KR100386420B1

KR100386420B1 - 섬유유연제 조성물

Info

Publication number: KR100386420B1
Application number: KR10-2000-0078987A
Authority: KR
Inventors: 정국인; 윤여경; 강윤석; 하정욱
Original assignee: 주식회사 엘지생활건강
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2003-06-02
Also published as: KR20020049725A

Abstract

본 발명은 분자내에 에스테르기와 수산기를 동시에 갖는 글리세롤에스테르형 4급염 화합물을 주성분으로 하는 섬유유연제 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 섬유유연제 조성물은 의류에 대해 우수한 유연효과와 정전기방지 효과, 고흡수성 특성은 물론 물 분산성과 생분해효과가 탁월하다.

Description

섬유유연제 조성물{Fabric softner composition}

본 발명은 섬유유연제 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 분자내에 에스테르기와 수산기를 동시에 갖는 글리세롤에스테르형 4급염 화합물을 주성분으로 하며 의류에 대해 우수한 유연효과와 정전기방지 효과, 고흡수성 특성은 물론 물 분산성과 생분해효과가 탁월한 섬유유연제 조성물에 관한 것이다.

일반적인 섬유유연제의 주성분으로서는 미국 유화학 협회지 JAOCS 61, 367(

1984) 및 65(10), 1682(1988)에서 보고된 바 있는 양이온성 디알킬디메틸암모늄염이 오랜 기간동안 사용되었으나 생분해도가 낮아 그 사용량은 감소 추세이며 알킬기에 에스테르나 아미이드와 같이 분해될수 있는 작용기를 갖는 그룹을 분자내에 도입하는 연구가 활발히 진행되고 있으며 일부는 제품에 응용되어지고 있다.

이렇게 하여 개발된 양이온성계면활성제들의 종류로 아미도아민형 4급암모늄염, 아미도에스테르아민의 4급암모늄염, 이미다졸린 및 이미다졸린에스테르계의 양이온성 계면활성제들이 통상적으로 많이 사용되고 있으며 이들의 예로서 일본특허 평6-345704호에서는 아미도아민 화합물 및 유연제 조성물, 일본특허 평6-336466호에서는 아미도에스테르아민 화합물 및 유연제 조성물, 일본특허 평4-257372호에서는 이미다졸린 에스테르를 함유하는 유연제 조성물이 출원되었고 일본특허 평2-1479호에서는 이미다졸린을 포함하는 컨디셔닝용 화합물이 공지되어 있다.

또한 최근에는 양이온성 계면활성제 분자 내의 친유성 부분인 알킬기가 에스테르기와 같이 분해되기 용이한 작용기를 포함할 경우, 그의 생분해성은 종래의 디메틸디알킬 암모늄클로라이드, 아마이드계 4급암모늄염 및 이미다졸린계 양이온성계면활성제에 비해 매우 우수해진다는 보고(Tenside Surfactant Detergent, 1993, 30, 186-191)에 근거한 연구들이 진행되어 분자 내에 에스테르기를 갖고있는 4급 암모늄염의 다양한 유도체가 개발되고 있다. 상업화된 대표적인 예로써 WO 94/07978호에서는 트리에탄올아민으로부터 유도되는 4급 양이온계면활성제가 유연제와 헤어케어 제품으로 공지되어 있고 WO 93/23510호에는 2개의 소수기 그룹이 에스테르결합을 하고 있는 양이온성계면활성제를 이용한 농축 섬유유연제 및 생분해성 섬유유연제 조성물이 공지되어 있으며, WO 92/15745호에서는 이미다졸린 혹은 이미다졸린에스테르형 지방알콜에톡시레이트등이 사용된 농축 섬유유연제 조성물이 공지되어 있다.

WO 94/14935호에서는 트리에탄올아민과 지방산으로부터 제조된 4급암모늄 화합물들을 포함하는 농축 섬유유연분산제 조성물이, WO 94/13772호에서는 분자내에 에스테르 그룹이 있는 4급암모늄 화합물과 비이온성 분산제를 소량 사용한 고농축 섬유유연제 조성물이 공지되어 있다.

