KR100404818B1 - 쇄 중간이 분지된 계면활성제와 전해질을 함유하는 세제 조성물 및 이를 사용하는 오염된 직물의 세탁방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 직쇄 알킬벤젠 설포네이트 계면활성제와 쇄 중간이 분지된 계면활성제의 혼합물과 전해질을 함유하는 세제 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 세제 조성물은 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트 계면활성제와 전해질을 포함하며, 이 전해질은 조성물의 이온 농도를 증가시킴으로써 세탁 성능을 개선시킬 수 있으며, 특히 저온 세척수 세탁 조건에서의 세탁 성능을 개선시킬 수 있다. 전형적인 전해질은 염화나트륨, 황산마그네슘 및 탄산칼슘 등을 포함한다.

Description

쇄 중간이 분지된 계면활성제와 전해질을 함유하는 세제 조성물 및 이를 사용하는 오염된 직물의 세탁방법{Detergent composition containing mid-chain branched surfactants and an electrolyte and a method of laundering soiled fabrics using the same}
드위트(deWitt) 등에게 허여된 미국 특허 제3,480,556호(1969.11.25), 레버(Lever)에 의해 공개된 유럽 특허 제439,316호(1991.7.31) 및 레버에 의해 공개된 유럽 특허 제684,300호(1995.11.29)에는 β-분지된 알킬 설페이트가 기재되어 있다. 유럽 특허 제439,316호에는 특정한 시판 C14/C15 측쇄 1급 알킬 설페이트, 즉 LIAL 145 설페이트를 함유하는 특정한 세탁용 세제가 기재되어 있다. 이는, 2-위치가 61% 분지된 것으로 사료되며, 이의 30%는 탄소수 4 이상의 탄화수소 쇄로 분지되어 있다. 미국 특허 제3,480,556호에는 직쇄 1급 알킬 설페이트 10 내지 90부와 화학식의 β-분지된(2-위치 분지된) 1급 알콜 설페이트(여기서, 총 탄소수는 12 내지 20이고, R1은 탄소수 9 내지 17의 직쇄 알킬 라디칼이고, R2는 탄소수 1 내지 9의 직쇄 알킬 라디칼이며, 2-메틸 67%와 2-에틸 33%의 분지가 예시될 수 있다)의 혼합물이 기재되어 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 분지 지점이 알킬 소수성 그룹의 중심을 향해 2-알킬 위치로부터 이동함에 따라 크래프트 온도(Krafft temperature)가 낮아지는 현상에 대한 관찰이 문헌에 기재되어 있다[참고: R.G. Laughlin in "The Aqueous Phase Behavior of Surfactants", Academic Press, N.Y.(1994)p.347; Finger et al., "Detergent alcohols-the effect of alcohol structure and molecular weight on surfactant properties", J. Amer. Oil Chemists' Society, Vol. 44,p.525(1967); Technical Bulletin, Shell Chemical Co., SC: 364-80].
1989년 11월 23일에 공개된 유니레버(Unilever)의 유럽 특허공개공보 제342,917 A호에는 주요 음이온성 계면활성제가 명백하게 "광범위한" 알킬 쇄 길이를 갖는 알킬 설페이트인 계면활성제 시스템을 함유하는 세탁용 세제가 기재되어 있다(당해 실험은 코코낫 및 우지 쇄 길이 계면활성제를 혼합하는 단계를 포함한다).
미국 특허 제4,102,823호 및 영국 특허 제1,399,966호에는 통상적인 알킬 설페이트를 함유하는 기타 세탁용 조성물이 기재되어 있다.
1975년 7월 2일에 공개된 매더슨(Matheson) 등의 영국 특허 제1,299,966호에는 계면활성제 시스템이 나트륨 우지 알킬 설페이트 및 비이온성 계면활성제의 혼합물로 구성되는 세제 조성물이 기재되어 있다.
메틸 치환된 설페이트는 공지된 "이소스테아릴" 설페이트를 포함하며, 이들은 전형적으로 총 탄소수 18의 이성체성 설페이트의 혼합물이다. 예를 들면, 1990년 12월 12일에 공개되어 헨겔(Henkel)에게 허여된 유럽 특허공개공보 제401,462 A호에는 특정한 이소스테아릴 알콜 및 에톡실화 이소스테아릴 알콜과, 상응하는 알킬 설페이트(예: 나트륨 이소스테아릴 설페이트)를 생성하기 위한 이들의 황산화반응이 기재되어 있다[참고: K.R. Wormuth and S. Zushma, Langmuir, Vol. 7,(1991), pp2048-2053(분지된 알킬 설페이트의 개수에 대한 기술적 연구, 특히 "분지된 구에르베트(Guerbet)" 유형); R. Varadaraj et al., J. Phys. Chem., Vol. 95, (1991), pp 1671-1676(이 문헌에는 다양한 "직쇄 구에르베트" 및 "분지된 구에르베트"- 알킬 설페이트를 포함하는 계면활성제 부류-의 표면 장력이 기재되어 있다); Varadaraj et al., J. Colloid and Interface Sci., Vol. 140, (1990), pp31-34(이는, 각각 메틸 측쇄를 3개 내지 4개 함유하는 C12 및 C13 알킬 설페이트를 포함하는 계면활성제용 거품 데이타에 대해 기재하였다); 및 Varadaraj et al., Langmuir, Vol. 6 (1990), pp 1376-1378(이는 분지된 알킬 설페이트를 포함하는 계면활성제의 수성 미셀라 용액의 미세다공성에 대해 기재하였다)].
"선형 구에르베트" 알콜은 헨켈(Henkel)로부터 입수할 수 있으며, 예를 들면, 유타놀(EUTANOL) G-16이다.
프로필렌 또는 n-부틸렌 올리고머에 대한 옥소 반응에 의해 제조되는 알콜로부터 유도되는 1급 알킬 설페이트가 모빌 코포레이션(Mobil Corp.)에게 허여된 미국 특허 제5,245,072호에 기재되어 있다. 또한, 모빌 오일 코포레이션(Mobil Oil Corp.)에게 허여된 미국 특허 제5,284,989호(중간 기공이 제한된 규소질 산성 제올라이트를 사용하여 승온에서 저급 올레핀을 올리고머화하여 사실상의 직쇄 탄화수소를 제조하는 방법)와 모빌 오일 코포레이션에 허여된 미국 특허 제5,026,933호 및 제4,870,038호(규소질 산성 ZSM-23 제올라이트를 사용하여 승온에서 저급 올레핀을 올리고머화시킴으로써 사실상의 직쇄 탄화수소를 제조하는 방법)를 참고한다.
기타 문헌들을 참고할 수 있으며[참고: Surfactant Science Series, Marcel Dekker, N.Y.("Anionic Surfactant" 및 "Surfactant Biodegradation"이란 제명하의 다양한 책들이 있으며, 후자의 경우는 다음을 참고한다: R.D. Swisher, Second Edition, publ. 1987, Vol. 18, 특히 p.20-24 "Hydrophobic groups and theirsources"; pp28-29 "Alcohols", pp34-35 " Primary Alkyl Sulfates" and pp35-36 "Secondary Alkyl Slfates")], 알킬 설페이트가 전형적으로 제조되는 "고급" 또는 "세제용" 알콜에 대해서도 문헌을 참고한다[참고: CEH Marketing Research Report "Detergent Alcohols" by R.F. Modler et al., Chemical Economics Handbook, 1993, 609.5000-609.5002; Kirk Othmer's Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Edition, Wiley, N.Y., 1991, "Alcohols, Higher Aliphtic" in Vol. l, pp 865-913, 및 당해 문헌 내의 참고문헌들].
