도 이미다졸리늄염 또는 디알킬아미도아민의 4급 암모늄염 등을 사용하고 있다. 이들 섬유유연제는 유연성, 흡수성, 정전기 방지성 등의 성능은 우수하나 물에 대한 자기 유화 분산성이 불량하고 헹굼물에 표준사용농도로 희석하여 사용할 때 헹굼물이 맑지 않은 문제점이 있었다.
한편, 상기 자기 분산성의 물성적 특성은 양이온성 유연 성분 자체의 물에 대한 분산능을 말하는데, 일반적으로 섬유 유연성분으로서 사용되는 공지의 양이온성 계면활성제 화합물은 물에 대한 분산능이 매우 불량하므로 물에 대한 유화분산성을 양호하게 유지하기 위하여 비이온성의 유화분산 안정화제나 가용화 용제 등을 다랑 함유하도록 해야 하며 이로인해 제조 후에도 그 성상이 현탁액상으로 되는 문제가 있었다.
따라서 이를 해결하고자 미국 특허 제 5,427,697호에서는 자기 분산성이 불량한 기존의 양이온성 유연성분을 20 내지 80% 함유하고, 유화분산 안정화제를 2 내지 25 중량%, 가용화 용제를 17 내지 75 중량% 함유함으로써 등전점을 갖는 투명 액상의 크리스탈 제형의 고농도품을 개시하고 있으나 상기 특허는 다량의 유화분산 안정화제와 가용화 용제를 필요로 하며, 특히 희석 사용할 때 헹굼물이 투명하지 않은 문제점이 있었다. 또한 미국 특허 제 5,490,944 호에서는 자기 분산성 및 수용해성이 우수한 탄소수가 낮은 디알킬 디메틸 4급 암모늄염과 알킬이미다졸리늄염을 3 내지 90 중량% 함유하고 유화분산제로 저급알킬렌글리콜류의 용제를 10 내지 40 중량% 함유하는 투명 액상의 섬유 유연제를 개시하고 있으나, 이 제품은 저온 안정성이 불량할 뿐만 아니라 의류에의 흡착능이 떨어져 유연성 및 정전기 방지성 등의 기본 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유연성 및 정전기 방지성 등의 기본 성능이 우수하고 사용할 때 투명한 헹굼물 특성을 가질 뿐만아니라 고온 및 저온하에서도 경시물성 안정성이 우수한 투명 액상 섬유유연제 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투명 액상 섬유 유연제 조성물은, 양이온성 유연성분으로서 자기 분산성이 우수한 디알킬알카놀 4급 암모늄염 화합물과 500 내지 3000 이하의 폴리프로폭시 4급 암모늄염 화합물 중에서 선택된 하나 이상을 3 내지 45 중량% 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 투명 액상 섬유 유연제 조성물은, 양이온성 유연성분의 우수한 자기 분산성과 수용해성으로 인하여 헹굼시 희석 용액에서의 탁도가 30NTU 미만인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 투명액상 섬유 유연제 조성물은, 양이온성 유연성분으로서 자기 분산성이 우수한 하기 화학식 1의 디알킬알카놀 4급 암모늄염 화합물 또는 하기 화학식 2의 분자량 500 내지 3000이하인 폴리프로폭시 4급 암모늄염 화합물을 단독으로 또는 혼합하여 조성물 총 중량 당 3 내지 45 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 5 내지 30 중량% 포함한다. 만약 화학식 1 및 2의 화합물을 3 중량% 미만으로 함유하면 유연성 및 정전기 방지성 등의 기본 성능이 현저히 저하되며, 45 중량%를 초과하여 함유하면 자기 분산성이 급격히 저하될 뿐만 아니라 탁도가 30NTU를 초과하여 투명 액상을 제조하기 어려우며 저온하에서 경시 물성 안정도가 현저히 불량해진다.
Figure kpo00000
상기 식에서 R1, R2는 각각 C8내지 C22의 알킬 또는 알케닐기이고, 동시에 R1+R2가 C34이하이며, A는 COO-또는 CONH이고 B는 C1내지 C4의 알카놀기이며, M과 Y는 각각 C1내지 C3의 알킬기 또는 알카놀기이거나 이것의 에틸렌 옥사이드 1 내지 15 몰 부가형이다. 또한 X는 Cl 또는 Br 등의 할라이드이거나 CH3OSO3등의 알콕시설페이트기이다.