아울러 물에 대한 분산성의 경우 분자 내에 에스테르기를 함유한 상기의 4급 암모늄염들은 물에 대한 분산성이 낮아 장시간 동안 제품 안정성을 유지하기 위하여 글리세린계, 저급 알코올류 및 비이온성 분산제등과 같은 화합물들이 다량 사용되기도 하는데 이로인해 4급 암모늄염 고유의 기본 성능이 저하 되는 문제를 수반하기도 한다.

일본특허 평3-295855호, 평4-208964호, 평4-267468호, 평4-28023호, 평4-6984호 등에 물 분산성이 우수한 아미도에스테르형 3급 아민 및 4급염을 주성분으로 하는 섬유유연제가 공지 되어 있으나 고온에서의 보관안정성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명자들은 상술한 선행기술들의 문제점을 해결하기 위하여 가정용 섬유유연제의 용도로 적합한 화합물들을 신규로 적용하여 주성분으로 사용하고자 예의 실험을 계속한 결과, 분자내에 에스테르기와 수산기를 동시에 갖는 글리세롤에스테르형 4급염을 주성분으로 하는 섬유유연제 조성물이 의류의 균일부착성 효과가 우수하여 고유연효과는 물론 고흡수성 및 우수한 정전기 방지효과를 동시에 발현하는 것은 물론 물에 대한 분산성이 우수하고 생분해도가 뛰어나다는 놀라운 사실을 밝혀내고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 하기 화학식(I)로 표시되는 알킬글리세롤에스테르형 4급염 화합물을 주성분으로 함유함을 특징으로 하는 섬유유연제 조성물에 관한 것이다.

[화학식 I]

상기식에서

R¹은 C₁-C₄의 알킬기이고,

R²는 C₇-C₂₁의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기 또는 알케닐기이고,

A는 OCOR³, NHCOR³또는 OH이고,

X는 할로겐원소이고,

R³는 C₇-C₂₁의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기 또는 알케닐기이고, 또한

n은 2-6의 정수이다.

본 발명에 따른 섬유유연제 조성물은 양이온성 유연성분으로 상기 화학식(I)의 글리세롤에스테르형 4급 암모늄염 화합물을 주성분으로 단독 또는 병용하여 1 내지 30중량% 함유하며, 상기 화학식 이외의 다른 계면활성제와 병행하여 사용할 수 있다.

화학식(I)의 화합물은 3급 아민 유도체, 지방산 및 에피할로히드린을 반응물질로하여 무촉매하에서 에스테르화 반응 및 4급화반응을 함께 진행시켜 화학식(I)의 4급화된 에스테르 유도체를 제조하는 것을 특징으로 하며 반응식 1의 제조경로에 의해 합성된다.

[반응식 1]

상기 반응식에서

R¹은 C₁-C₄의 알킬기이고,

A는 OCOR³, NHCOR³또는 OH이고,

X는 할로겐원소이며,

R³는 C₇-C₂₁의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기 또는 알케닐기이며, 또한

n은 2-6의 정수이다.

여기서 알킬기 R₂의 탄소수가 8개 미만인 경우는 의류에의 흡착효과가 지속적이지 못하고 쉽게 탈락되어 유연효과와 정전기 방지효과가 저하되는 원인이 되며, 탄소수가 22개 초과인 경우는 의류에 미끈거림 내지는 과도한 유연효과로 감촉이 불량해지는 등의 문제가 있다. 또한 발명의 섬유유연제 조성물에서 화학식(I)의 화합물을 단독 또는 병용 사용할 때 1중량% 미만으로 사용하면 각종 의류의 유연효과 또는 정전기 방지효과가 동시에 부족하게 되고, 30중량% 초과하여 사용하면경시 유화안정성 및 빙결안정성 등이 불량해지는 등의 문제가 야기된다.

본 발명에 따른 섬유유연제 조성물은 양이온성 유연성분인 상기 화학식(I) 의 화합물 이외에도 필요에 따라 유화제로서 비이온성 및 양성 계면활성제를 함께 사용 할 수 있다.