발명의 요약
본 발명은 LAS 계면활성제와 쇄 중간이 분지된 알킬 설페이트 계면활성제의 혼합물과 최적량으로 선택된 염화나트륨과 같은 전해질을 함유하는 과립상 또는 액상 세제 조성물을 제공함으로써 당해 분야의 요구를 충족시킨다. 세제 조성물에 전해질을 포함시키면 세제 조성물이 용해되는 세척 용액의 이온 농도가 증가되며, 이로써 쇄 중간이 분지된 계면활성제의 세정력이 개선된다. 이러한 세정상의 이점을 성취하기 위한 전형적인 전해질 농도는 조성물의 약 1 내지 약 60%이다.
본 발명의 한 양태에 따르면, 직쇄 알킬벤젠 설포네이트 계면활성제와 화학식 1의 쇄 중간이 분지된 계면활성제와의 혼합물(A) 약 1 내지 약 99%중량 및 화학식 2의 전해질을 포함하는 전해질(B) 약 1 내지 약 60중량%를 포함하는 세제 조성물이 제공된다.
Ab-X-B
위의 화학식 1에서,
(a) Ab는 총 탄소수 9 내지 22, 바람직하게는 12 내지 18의 쇄 중간이 분지된 소수성 알킬 잔기로서, (1) 탄소수 8 내지 21의 최장 직쇄 탄소쇄가 -X-B 잔기에 결합되어 있고, (2) 하나 이상의 C1-3 알킬 잔기가 최장 직쇄 탄소쇄로부터 분지되어 있으며, (3) 분지된 알킬 잔기 하나 이상이, 두개의 탄소 위치, 즉 -X-B 잔기에 결합된 첫번째 탄소 위치와 ω-2 탄소 위치(즉, 말단 탄소로부터 탄소 2개를 뺀 위치) 사이의 탄소 위치에서 최장 직쇄 탄소 쇄의 탄소에 직접 결합되어 있고, (4) Ab-X의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 18 이하의 범위이고,
(b) B는 설페이트, 설포네이트, 아민 옥사이드, 폴리옥시알킬렌, 알콕시화 설페이트, 폴리하이드록시 잔기, 포스페이트 에스테르, 글리세롤 설포네이트, 폴리글루코네이트, 폴리포스페이트 에스테르, 포스포네이트, 설포석시네이트, 설포석카미네이트, 폴리알콕시화 카복실레이트, 글루카미드, 타우리네이트, 사르코시네이트, 글리시네이트, 이세티오네이트, 디알칸올아미드, 모노알칸올아미드, 모노알칸올아미드 설페이트, 디글리콜아미드, 디글리콜아미드 설페이트, 글리세롤 에스테르, 글리세롤 에스테르 설페이트, 글리세롤 에테르, 글리세롤 에테르 설페이트, 폴리글리세롤 에테르, 폴리글리세롤 에테르 설페이트, 소르비탄 에스테르, 폴리알콕시화 소르비탄 에스테르, 암모니오알칸설포네이트, 아미도프로필 베타인, 알킬화 쿠아트, 알킬화/폴리하이드록시알킬화 쿠아트, 알킬화 쿠아트, 알킬화 /폴리하이드록실화 옥시프로필 쿠아트, 이미다졸린, 2-일-석시네이트, 설폰화 알킬 에스테르 및 설폰화 지방산으로부터 선택된 소수성 잔기이고,
(c) X는 -CH2-이다.
MaXb
위의 화학식 2에서,
M은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 암모늄, 알킬 암모늄 또는 칼슘이고,
X는 클로라이드, 브로마이드, 설페이트 또는 카보네이트이고,
a와 b는 당해 전해질의 전하 평형을 이루게 하는 정수의 수치이다.
본 발명은 또한 수용액 속에서 상기한 조성물 유효량을 오염된 직물과 접촉시키는 단계를 포함하는 오염된 직물의 세탁방법을 제공한다.
따라서, 본 발명의 목적은 저온 세척수에서의 세정력이 개선되고 경수에 대한 내성이 증가된 쇄 중간이 분지된 계면활성제를 함유하는 세제 조성물을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 효소와 같은 기타 세제 성분과 보다 안정하고 광범위한 오물 및 얼룩을 세정시킬 수 있는 세제 조성물을 제공하는 것이다.
모든 부, 비 및 비율은 달리 언급하지 않는 한 중량 기준이다. 모든 온도는 달리 언급하지 않는 한 ℃ 기준이다. 인용된 모든 문헌은 관련 부분이 참고로 본원에 인용된다.
본 발명은 광의에 의하면 쇄 중간이 분지된 계면활성제와 전해질을 함유하는 세제 조성물에 관한 것이다. 보다 특정하게는, 본 발명의 세제 계면활성제는 직쇄 알킬벤젠 설포네이트("LAS") 계면활성제와 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트 계면활성제와의 혼합물과, 조성물의 이온 농도를 증가시켜, 특히 저온 세척수 세탁 조건하에서의 성능을 개선시킬 수 있는 전해질을 포함한다.
발명의 배경
기존의 세제 계면활성제는 수용성 치환체(친수성 그룹) 및 친유성 치환체(소수성 그룹)를 갖는 분자를 포함한다. 전형적으로, 이러한 계면활성제는 통상 탄소수 약 10 내지 약 20의 알킬, 알케닐 또는 알크아릴 소수성 그룹에 카복실레이트, 설페이트, 설포네이트, 아민 옥사이드, 폴리옥시에틸렌 등과 같은 친수성 그룹이 결합되어 있는 것들을 포함한다. 따라서, 이러한 계면활성제의 제조자는 목적하는 친수성 그룹이 화학적 수단에 의해 결합될 수 있는 소수성 그룹을 용이하게 공급받을 수 있어야 한다. 소수성 그룹의 최초 공급원은 천연 지방 및 오일을 포함하며, 이들은 염기를 이용한 비누화에 의해 비누(즉, 카복실레이트 친수성 그룹)로 전환된다. 코코낫유 및 야자유 또한 비누 제조 뿐만 아니라 계면활성제의 알킬 설페이트("AS")부류의 제조를 위해 사용된다. 기타 소수성 그룹은 석유화학물질로부터 입수할 수 있으며, 여기에는 알킬 벤젠 설포네이트 계면활성제("LAS")를 제조하는 데 사용되는 알킬화 벤젠이 포함된다.