Figure kpo00001
상기 식에서 R3는 C1내지 C3의 알킬기 또는 알킬벤질기이거나 알칸디올기이고, M과 Y는 각각 C1내지 C3의 알킬기 또는 알카놀기이거나 이것의 에틸렌 옥사이드 1 내지 15 몰 부가형이며, X는 Cl 또는 Br 등의 할라이드이거나 CH3OSO3등의 알콕시설페이트기이고, m은 8 내지 50이하의 정수이며 n은 1 내지 3의 정수이다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 화학식 1의 디알킬알카놀 4급 암모늄염 화합물은 디팔미틱 아미도 프로판올 디메틸 암모늄 클로라이드, 스테아린 라우릴 에스테르 부탄올 디에틸암모늄 에토설페이트, 디팔미틱 에스테르 프로판올 에틸렌 옥사이드(3몰) 부가형의 암모늄 클로라이드 등의 화합물을 포함한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 화학식 2의 폴리프로폭시 4급 암모늄염 화합물은, 폴리프로플렌 옥사이드 부가형의 트리메틸 암모늄 클로라이드 등의 화합물로서 분자량이 500 내지 3000 이하인 것을 포함하고 바람직하게는 분자량 800 내지 2500 이하의 것을 사용한다. 만약 분자량 500 미만의 것을 사용하면 자기 분산성은 우수하나 의류에의 흡착능이 급격히 떨어져 유연성 및 정전기 방지성을 기대할 수 없으며, 분자량 3000을 초과하는 것을 사용하면 자기 분산성이 현저히 저하되고 탁도가 30NTU를 초과하게 되어 현탁액상이 될 뿐만 아니라 경시물성 안정성도 저하된다.
또한, 본 발명에 따른 투명 액상 섬유 유연제 조성물은, 유연성 및 정전기 방지성 등의 성능효과를 상승시키기 위하여 보조 유연 성분을 포함할 수 있다. 상기 보조 유연 성분으로는 분자량 500 미만의 디팔미틱 디메틸 암모늄염이나 스테아릴 트리메틸 암모늄염, 디라우릭에스테르 암모늄염 및 그것의 에틸렌 옥사이드 1 내지 5몰 부가물 등의 양이온성 계면활성제를 사용할 수 있는바, 투명 액상 제형의 제조에 영향을 주지 않는 범위내에서 소량 사용한다.
본 발명에 따른 투명 액상 섬유 유연제 조성물은, 경시물성 안정성 및 수분산 용해성을 향상시킬 목적으로 C12내지 C22의 지방알콜 및 지방산 또는 그것의 에틸렌 옥사이드 3 내지 60 몰 부가형의 화합물이나 솔비탄지방산에스테르 및 그것의 에틸렌 옥사이드 20 몰 부가형 C12내지 C18의 지방아민의 에틸렌 옥사이드 0 내지 30 몰 부가형 등의 비이온성 계면활성제가 소량 포함된다.
또한, 가용화용제로서 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 헥실렌 글리콜 및 분자량 200 내지 1500 이하의 폴리에틸렌 글리콜류등이나 에탄올 이소프로필 알콜 등의 저급 알콜류를 소량 포함된다.
본 발명에 따른 투명 액상 섬유 유연제 조성물은, 조성물의 점도나 pH조절을 위하여 유기계 및 무기계 산화합물과 유기 또는 무기 염류등이 극소량 포함된다.
그외에도 제품의 안정화나 기능보조를 목적으로 방부제 및 살균제, 산화방지제, UV 흡수제, 금속이온봉지제, 염료, 향료 등의 첨가제가 극소량 포함될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 하기 실시예 및 실험예에 국한되지 않는다. 하기 표에서 별다른 언급이 없는 한 단위는 중량 %이다.
실시예 1 내지 5
통상적인 섬유 유연제 제조 방법에 따라 하기 표 1과 같은 성분 및 비율의 양이온성 유연성분을 3 내지 12 중량% 함유하는 저농도품의 투명 액상 섬유 유연제 조성물을 제조하였다.