본 발명에서 양이온성 유연성분의 적절한 유화제로 사용되는 비이온성 계면활성제의 예로는 탄소수 10 내지 20개의 폴리옥시에틸렌(2 내지 50몰)알킬 또는 알케닐에테르 및 알킬페닐에테르(2내지 50몰), 폴리옥시에틸렌(2 내지 50몰) 알킬 또는 알케닐에스테르 및 하이드록시 지방산에스테르, 솔비탄 지방산 알킬에스테르 및 그것의 에틸렌옥사이드(15 내지 40몰)부가물, 폴리옥시에틸렌(1 내지 30몰)알킬 또는 알케닐아미드, 폴리옥시에틸렌(1 내지 50몰)알킬 또는 알케닐아민, 또는 글리세릴 모노알킬 및 알케닐에스테르, 경화피마자유의 에틸렌옥시드 부가물(2 내지 50몰), 알킬아민옥시드, 아미도프로필아민옥시드 등이 있으며, 또한 양성 계면활성제의 예로는 탄소수 8 내지 22개의 알킬디메틸베타인 알킬디메틸하이드록시에틸 또는 알킬디메틸하이드록시프로필 베타인, 알킬하이드록시술포베타인이나 레시틴등이 있으며, 이들 계면활성제는 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 양이온성 유연성분의 함량대비 0.1 내지 30%를 사용하는 것이 적절하다.

양이온성 유연성분의 유화제로서 비이온성 및 양성 계면활성제를 사용할 때 양이온성 유연성분의 함량대비 30중량% 초과하여 사용하면 제품의 안정성 뿐만 아니라 양이온성 유연성분의 의류의 흡착을 오히려 방해하여 유연효과를 저해하는 결과를 가저오는 등의 문제가 야기된다.

본 발명에 따른 섬유유연제 조성물은 또한 유기 또는 무기 분산안정제를 함유할 수 있으며, 적절한 유기 또는 무기 분산안정제로서는 C₈미만의 저급알콜 또는 글리콜류, C₁₄이상의 고급알콜류 및 요소 등의 유기화합물과 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화칼슘, 질산나트륨 등의 무기화합물 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 바람직하게는 에탄올, 이소프로필알콜, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜, 트리메칠펜탄디올, 세틸알콜, 스테아릴알콜, 염화마그네슘, 염화나트륨, 염화칼슘, 질산나트륨 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합사용하는 것이 좋다.

그외에 일반적으로 섬유유연제의 첨가제로 사용되는 향료, 방부제, 살균제, 형광증백제, 색소, 산화방지제, 소포제 등을 제품 안정성에 영향을 미치지 않는 범위내에 3중량% 미만으로 소량 첨가할 수 있다.

본 발명의 알킬글리세롤에스테르 4급염은 모노알킬 또는 디알킬기를 갖는데 그 예와 알킬기의 종류를 표 1에 나타내었다.

본 발명에 따른 섬유유연제 조성물은 통상 시판중인 제품과 유사하게, 순물질 기준함량으로 구분하여 하기 표 2 내지 5와 같이 일반제품 또는 농축제품에 대해 실시예를 들어 시험하였다. 통상 일반제품에서 섬유유연제의 순물질 기준 함량은 3 내지 12중량%이며, 농축제품은 10 내지 30중량%인 것이 대부분이지만, 세탁 후 헹굼시 각종 섬유에 유연처리를 하게 되는 표준 사용농도로 환산하면 일반제품, 농축제품 공히 세탁수 1ℓ당 0.7㎖ 전후로서 순물질 기준으로 동일한 농도를 사용하고 있다.

또한 성능평가는 하기 실험 1 내지 5와 같이 각각 유연효과시험, 정전기방지성 시험, 물분산성 및 생분해성, 저장안정성으로 나누어 실시하였으며, 종래의 시판제품과의 비교를 위해 비교예의 섬유유연제의 주성분으로 디스테아릴디메칠 4급암모늄염, 아미도에스테르형 3급아민, 아미도에스터아민 4급암모늄염, 디알킬에스테르형 4급암모늄염, 올레일이미다졸리늄메칠설페이트 등을 사용하였다.

이하, 본 발명에 따른 섬유유연제를 실시예 및 실험예에 의거하여 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.