일반적으로, 알킬 설페이트는 세제용 계면활성제 분야의 숙련가에게 널리 공지되어 있다. 알킬 설페이트는 전통적인 비누 계면활성제에 대해 기능적인 개선 대상으로서 개발되어 왔으며, 용해도와 계면활성제 특성이 개선된 것으로 밝혀졌다. 직쇄 알킬 설페이트는 알킬 설페이트 계면활성제에 가장 널리 사용되며, 매우 용이하게 수득된다. 예를 들면, 우지 알킬 설페이트와 같은 장쇄 직쇄 알킬 설페이트는 세탁용 세제에서 사용되어 왔다. 그러나, 이들은 세정력이 크게 제한되며, 특히 낮은 세척 온도에서 더욱 그러하다. 따라서, 낮은 세척수 온도(예: 20℃ 내지 5℃)에서 세정력을 개선시킬 수 있는 계면활성제를 포함하는 세제 조성물이 요구된다. 더욱이, 바람직한 성능을 갖는 계면활성제를 함유하는 세제 조성물조차 성능이 개선될 여지는 남아 있다. 특히, 쇄 중간이 분지된 계면활성제와 같은 소정의 계면활성제를 함유하는 특정한 세제 조성물은 전형적으로 보조 계면활성제(예: LAS) 빌더, 효소 등과 같은 기타 성분을 포함하여 조성물의 총 비용에 불리한 작용을 할 수 있다. 끝으로, 보다 저렴하면서도 성능이 개선된 쇄 중간이 분지된 계면활성제를 갖는 세제 조성물이 여전히 요구된다.
본 발명은 LAS 계면활성제와 전술한 바와 같이 쇄 중간이 분지된 계면활성제와의 혼합물을 함유하는 세제 조성물, 바람직하게는 과립상 세제 조성물에 관한 것이다. 세제 조성물의 다른 필수 성분은 전해질이다. 이론에 결부되려는 의도는 없지만, 조성물에 적합한 전해질을 특정한 농도로 포함시킴으로써 세제 조성물, 궁극적으로는 당해 조성물이 용해되는 세척수의 이온 농도가 증가되는 것으로 사료된다. 이온 농도의 증가는 계면활성제의 팩킹(Packing)을 크게 개선시킴으로써 세정력을 개선시킨다. 전해질로 인한 세정력 개선은 최근 다수의 세제 조성물에 사용되는 통상적인 가정용 계면활성제인 직쇄 알킬 벤젠 설포네이트("LAS")를 함유하는 조성물에서 특히 관찰된다.
끝으로, 본 발명의 세제 조성물은 전해질을 약 1 내지 약 60중량%, 보다 바람직하게는 약 1 내지 약 25중량%, 보다 바람직하게는 약 1 내지 약 10중량%, 가장 바람직하게는 약 3 내지 약 10중량% 함유한다. 전해질은 바람직하게는 다음 화학식 2의 화합물이다.
화학식 2
MaXb
위의 화학식 2에서,
M은 양이온이고,
X는 음이온이고,
a와 b는 당해 전해질의 전하 평형을 이루게 하는 계수 또는 정수이다.
양이온 M은 바람직하게는 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 암모늄, 알킬 암모늄 또는 칼슘이다. 음이온 X는 바람직하게는 클로라이드, 브로마이드, 설페이트 또는 카보네이트이다. 음이온성 계면활성제와 침전 착체를 형성하지 않거나 입자형 오물의 제거를 지연시키지 않는 양이온이 가장 바람직하다. 이와 관련해서, 나트륨 및 칼륨과 같은 알칼리 금속이 가장 바람직하다. 음이온의 선정은 본 발명에서 중요하지 않다. 염화나트륨 및 황산마그네슘이 가장 바람직하기는 하지만, 전술한 화학식 2를 갖는 다수의 기타 전해질이 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 사용될 수 있다. 예를 들면, 당해 전해질은 황산마그네슘, 염화나트륨, 탄산칼슘, 염화칼륨, 탄산나트륨, 황산나트륨, 염화마그네슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
바람직하게는, LAS 계면활성제 대 쇄 중간이 분지된 계면활성제의 중량비는 약 1 : 5 내지 약 20 : 1, 보다 바람직하게는 약 1 : 1 내지 약 5 : 1의 범위이다. 임의로, 본 발명의 세제 조성물은 빌더, 효소, 충전재, 증백제, 표백제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 보조 세제 성분을 포함할 수 있다. 또한, 세제 조성물의 pH는 약 8 내지 약 10, 바람직하게는 약 8.5 내지 약 9.5, 가장 바람직하게는 약 9.0 내지 약 9.5의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
위에서 언급하고 다음에 상세하게 기술하게 되는 바와 같이, 쇄 중간의 측쇄를 함유하는 비교적 장쇄의 특정 알킬 설페이트 조성물은, 특히 냉수 또는 저온수 세척 조건(예: 20℃ 내지 5℃)에서 세탁용 제품에 사용하기에 바람직하다. 임의로, 이들 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트 계면활성제 중의 둘 이상의 조합물이 본원의 조성물에 포함되어 어떠한 단일 분지된 알킬 설페이트보다도 계면활성이 더 우수하고 저온 수용성이 더 우수한 계면활성제 혼합물을 제공할 수 있다. 제조된 혼합물이 본 발명의 계면활성제 혼합물에 사용하기에 바람직한 쇄 중간이 분지된 계면활성제를 포함하거나, 본원에 기재된 계면활성제 혼합물이 목적하는 함량의 쇄 중간이 분지된 계면활성제 각각을 혼합시킴으로써 제형화될 수 있다. 이러한 우수한 혼합물은 기타 쇄 중간이 분지된 계면활성제와의 배합물에 한정되지 않으며, (바람직하게는) 하나 이상의 기타 통상적인 세제 계면활성제(예: 기타 1급 알킬 설페이트, 직쇄 알킬 벤젠 설포네이트, 알킬 에톡실화 설페이트, 비이온성 계면활성제 등)와 적합하게 배합되어 개선된 계면활성제 시스템을 제공할 수 있다. 계면활성제 패이스트는 전술한 바와 같은 쇄 중간이 분지된 계면활성제 화합물을 포함하는 계면활성제 혼합물을 포함한다. 이러한 조성물에서, 특정한 분지 지점(예: 위의 화학식에서 R, R1및/또는 R2잔기의 쇄를 따라 존재하는 위치)이 계면활성제의 주쇄를 따라 분지되는 기타 지점에 비해 바람직하다. 다음 화학식 3은 본 발명에 따라 유용한 모노-메틸 분지된 알킬 Ab잔기에 대한 쇄 중간이 분지되는 범위(즉, 분지가 일어나는 지점), 바람직한 쇄 중간의 분지 범위, 보다 바람직한 쇄 중간의 분지 범위를 나타낸 것이다.
모노-메틸 치환된 계면활성제에 대해, 이들 범위는 쇄 말단의 두개의 탄소원자와 -X-B 그룹에 바로 인접한 탄소원자는 배제된다는 점을 주의해야 한다.
다음 화학식 4는 본 발명에 따라 유용한 디-메틸 치환된 알킬 Ab잔기에 대한 쇄 중간의 분지 범위(즉, 분지가 일어나는 지점), 바람직한 쇄 중간의 분지 범위, 보다 바람직한 쇄 중간의 분지 범위를 나타낸 것이다.
본 발명에 따르는 세정 조성물에서 유용한 바람직하게 분지된 계면활성제에 대해 이후에 보다 상세하게 기술한다.