성 분 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
디팔미틱아미도프로판올암모늄클로라이드 5.0 2.0
스테아릴라우릴에스테르프로판올암모늄메토설페이트 7.0 5.0
디팔미틱에스테르프로판올 EO(3)부가형암모늄클로라이드 6.0
폴리프로필렌옥사이드부가형의 트리메틸암모늄 메토설페이트(분자량 1200) 1.0 5.0
폴리프로필렌 옥사이드부가형의 디메틸벤질암모늄클로라이드(분자량 2000) 2.0 5.0
POE(20) 올레일 에테르 0.5 0.5 0.5
PEG (분자량 400) 0.5
POE(5) 세틸아민에테르 0.5
에틸렌글리콜 0.5 0.5 0.5
헥실렌글리콜 0.5
디에틸렌글리콜모노부틸에테르 0.5
기타 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량
정제수 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량
비교예 1 내지 5
비교를 위하여 하기 표 2의 성분과 비율로 통상의 방법에 따라 섬유 유연제 조성물을 제조하였다.
성 분 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
디스테아릴디메틸암모늄클로라이드 5.0
디탈로우아미도이미다졸리늄메토설페이트 6.0 4.0
디탈로우에스테르암모늄에토설페이트 2.0
디스테아릴아미도암모늄메토설페이트 7.0
스테아릴2-에틸헥실디메틸암모늄클로라이드 12,0
POE(20) 올레일 에테르 3.0 1.0
PEG (분자량 400) 2.0 5.0
POE(5) 세틸아민에테르 2.0
에틸렌글리콜 8.0 3.0
헥실렌글리콜 12.0 15.0 10.0 5.0
디에틸렌글리콜모노부틸에테르 5.0 5.0 3.0
기타 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량
정제수 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량
실시예 6 내지 10
통상적인 섬유 유연제 제조 방법에 따라 하기 표 3과 같은 성분 및 비율의 양이온성 유연성분을 12 내지 30중량% 함유하는 고농도품의 투명 액상 섬유 유연제 조성물과 상기 성분을 30 내지 45 중량% 함유하는 초고농도품 섬유 유연제 조성물을 제조하였다.
성 분 실시예6 실시예7 실시예8 실시예9 실시예10
디탈로우아미도프로판올암모늄클로라이드 15.0 10.0
팔미틱라우릴에스테르프로판올암모늄메토설페이트 20.0 10.0
팜스테아린아미도프로판올 EO(5)부가형암모늄클로라이드 20.0
폴리프로필렌옥사이드부가형의 트리메틸암모늄 클로라이드(분자량 1500) 25.0
폴리프로필렌 옥사이드부가형의 디메틸벤질암모늄클로라이드(분자량 2200) 30.0
POE(30) 노닐페닐에테르 1.0 0.5 1.0 0.5
PEG (분자량 400) 0.5
POE(3) 라우릴아민에테르 0.5
POE(20) 솔비탄라우릴에스테르 0.5 0.5
에틸렌글리콜 1.0 1.0
헥실렌글리콜 1.0 1.0
디에틸렌글리콜모노부틸에테르 1.0
기타 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량
정제수 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량
비교예 6 내지 10
비교를 위하여 하기 표 4의 성분과 비율로 통상의 방법에 따라 섬유 유연제 조성물을 제조하였다.
성 분 비교예6 비교예7 비교예8 비교예9 비교예10
디스테아릴디메틸암모늄클로라이드 15.0
디탈로우아미도이미다졸리늄메토설페이트 25.0 30.0
디탈로우에스테르암모늄에토설페이트 20.0
디스테아릴아미도암모늄메토설페이트 10.0
스테아릴2-에틸헥실디메틸암모늄클로라이드 25.0
POE(30) 노닐페닐에테르 3.0 5.0
PEG (분자량 400) 3.0 5.0 5.0
POE(3) 라우릴아민에테르 5.0
POE(20) 솔비탄라우릴에스테르 2.0
에틸렌글리콜 25.0 10.0 30.0
헥실렌글리콜 10.0 15.0 30.0
디에틸렌글리콜모노부틸에테르 15.0
기타 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량
정제수 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량
상기 표 1 내지 4에서 P0E()로 표시된 것은 폴리옥시에틸렌 부가 화합물로서 ()안의 숫자는 부가 몰수를 나타내고, EO()로 표시된 것은 에틸렌옥사이드 부가물로서 ()안의 숫자는 부가 몰수를 나타내며, PEG()는 폴리에틸렌글리콜형으로 ()안의 숫자는 분자량을 나타낸다. 또한 기타라고 표시한 것은 본 발명에 따른 섬유 유연제 조성물의 특성에 영향을 주지 않는 범위내에서 사용할 수 있는 소량 첨가제로서 향료, 염료, 방부제, 살균제, 산화방지제, UV 흡수제, 금속이온봉지제 등의 공지의 화합물을 나타낸다.