실험예 1: 유연효과 시험

시판 100%의 면타올을 일반 세탁세제를 표준사용량 사용하고 세탁기로 5회 반복세탁한 후 탈수한 것을 하기 표 1 및 2에 나타낸 본 발명의 섬유유연제 조성물을 표준사용량(표 1 : 6.7㎖/10ℓ세탁수, 표 2 : 2.2㎖/10ℓ세탁수)을 기준으로 용해한 각각의 헹굼물(욕비 1:30, 25℃)에 유연처리한 다음 탈수하여 20℃, 65% RH조건에서 2시간 콘디쇼닝시킨 다음 숙련된 panelist의 관능평가 시험에 의하여 촉감정도를 유연점수로서 최저 1점에서 5점까지 부여하게 하고 이것을 3회 이상 반복하여 그 평균값으로서 유연효과를 측정하였다. 유연성 평가기준은 비교예 1의 제품에 대한 유연효과를 유연점수를 부여하고 다음과 같이 판정하였다.

평가 결과	매우우수(◎)	우수(○)	보통(△)	불량(x)
유연효과 점수	4.5 이상	3.5 ~ 4.5	2.5 ~3.5	2.5 미만

실험예 2 : 정전기 방지성 시험(반감기 측정법)

상기 실험예 1의 시험방법과 동일하게 유연처리한 다음 20℃, 40% RH조건에서 24시간 콘디쇼닝시킨 것을 KS K-0555A 시험방법을 응용하여, 스위스 Rothschild사 제품인 정전전압계(Satic Voltmeter) 기기를 이용하여 초기 전압 150V를 인가한 후 전압이 반으로 떨어지는 시간으로 정전압 누설속도를 측정하고, 3회 이상 반복하여 평가하였다.

평가 결과	매우우수(◎)	우수(○)	보통(△)	불량(x)
누설속도(sec)	10 이하	10 ~ 10²	10²~ 10³	10³이상

실험예 3 : 분산입자의 입경

섬유유연제 0.1% 수용액을 MALVERN INSTRUMENT의 Light Scattering 을 이용하여 유화입자 크기를 측정하여 물 분산성을 측정하였다.

실험예 4 : 생분해도 시험

OECD 301D Closed Bottle Test로 측정 하며 본 시험은 생분해 시작 후 14일 이내에 60% 이상의 분해를 요구하는 시험법으로 60% 이상의 분해 수치가 나오면 쉽게 생분해(readily biodegradable)된다고 판단.

섬유유연제를 호기성, 수용액배지에서 2-10㎎/L(표준물질의 농도)의 농도로 시험하여 생분해도를 측정하였으며 식종액의 활성도를 측정하기 위하여 비교물질로 아닐린(aniline), 소듐아세테이트(sodium acetate )또는 소듐벤조에이트(sodium benzoate )등을 사용하였다.

평가 결과	쉽게분해(○)	보통(△)	불량(x)
생분해(%)	60이상	30이상	30이하

실험예 5 : 안정성 시험

하기 온도 조건에서 안정성 평가시험을 실시하고 저장안정성을 평가하였다.

A. 50℃ 시험

B. -10℃

평가 결과	우수(○)	보통(△)	불량(x)
안정성 유지기간	2개월 이상	1개월 이상	1개월 이하

표 1.

표 2. 실시예 A

표 3. 실시예 A

표 4. 실시예 B

표 5. 실시예 B

표 6. 비교예

본 발명에 따른 섬유유연제 조성물은 의류의 균일부착성 효과가 우수하여 고유연효과는 물론 고흡수성 및 우수한 정전기 방지효과를 동시에 발현하는 것은 물론 물에 대한 분산성이 우수하고 생분해도가 뛰어나다.

Claims

하기 화학식(I)로 표시되는 알킬글리세롤에스테르 4급염 화합물을 주성분으로 함유함을 특징으로 하는 섬유유연제 조성물

[화학식 I]

상기식에서

R¹은 C₁-C₄의 알킬기이고,

R²는 C₇-C₂₁의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기 또는 알케닐기이고,

A는 OCOR³, NHCOR³또는 OH이고,

X는 할로겐원소이고,

R³는 C₇-C₂₁의 직쇄상 또는 분지상의 알킬기 또는 알케닐기이고, 또한

n은 2-6의 정수를 나타낸다.
제 1 항에 있어서, 양이온성 유연성분으로 화학식(I)의 화합물을 주성분으로서 단독으로 또는 병용하여 1 내지 30중량% 함유함을 특징으로하는 섬유유연제 조성물.