(1) 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트 계면활성제
본 발명은 다음 화학식 5의 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트 계면활성제를 둘 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 계면활성제 혼합물은 직쇄 1급 알킬 설페이트 주쇄를 갖는 분자(즉, 황산화 탄소원자를 포함하는 최장 직쇄 탄소쇄)를 포함한다. 이러한 알킬 주쇄의 탄소수는 12 내지 19이며, 추가로 이 분자는 총 탄소수 14 내지 20의 분지된 1급 알킬 잔기를 포함한다. 또한, 당해 계면활성제 혼합물에서 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다. 따라서, 본 발명의 혼합물은 탄소수 12 내지 19의 최장 직쇄 탄소쇄를 갖는 하나 이상의 분지된 1급 알킬 설페이트 계면활성제를 포함하며, 측쇄를 포함하는 총 탄소수는 14 이상이어야 하며, 추가로 분지된 1급 알킬 쇄에 대한 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다.
예를 들면, 주쇄의 탄소수가 13이고 총 탄소수가 16인 1급 알킬 설페이트 계면활성제는 1개, 2개 또는 3개의 측쇄 단위(즉, R, R1및/또는 R2)를 가져야 하며, 분자에서 총 탄소수는 16이다. 이의 예로서, 총 탄소수 16의 요건은, 예를 들면, 1개의 프로필 측쇄 단위 또는 3개의 메틸 측쇄 단위를 가짐으로써 똑 같이 충족될 수 있다.
R, R1및 R2은 각각 독립적으로 수소 및 C1-3알킬(바람직하게는, 수소 또는 C1-2알킬, 보다 바람직하게는 수소 또는 메틸, 가장 바람직하게는 메틸) 중에서 선택되나, R, R1및 R2이 모두 수소는 아니다. 추가로, z가 1인 경우, 적어도 R 또는 R1은 수소가 아니다.
본 발명의 계면활성제 조성물의 목적에 맞기 위해서는 위의 화학식 5의 분자는 R, R1및 R2가 모두 수소인 분자(즉, 직쇄의 분지되지 않은 1급 알킬 설페이트)는 포함하지 않음에도 불구하고, 본 발명의 조성물은 직쇄의 분지되지 않은 1급 알킬 설페이트를 추가로 소정량 포함하는 것으로 이해한다. 추가로, 이러한 직쇄의 분지되지 않은 1급 알킬 설페이트 계면활성제는 본 발명에 따르는 필수적인 하나 이상의 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트를 갖는 계면활성제 혼합물을 제조하는 데 사용되는 방법의 결과로서 존재하거나, 세제 조성물을 제형화하기 위해 소정량의 직쇄의 분지되지 않은 1급 알킬 설페이트가 최종 생성물 조성물에 혼합될 수 있다.
추가로, 황산화되지 않은 쇄 중간이 분지된 알콜 또한 소정량의 본 발명의 조성물을 포함할 수 있는 것으로 이해한다. 이러한 물질은 알킬 설페이트 계면활성제를 제조하기 위해 사용되는 알콜의 불완전한 황산화의 결과로서 존재하거나 이들 알콜이 본 발명에 따르는 쇄 중간이 분지된 알킬 설페이트 계면활성제와 함께 본 발명의 세제 조성물에 별도로 가해질 수 있다.
M은 합성방법에 따라 수소 또는 염 형성 양이온이다. 염 형성 양이온의 예는 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 또는 다음 화학식 6의 4급 알킬 아민이다.
위의 화학식 6에서,
R3, R4, R5및 R6은 독립적으로 수소, C1-22알킬렌, C4-22분지된 알킬렌, C1-6알칸올, C1-22알케닐렌, C4-22분지된 알케닐렌 및 이의 혼합물이다.바람직한 양이온은 암모늄(R3, R4, R5및 R6이 모두 수소인 경우), 나트륨, 칼륨, 모노-, 디- 및 트리알칸올 암모늄, 및 이의 혼합물이다. 본 발명의 모노알칸올 암모늄 화합물은 R3이 C1-6알칸올이고 R4, R5및 R6이 모두 수소이며, 본 발명의 디알칸올 암모늄 화합물은 R3및 R4가 C1-6알칸올이고 R5및 R6이 수소이고, 본 발명의 트리알칸올 암모늄 화합물은 R3, R4, R5가 C1-6알칸올이고 R6이 수소이다. 본 발명의 바람직한 알칸올 암모늄 염은 화학식 H3N+CH2CH2OH, H2N+(CH2CH2OH)2및 HN+(CH2CH2OH)3의 모노-, 디- 및 트리-4급 암모늄 화합물이다. 바람직한 M은 나트륨, 칼륨 및 위에서 열거한 C2알칸올 암모늄이고, 가장 바람직하게는 나트륨이다.
위의 화학식 5에서, w는 0 내지 13의 정수이고, x는 0 내지 13의 정수이고, y는 0 내지 13의 정수이고, z는 1 이상의 정수이며, w + x + y + z는 8 내지 14이다.
본 발명의 바람직한 계면활성제 혼합물은 다음 화학식 7을 가지며 측쇄를 포함한 총 탄소수가 15 내지 18인, 분지된 1급 알킬 설페이트 하나 이상의 혼합물을 0.001중량% 이상, 보다 바람직하게는 5중량% 이상, 가장 바람직하게는 20중량% 이상 포함하며, 이때 당해 계면활성제 혼합물에서 화학식 7의 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다.
위의 화학식 7에서,
R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-3알킬이고,
M은 수용성 양이온이고,
x는 0 내지 11이고,
y는 0 내지 11이고,
z는 2 이상이고,
x + y + z는 9 내지 13이고,
단 R1및 R2가 둘 다 수소는 아니다.
x + y가 9이고 z가 2 이상인 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트를 하나 이상 포함하는 혼합물을 5% 이상 갖는 조성물이 보다 바람직하다.
바람직하게는, 계면활성제 혼합물은 R1및 R2가 독립적으로 수소 또는 메틸이되 R1및 R2가 둘 다 수소는 아니며 x + y가 8, 9 또는 10이고 z가 2 이상인 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트를 5% 이상 포함한다. 보다 바람직하게는, 계면활성제 혼합물은 R1및 R2가 독립적으로 수소 또는 메틸이되 R1및 R2가 둘 다 수소는 아니며 x + y가 8, 9 또는 10이고 z가 2 이상인 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트를 20% 이상 포함한다.
예를 들면, 직물 세탁에 유용한 본 발명에 따르는 바람직한 세제 조성물은, 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 설페이트 계면활성제의 혼합물을 약 0.001 내지 약 99%를 포함하며, 이러한 혼합물은 다음 화학식 I 또는 화학식 II의 2개 이상의 쇄 중간이 분지된 알킬 설페이트 또는 이의 혼합물을 약 5중량% 이상 포함하며, 이때 당해 계면활성제 혼합물에서 화학식 I 또는 화학식 II의 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하이다. 화학식 I의 쇄 중간이 분지된 알킬 설페이트 잔기 대 화학식 II의 쇄 중간이 분지된 알킬 설페이트 잔기의 몰비는 약 4:1 이상이 바람직하다.