실험예
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조한 섬유 유연제 조성물의 탁도를 측정하여 투명 액상의 제형에 대한 경시 물성 안정성과 성능을 다음과 같이 시험하였다. 그 결과는 표 5에 나타내었다.
(1) 탁도 평가 시험
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조한 섬유 유연제 조성물의 초기 및 경시에 의한 기간별, 온도별 성상을 미국 HACH사제 터비디미터(Turbidimeter) 모델 2100 AN 시험기기를 이용하여 탁도를 측정한 후 투명 액상의 경시물성 안정성을 다음의 평가 기준에 따라 판정하였다.
탁도(NTU) 육안 성상 판정 결과
15 미만 완전 투명 ◎
15 내지 30 미현탁 투명 ○
30 내지 150 미현탁 반투명 △
150 내지 1500 미현탁 불투명 ×
1500 초과 현탁 불투명 ××
상기에서 NTU는 Nephelometric Turbidity Unit로서 0 내지 10000 NTU측정 범위에 의해 탁도를 표시하는 것이다.
(2) 유연성 시험
시판되는 면 100% 타올을 일반 세탁세제를 사용하여 세탁기로 5회 반복 세탁한 후 탈수건조한 것을, 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 섬유 유연제 조성물에서 양이온성 유연 성분의 순물질 함량이 40ppm이 되도록 표준 사용 농도로 희석시킨 헹굼물에 넣어 섬유 유연 처리 하였다. 그런 다음 24시간 자연 건조 후 숙련된 패널리스트로 하여금 5점 척도로서 관능 평가 시험을 실시하고 이것을 3회 이상 반복하여 그 평균값으로 유연성을 평가하였다. 그 판정기준은 다음과 같다.
유연성(척도) 판정 결과
4.5 내지 5.0 ◎
4.0 내지 4.5 ○
3.0 내지 4.0 △
3.0 미만 ×
(3) 정전기 방지성 시험
KS K-0905의 염색 견뢰도 시험용 백면포, 백폴리에스테르포, 나일론포(한국 의류시험 연구원 제작)를, 상기 실시예 및 비교예에 따른 섬유 유연제 조성물의 양이온성 유연성분의 순물질 함량이 40ppm이 되도록 표준 사용 농도로 희석시킨 헹굼물에 넣어 섬유 유연 처리를 하였다. 그런 다음 24 시간 이상 20℃×40% RH 조건으로 컨디셔닝시킨 후 일본 다이에이 카가쿠(DAIEI KAGAKU)사제 로터리 스태틱 테스터(Rotary Static Tester) 기기를 이용하여 KS K-0555B법에 따라 마찰대전압을 3회 이상 반복 측정하여 그 평균값을 계산하였다. 그 평가기준은 다음과 같다. 이때 단위는 Volt이다.
백면포 백폴리에스테르포 백나일론포 판정 결과
100 미만 600 미만 800 미만 ◎
100 내지 200 600 내지 1000 800 내지 1200 ○
200 내지 400 1000 내지 1500 1200 내지 1800 △
400 초과 1500 초과 1800 초과 ×
상기와 동일한 시험 조건에서 섬유 유연 처리한 것을 스위스 로트치드(Rothchids)사제 스태틱 볼트미터(Static Voltmeter) 기기를 이용하여 KS K-0555B법에 따라 정전하 누설 속도를 반감기로서 3회 이상 반복 측정하여 그 평균값을 계산하였다. 그 판정 기준은 다음과 같다. 이때 단위는 초(sec)이다.