위의 화학식 I 및 II에서,
M은 하나 이상의 양이온이고,
a, b, d 및 e는 정수이고,
a + b는 10 내지 16이고,
d + e는 8 내지 14이고,
a + b가 10인 경우, a는 2 내지 9의 정수이고 b는 1 내지 8의 정수이고,
a + b가 11인 경우, a는 2 내지 10의 정수이고 b는 1 내지 9의 정수이고,
a + b가 12인 경우, a는 2 내지 11의 정수이고 b는 1 내지 10의 정수이고,
a + b가 13인 경우, a는 2 내지 12의 정수이고 b는 1 내지 11의 정수이고,
a + b가 14인 경우, a는 2 내지 13의 정수이고 b는 1 내지 12의 정수이고,
a + b가 15인 경우, a는 2 내지 14의 정수이고 b는 1 내지 13의 정수이고,
a + b가 16인 경우, a는 2 내지 15의 정수이고 b는 1 내지 14의 정수이고,
d + e가 8인 경우, d는 2 내지 7의 정수이고 e는 1 내지 6의 정수이고,
d + e가 9인 경우, d는 2 내지 8의 정수이고 e는 1 내지 7의 정수이고,
d + e가 10인 경우, d는 2 내지 9의 정수이고 e는 1 내지 8의 정수이고,
d + e가 11인 경우, d는 2 내지 10의 정수이고 e는 1 내지 9의 정수이고,
d + e가 12인 경우, d는 2 내지 11의 정수이고 e는 1 내지 10의 정수이고,
d + e가 13인 경우, d는 2 내지 12의 정수이고 e는 1 내지 11의 정수이고,
d + e가 14인 경우, d는 2 내지 13의 정수이고 e는 1 내지 12의 정수이다.
추가로, 본 발명의 계면활성제 조성물은 다음 화학식 5를 가지며 측쇄를 포함한 분자당 총 탄소수가 14 내지 20인 분지된 1급 알킬 설페이트의 혼합물을 포함하며, 이때 당해 계면활성제 혼합물에서 화학식 5의 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다.
화학식 5
위의 화학식 5에서,
R, R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 C1-3알킬로부터 선택되나, R, R1및 R2가 모두 수소는 아니고,
M은 수용성 양이온이고,
w는 0 내지 13의 정수이고,
x는 0 내지 13의 정수이고,
y는 0 내지 13의 정수이고,
z는 1 이상이고,
w + x + y + z는 8 내지 14이고,
단 R2가 C1-3알킬인 경우 z가 1인 계면활성제 대 z가 2 이상인 계면활성제의 비는 약 1 : 1 이상, 바람직하게는 약 1 : 5 이상, 보다 바람직하게는 약 1 : 10 이상, 가장 바람직하게는 약 1 : 100 이상이다.
또한, R2가 C1-3알킬인 경우 z가 1인 화학식 5의 분지된 1급 알킬 설페이트를 약 20% 미만, 바람직하게는 10% 미만, 보다 바람직하게는 5% 미만, 가장 바람직하게는 1% 미만 포함하는 계면활성제 조성물이 바람직하다.
바람직한 모노-메틸 분지된 1급 알킬 설페이트는 3-메틸 펜타데칸올 설페이트, 4-메틸 펜타데칸올 설페이트, 5-메틸 펜타데칸올 설페이트, 6-메틸 펜타데칸올 설페이트, 7-메틸 펜타데칸올 설페이트, 8-메틸 펜타데칸올 설페이트, 9-메틸 펜타데칸올 설페이트, 10-메틸 펜타데칸올 설페이트, 11-메틸 메타데칸올 설페이트, 12-메틸 펜타데칸올 설페이트, 13-메틸 펜타데칸올 설페이트, 3-메틸 헥사데칸올 설페이트, 4-메틸 헥사데칸올 설페이트, 5-메틸 헥사데칸올 설페이트, 6-메틸 헥사데칸올 설페이트, 7-메틸 헥사데칸올 설페이트, 8-메틸 헥사데칸올 설페이트, 9-메틸 헥사데칸올 설페이트, 10-메틸 헥사데칸올 설페이트, 11-메틸 헥사데칸올 설페이트, 12-메틸 헥사데칸올 설페이트, 13-메틸 헥사데칸올 설페이트, 14-메틸 헥사데칸올 설페이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
바람직한 디-메틸 분지된 1급 알킬 설페이트는 2,3-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,4-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,5-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,6-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,7-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,8-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,9-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,10-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,11-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,12-메틸 테트라데칸올 설페이트, 2,3-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,4-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,5-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,6-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,7-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,8-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,9-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,10-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,11-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,12-메틸 펜타데칸올 설페이트, 2,13-메틸 펜타데칸올 설페이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
탄소수가 16이고 측쇄 단위를 1개 갖는 다음의 분지된 1급 알킬 설페이트가 본 발명의 조성물에 유용한 바람직한 분지된 계면활성제의 예이다.
화학식의 5-메틸펜타데실설페이트;
화학식의 6-메틸펜타데실설페이트;
화학식의 7-메틸펜타데실설페이트;
화학식의 8-메틸펜타데실설페이트;
화학식의 9-메틸펜타데실설페이트; 및
화학식의 10-메틸펜타데실설페이트(여기서, M은 바람직하게는 나트륨이다).
탄소수가 17이고 측쇄 단위를 2개 갖는 다음의 분지된 1급 알킬 설페이트가 본 발명의 조성물에 유용한 바람직한 분지된 계면활성제의 예이다.
화학식의 2,5-디메틸펜타데실설페이트;
화학식의 2,6-디메틸펜타데실설페이트;
화학식의 2,7-디메틸펜타데실설페이트;
화학식의 2,8-디메틸펜타데실설페이트;
화학식의 2,9-디메틸펜타데실설페이트;
화학식의 2,10-디메틸펜타데실설페이트(여기서, M은 바람직하게는 나트륨이다).
(2) 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 폴리옥시알킬렌 계면활성제
본 발명은 다음 화학식 8의 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 폴리옥시알킬렌 계면활성제를 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 계면활성제 혼합물은 직쇄 1급 알킬 폴리옥시알킬렌 주쇄를 갖는 분자(즉, 알콕시화 탄소원자를 포함하는 최장 직쇄 탄소쇄)를 포함한다. 이러한 알킬 주쇄의 탄소수는 12 내지 19이며, 추가로 이 분자는 총 탄소수가 14 내지 20인 분지된 1급 알킬 잔기를 포함한다. 또한, 당해 계면활성제 혼합물에서 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다. 따라서, 본 발명의 혼합물은 탄소수 12 내지 19의 최장 직쇄 탄소쇄를 갖는 하나 이상의 폴리옥시알킬렌 화합물을 포함하며, 측쇄를 포함하는 총 탄소수는 14 이상이어야 하며, 추가로 분지된 1급 알킬 쇄에 대한 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다.
예를 들면, 주쇄의 탄소수가 15이고 (알킬 쇄의) 총 탄소수가 16인 1급 폴리옥시알킬렌 계면활성제는 메틸 측쇄 단위(즉, R, R1또는 R2가 메틸)를 가져야 하며, 분자에서 총 탄소수는 16이다.
R, R1및 R2은 각각 독립적으로 수소 및 C1-3알킬 중에서 선택(바람직하게는, 수소 또는 C1-2알킬, 보다 바람직하게는 수소 또는 메틸, 가장 바람직하게는 메틸)되나, R, R1및 R2이 모두 수소는 아니다. 추가로, z가 1인 경우, 적어도 R 또는 R1은 수소가 아니다.
본 발명의 계면활성제 조성물의 목적에 맞기 위해서는 위의 화학식 8의 분자는 R, R1및 R2가 모두 수소인 분자(즉, 직쇄의 분지되지 않은 1급 알킬 폴리옥시알킬렌)는 포함하지 않음에도 불구하고, 본 발명의 조성물은 직쇄의 분지되지 않은 1급 알킬 폴리옥시알킬렌을 추가로 소정량 포함하는 것으로 이해한다. 또한, 이러한 직쇄의 분지되지 않은 1급 폴리옥시알킬렌 계면활성제는 본 발명에 따르는 필수적인 쇄 중간이 분지된 1급 폴리옥시알킬렌을 갖는 계면활성제 혼합물을 제조하는 데 사용되는 공정의 결과로서 존재하거나, 세제 조성물을 제형화하기 위해 소정량의 직쇄의 분지되지 않은 1급 알킬 폴리옥시알킬렌이 최종 생성물 조성물에 혼합될 수 있다.
추가로, 알콕시화되지 않은 쇄 중간이 분지된 알콜 또한 소정량의 본 발명의폴리옥시알킬렌 함유 조성물을 포함할 수 있는 것으로 이해한다. 이러한 물질은 폴리옥시알킬렌 계면활성제를 제조하기 위해 사용되는 알콜의 불완전한 알콕시화의 결과로서 존재하거나 이들 알콜이 본 발명에 따르는 쇄 중간이 분지된 폴리옥시알킬렌 계면활성제와 함께 본 발명의 세제 조성물에 별도로 가해질 수 있다.
위의 화학식 8에서, w는 0 내지 13의 정수이고, x는 0 내지 13의 정수이고, y는 0 내지 13의 정수이고, z는 1 이상의 정수이며, w + x + y + z는 8 내지 14의 정수이다.
EO/PO는 알콕시 잔기이며, 바람직하게는 에톡시, 프로폭시 및 혼합된 에톡시/프로폭시 그룹으로부터 선택되며, 보다 바람직하게는 에톡시이고, m은 약 1 이상이며, 바람직하게는 약 3 내지 약 30의 범위이고, 보다 바람직하게는 약 5 내지 약 20의 범위이고, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 15의 범위이다. (EO/PO)m잔기는 평균 알콕시화도(예: 에톡시화도 및/또는 프로폭시화도)가 m에 상응하는 분포를 갖거나 알콕시화도(예: 에톡시화도 및/또는 프로폭시화도)가 m에 상응하는 단위의 수와 정확하게 일치하는 특정한 일본쇄일수 있다.
본 발명의 바람직한 계면활성제 혼합물은 다음 화학식 9를 가지며 측쇄를 포함한 총 탄소수가 15 내지 18인 분지된 1급 알킬 폴리옥시알킬렌 하나 이상의 혼합물을 0.01중량% 이상, 보다 바람직하게는 5중량% 이상, 가장 바람직하게는 20중량% 이상 포함하며, 이때 당해 계면활성제 혼합물에서 화학식 9의 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다.
위의 화학식 9에서,
R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-3알킬이고,
x는 0 내지 11이고,
y는 0 내지 11이고,
z는 2 이상이고,
x + y + z는 9 내지 13이고,
단 R1및 R2가 모두 수소는 아니며,
EO/PO는 에톡시, 프로폭시 및 혼합된 에톡시/프로폭시 그룹으로부터 선택되는 알콕시 잔기이며, 보다 바람직하게는 에톡시이고,
m은 약 1 이상이고, 바람직하게는 약 3 내지 약 30, 보다 바람직하게는 약 5 내지 약 20, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 15의 범위이다.
z가 2 이상인 쇄 중간이 분지된 1급 폴리옥시알킬렌을 하나 이상 포함하는 혼합물을 5% 이상 포함하는 조성물이 보다 바람직하다.
바람직하게는, 계면활성제 혼합물은 R1및 R2가 독립적으로 수소 또는 메틸이되 R1및 R2가 둘 다 수소는 아니며 x + y가 8, 9 또는 10이고 z가 2 이상인 쇄중간이 분지된 1급 알킬 폴리옥시알킬렌을 5% 이상, 바람직하게는 약 20% 이상 포함한다.
예를 들면, 직물 세탁에 유용한 본 발명에 따르는 바람직한 세제 조성물은, 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 폴리옥시알킬렌 계면활성제의 혼합물을 약 0.001 내지 약 99% 포함하며, 이러한 혼합물은 다음 화학식 III 또는 화학식 IV의 1개 이상 쇄 중간이 분지된 알킬 폴리옥시알킬렌 또는 이의 혼합물을 약 5중량% 이상 포함하며, 이때 계면활성제 혼합물에서 화학식 III 또는 화학식 IV의 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하이다.
위의 화학식 III 및 IV에서,
a, b, d 및 e는 정수이고,
a + b는 10 내지 16이고,
d + e는 8 내지 14이고,
a + b가 10인 경우, a는 2 내지 9의 정수이고 b는 1 내지 8의 정수이고,
a + b가 11인 경우, a는 2 내지 10의 정수이고 b는 1 내지 9의 정수이고,
a + b가 12인 경우, a는 2 내지 11의 정수이고 b는 1 내지 10의 정수이고,
a + b가 13인 경우, a는 2 내지 12의 정수이고 b는 1 내지 11의 정수이고,
a + b가 14인 경우, a는 2 내지 13의 정수이고 b는 1 내지 12의 정수이고,
a + b가 15인 경우, a는 2 내지 14의 정수이고 b는 1 내지 13의 정수이고,
a + b가 16인 경우, a는 2 내지 15의 정수이고 b는 1 내지 14의 정수이고,
d + e가 8인 경우, d는 2 내지 7의 정수이고 e는 1 내지 6의 정수이고,
d + e가 9인 경우, d는 2 내지 8의 정수이고 e는 1 내지 7의 정수이고,
d + e가 10인 경우, d는 2 내지 9의 정수이고 e는 1 내지 8의 정수이고,
d + e가 11인 경우, d는 2 내지 10의 정수이고 e는 1 내지 9의 정수이고,
d + e가 12인 경우, d는 2 내지 11의 정수이고 e는 1 내지 10의 정수이고,
d + e가 13인 경우, d는 2 내지 12의 정수이고 e는 1 내지 11의 정수이고,
d + e가 14인 경우, d는 2 내지 13의 정수이고 e는 1 내지 12의 정수이고,
EO/PO는 에톡시, 프로폭시 및 혼합된 에톡시/프로폭시 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 알콕시 잔기이며,
m은 약 1 이상, 바람직하게는 약 3 내지 약 30, 보다 바람직하게는 약 5 내지 약 20, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 15의 범위이다.