백면포 백폴리에스테르포 백나일론포 판정 결과
1미만 10 미만 10 미만 ◎
1 내지 5 10 내지 100 10 내지 100 ○
5 내지 10 100 내지 1000 100 내지 1000 △
10 초과 1000 초과 1000 초과 ×
표 5
시험항목 경시조건 실 시 예 비 교 예
온도 기간 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
원액의탁도 20℃ 초기4주12주 ◎◎◎ ◎◎◎ ◎◎◎ ◎◎◎ ◎◎○ ○△ × △×× ○△× △△○ ◎◎○
5℃ 4주12주 ◎○ ◎○ ◎◎ ◎◎ ◎○ △△ △× △× ○△ ○○
40℃ 4주12주 ◎◎ ◎◎ ◎○ ◎◎ ◎◎ ○○ ○○ △△ ○○ ◎◎
희석용액의탁도 5℃20℃40℃ 초기 ◎◎◎ ◎◎○ ◎◎◎ ◎◎◎ ◎◎◎ ××△ △○○ ○○○ ○○○ ○◎◎
유 연 성
정전기방지성 마찰대전압
반감기
표 5 계속
시험항목 경시조건 실 시 예 비 교 예
온도 기간 6 7 8 9 10 6 7 8 9 10
원액의탁도 20℃ 초기4주12주 ◎◎◎ ◎◎◎ ◎◎◎ ◎◎○ ◎◎◎ ○△ × ○○△ ◎○○ ◎◎○ ◎◎○
5℃ 4주12주 ◎◎ ◎◎ ◎○ ◎○ ◎◎ △△ △△ ○△ ○○ ◎○
40℃ 4주12주 ◎○ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ○× ○○ ◎◎ ◎○ ◎◎
희석용액의탁도 5℃20℃40℃ 초기 ◎◎◎ ◎◎◎ ◎◎◎ ○◎◎ ○◎◎ ××△ △○○ ○△○ ○△△ ○◎◎
유 연 성
정전기방지성 마찰대전압
반감기
상기 표 5의 결과로 부터 알 수 있듯이 본 발명에 따른 섬유 유연제 조성물은, 넓은 온도범위에서 원액 및 희석 용액의 경시물성 안정성이 우수할 뿐만 아니라 유연성 및 정전기 방지성의 기본성능도 우수하였다. 특히, 비교예 1 내지 5 및 6 내지 10과 비교하여 투명 액상의 제형적 특징을 갖는 본 발명의 투명 액상 섬유 유연제는 양이온성 유연성분의 자기 분산 용해특성으로 인하여 제조시에 훨씬 비용이 적게 소요되오 상품화시에 최소의 비용으로 맑고 투명한 액상 및 투명한 헹굼물의 제공이 용이하므로 더욱 유용한 상품가치의 기회를 제공할 가능성이 매우 높다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 섬유 유연제 조성물은, 양이온성 유연성분으로서 자기 분산성이 우수한 디알킬알카놀 4급 암모늄염 화합물과 500 내지 3000 이하의 폴리프로폭시 4급 암모늄염 화합물 중에서 선택된 하나이상을 3 내지 45 중량% 포함하여 구성되어 유연성 및 정전기 방지성 등의 기본 성능이 우수하고 사용할 때 투명한 헹굼물 특성을 가질 뿐만아니라 고온 및 저온하에서도 경시물성 안정성이 우수한 효과를 나타낸다.

Claims (2)

  1. 양이온성 유연성분으로서 하기 화학식 1의 디알킬알카놀 4급 암모늄염 화합물 및 화학식 2의 폴리프로폭시 4급암모늄염 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 조성물 총중량에 대하여 3 내지 45 중량% 포함하여 구성되는 투명 액상 섬유 유연제 조성물.
    화학식 1
    Figure kpo00002
    (상기 화학식 1에서 R1, R2는 각각 C8내지 C22의 알킬 또는 알케닐기이고, 동시에 R1+R2가 C34이하이며, A는 COO-또는 CONH이고 B는 C1내지 C4의 알카놀기이며, M과 Y는 각각 C1내지 C3의 알킬기 또는 알카놀기이거나 이것의 에틸렌 옥사이드 1 내지 15 몰 부가형이다. 또한 X는 Cl 또는 Br 등의 할라이드이거나 CH3OSO3등의 알콕시설페이트기이다.)
    화학식 2
    Figure kpo00003
    (상기 화학식 2에서 R3는 C1내지 C3의 알킬기 또는 알킬벤질기이거나 알칸디올기이고, M과 Y는 각각 C1내지 C3의 알킬기 또는 알카놀기이거나 이것의 에틸렌 옥사이드 1 내지 15 몰 부가형이며, X는 Cl 또는 Br 등의 할라이드이거나 CH3OSO3등의 알콕시설페이트기이고, m은 8 내지 50이하의 정수이며 n은 1 내지 3의 정수이다.)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 액상 섬유 유연제 조성물은 탁도가 30 NTU 미만인 것을 특징으로 하는 투명 액상 섬유 유연제 조성물.
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