추가로, 본 발명의 계면활성제 조성물은 다음 화학식 8을 가지며 측쇄를 포함한 분자당 총 탄소수가 14 내지 20인 분지된 1급 알킬 폴리옥시알킬렌의 혼합물을 포함할 수 있고, 당해 계면활성제 혼합물에서 화학식 8의 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다.
화학식 8
위의 화학식 8에서,
R, R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 C1-3알킬로부터 선택되나, R, R1및 R2가 모두 수소는 아니고,
w는 0 내지 13의 정수이고,
x는 0 내지 13의 정수이고,
y는 0 내지 13의 정수이고,
z는 1 이상의 정수이고,
w + x + y + z는 8 내지 14이고,
EO/PO는 알콕시 잔기, 바람직하게는 에톡시, 프로폭시 및 혼합된 에톡시/프로폭시 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,
m은 약 1 이상, 바람직하게는 약 3 내지 약 30, 보다 바람직하게는 약 5 내지 약 20, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 15의 범위이고,
단 R2가 C1-3알킬인 경우 z가 2 이상인 계면활성제 대 z가 1인 계면활성제의 비는 약 1 : 1 이상, 바람직하게는 약 1.5 : 1 이상, 보다 바람직하게는 약 3 : 1 이상, 가장 바람직하게는 약 4 : 1 이상이다.또한, R2가 C1-3알킬인 경우 z가 1인 화학식 8의 분지된 1급 알킬 폴리옥시알킬렌을 약 50% 미만, 바람직하게는 약 40% 미만, 보다 바람직하게는 약 25% 미만, 가장 바람직하게는 약 20% 미만 포함하는 계면활성제 조성물이 바람직하다.
바람직한 모노-메틸 분지된 1급 알킬 에톡실레이트는 3-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 4-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 5-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 6-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 7-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 8-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 9-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 10-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 11-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 12-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 13-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 3-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 4-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 5-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 6-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 7-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 8-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 9-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 10-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 11-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 12-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 13-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 14-메틸 헥사데칸올 에톡실레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 에톡시화된 화합물의 평균 에톡시화도는 약 5 내지 약 15이다.
바람직한 디-메틸 분지된 1급 알킬 에톡실레이트는 2,3-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,4-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,5-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,6-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,7-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,8-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,9-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,10-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,11-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,12-메틸 테트라데칸올 에톡실레이트, 2,3-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,4-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,5-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,6-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,7-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,8-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,9-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,10-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,11-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,12-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 2,13-메틸 펜타데칸올 에톡실레이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 에톡시화된 화합물의 평균 에톡시화도는 약 5 내지 약 15이다.
(3) 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 알콕시화 설페이트 계면활성제
본 발명의 분지된 계면활성제 조성물은 다음 화학식 10의 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 알콕시화 설페이트를 하나 이상(바람직하게는 둘 이상의 혼합물) 포함할 수 있다.
본 발명의 계면활성제 혼합물은 직쇄 1급 알콕시화 설페이트 주쇄를 갖는 분자(즉, 알콕시-황산화 탄소원자를 포함하는 최장 직쇄 탄소쇄)를 포함한다. 이러한 알킬 주쇄의 탄소수는 12 내지 19이며, 추가로 이 분자는 총 탄소수가 14 내지 20인 분지된 1급 알킬 잔기를 포함한다. 또한, 당해 계면활성제 혼합물은 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수가 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다. 따라서, 본 발명의 혼합물은 탄소수 12 내지 19의 최장 직쇄 탄소쇄를 갖는 하나 이상의 알콕시화 설페이트 화합물을 포함하며, 측쇄를 포함하는 총 탄소수는 14 이상이어야 하며, 추가로 분지된 1급 알킬 쇄에 대한 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다.
예를 들면, 주쇄의 탄소수가 15이고 알킬 쇄의 총 탄소수가 16인 1급 알콕시화 설페이트 계면활성제는 메틸 측쇄 단위(즉, R, R1또는 R2가 메틸)를 가져야 하며, 분자의 1급 알킬 잔기에서 총 탄소수는 16 이상이다.
R, R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 C1-3알킬(바람직하게는, 수소 또는 C1-2알킬, 보다 바람직하게는 수소 또는 메틸, 가장 바람직하게는 메틸) 중에서 선택되나, R, R1및 R2가 모두 수소는 아니다. 추가로, z가 1인 경우, 적어도 R 또는 R1은 수소가 아니다.
본 발명의 계면활성제 조성물의 목적에 맞기 위해서는 위의 화학식 10의 화합물은 R, R1및 R2가 모두 수소인 분자(즉, 직쇄의 분지되지 않은 1급 알콕시화 설페이트)는 포함하지 않음에도 불구하고, 본 발명의 조성물은 직쇄의 분지되지 않은 1급 알콕시화 설페이트를 추가로 소정량 포함하는 것으로 이해한다. 또한, 이러한 직쇄의 분지되지 않은 1급 알콕시화 설페이트 계면활성제는 본 발명에 따르는 필수적인 쇄 중간이 분지된 1급 알콕시화 설페이트를 갖는 계면활성제 혼합물을 제조하는 데 사용되는 공정의 결과로서 존재하거나, 세제 조성물을 제형화하기 위해 소정량의 직쇄의 분지되지 않은 1급 알콕시화 설페이트가 최종 생성물 조성물에 혼합될 수 있다.
또한, 소정량의 쇄 중간이 분지된 알킬 설페이트가 당해 조성물에 존재할 수 있다. 이는 전형적으로 본원에서 유용한 알콕시화 설페이트를 제조하는 데 사용되는 쇄 중간이 분지된 알콜이 후속적으로 불완전하게 알콕시화된 채로 잔류하면서 비알콕시화 알콜이 황산화된 결과이다. 그러나, 이러한 쇄 중간이 분지된 알킬 설페이트를 본 발명의 조성물에 별도로 첨가하는 것 또한 고려될 수 있다.
추가로, 황산화되지 않은 쇄 중간이 분지된 알콜(폴리옥시알킬렌 알콜 포함) 또한 소정량의 본 발명의 알콕시화 설페이트 함유 조성물을 포함할 수 있는 것으로 이해한다. 이러한 물질은 알콕시화 설페이트 계면활성제를 제조하기 위해 사용되는 알콜(알콕시화되거나 알콕시화되지 않은 알콜)의 불완전한 황산화의 결과로서 존재하거나, 이들 알콜을 본 발명에 따르는 쇄 중간이 분지된 알콕시화 설페이트 계면활성제와 함께 본 발명의 세제 조성물에 별도로 가할 수 있다.
M은 위에서 정의한 바와 같다.
위의 화학식 10에서, w는 0 내지 13의 정수이고, x는 0 내지 13의 정수이고, y는 0 내지 13의 정수이고, z는 1 이상의 정수이며, w + x + y + z는 8 내지 14의 정수이다.
EO/PO는 알콕시 잔기이며, 바람직하게는 에톡시, 프로폭시 및 혼합된 에톡시/프로폭시 그룹으로부터 선택되며, m은 약 0.01 이상이며, 바람직하게는 약0.1 내지 약 30의 범위이고, 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 약 10의 범위이고, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 5의 범위이다. (EO/PO)m잔기는 평균 알콕시화도(예: 에톡시화도 및/또는 프로폭시화도)가 m에 상응하는 분포를 갖거나 알콕시화도(예: 에톡시화도 및/또는 프로폭시화도)가 m에 상응하는 단위의 수와 정확하게 일치하는 특정한 일본쇄일수 있다.
본 발명의 바람직한 계면활성제 혼합물은, 다음 화학식 11을 가지며 측쇄를 포함한 총 탄소수가 15 내지 18인 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 알콕시화 설페이트 하나 이상의 혼합물을 약 0.001중량% 이상, 보다 바람직하게는 5중량% 이상, 가장 바람직하게는 20중량% 이상 포함하며, 이때 당해 계면활성제 혼합물에서 화학식 11의 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다.
위의 화학식 11에서,
R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 C1-3알킬이고,
M은 수용성 양이온이고,
x는 0 내지 11이고,
y는 0 내지 11이고,
z는 2 이상이고,
x + y + z는 9 내지 13이고,
단 R1및 R2가 모두 수소는 아니며,
EO/PO는 에톡시, 프로폭시 및 혼합된 에톡시/프로폭시 그룹으로부터 선택되는 알콕시 잔기이며,
m은 약 0.01 이상이고, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 30, 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 약 10, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 5의 범위이다.
z가 2 이상인 쇄 중간이 분지된 1급 알콕시화 설페이트를 하나 이상 포함하는 혼합물을 5% 이상 포함하는 조성물이 보다 바람직하다.
바람직하게는, 계면활성제 혼합물은 R1및 R2가 독립적으로 수소 또는 메틸이되 R1및 R2가 둘 다 수소는 아니며 x + y가 8, 9 또는 10이고 z가 2 이상인 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 알콕시화 설페이트를 5% 이상, 바람직하게는 약 20% 이상 포함한다.
예를 들면, 직물 세탁에 유용한 본 발명에 따르는 바람직한 세제 조성물은, 쇄 중간이 분지된 1급 알킬 알콕시화 설페이트 계면활성제의 혼합물을 약 0.001 내지 99%를 포함하며, 이러한 혼합물은 다음 화학식 V 또는 화학식 VI의 1개 이상 쇄 중간이 분지된 알킬 알콕시화 설페이트 또는 이의 혼합물을 약 5중량% 이상 포함하며, 이때 계면활성제 혼합물에서 화학식 V 또는 화학식 VI의 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과 내지 약 17.5이다.
위의 화학식 V 및 VI에서,
M은 하나 이상의 양이온이고,
a, b, d 및 e는 정수이고,
a + b는 10 내지 16이고,
d + e는 8 내지 14이고,
a + b가 10인 경우, a는 2 내지 9의 정수이고 b는 1 내지 8의 정수이고,
a + b가 11인 경우, a는 2 내지 10의 정수이고 b는 1 내지 9의 정수이고,
a + b가 12인 경우, a는 2 내지 11의 정수이고 b는 1 내지 10의 정수이고,
a + b가 13인 경우, a는 2 내지 12의 정수이고 b는 1 내지 11의 정수이고,
a + b가 14인 경우, a는 2 내지 13의 정수이고 b는 1 내지 12의 정수이고,
a + b가 15인 경우, a는 2 내지 14의 정수이고 b는 1 내지 13의 정수이고,
a + b가 16인 경우, a는 2 내지 15의 정수이고 b는 1 내지 14의 정수이고,
d + e가 8인 경우, d는 2 내지 7의 정수이고 e는 1 내지 6의 정수이고,
d + e가 9인 경우, d는 2 내지 8의 정수이고 e는 1 내지 7의 정수이고,
d + e가 10인 경우, d는 2 내지 9의 정수이고 e는 1 내지 8의 정수이고,
d + e가 11인 경우, d는 2 내지 10의 정수이고 e는 1 내지 9의 정수이고,
d + e가 12인 경우, d는 2 내지 11의 정수이고 e는 1 내지 10의 정수이고,
d + e가 13인 경우, d는 2 내지 12의 정수이고 e는 1 내지 11의 정수이고,
d + e가 14인 경우, d는 2 내지 13의 정수이고 e는 1 내지 12의 정수이고,
EO/PO는 에톡시, 프로폭시 및 혼합된 에톡시/프로폭시 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 알콕시 잔기이며,
m은 약 0.01 이상, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 30, 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 약 10, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 5의 범위이다.
추가로, 본 발명의 계면활성제 조성물은 다음 화학식 10을 가지며 측쇄를 포함한 총 탄소수가 14 내지 20인 분지된 1급 알킬 알콕시화 설페이트의 혼합물을 포함할 수 있으며, 당해 계면활성제 혼합물에서 화학식 10의 분지된 1급 알킬 잔기의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 17.5 이하의 범위이다.
화학식 10
위의 화학식 10에서,
R, R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 C1-3알킬로부터 선택되나, R, R1및 R2가 모두 수소는 아니고,
M은 수용성 양이온이고,
w는 0 내지 13의 정수이고,
x는 0 내지 13의 정수이고,
y는 0 내지 13의 정수이고,
z는 1 이상의 정수이고,
w + x + y + z는 8 내지 14이고,
EO/PO는 알콕시 잔기, 바람직하게는 에톡시, 프로폭시 및 혼합된 에톡시/프로폭시 그룹으로부터 선택되고,
m은 약 0.01 이상, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 30, 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 약 10, 가장 바람직하게는 약 1 내지 약 5의 범위이고,
단 R2가 C1-3알킬인 경우 z가 2 이상인 계면활성제 대 z가 1인 계면활성제의 비는 약 1 : 1 이상, 바람직하게는 약 1.5 : 1 이상, 보다 바람직하게는 약 3 : 1 이상, 가장 바람직하게는 약 4 : 1 이상이다.또한, R2가 C1-3알킬인 경우 z가 1인 화학식 10의 분지된 1급 알킬 알콕시화 설페이트를 약 50% 미만, 바람직하게는 약 40% 미만, 보다 바람직하게는 약 25% 미만, 가장 바람직하게는 약 20% 미만 포함하는 계면활성제 조성물이 바람직하다.
바람직한 모노-메틸 분지된 1급 알킬 에톡시화 설페이트는 3-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 4-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 5-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 6-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 7-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 8-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 9-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 10-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 11-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 12-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 13-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 3-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 4-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 5-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 6-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 7-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 8-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 9-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 10-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 11-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 12-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 13-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 14-메틸 헥사데칸올 에톡시화 설페이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 이때 화합물은 평균 에톡시화도가 약 0.1 내지 약 10이 되도록 에톡시화된다.
바람직한 디-메틸 분지된 1급 알킬 에톡시화 설페이트는 2,3-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,4-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,5-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,6-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,7-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,8-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,9-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,10-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,11-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,12-메틸 테트라데칸올 에톡시화 설페이트, 2,3-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 2,4-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 2,5-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 2,6-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 2,7-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 2,8-메틸 펜타데칸올에톡시화 설페이트, 2,9-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 2,10-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 2,11-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 2,12-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 2,13-메틸 펜타데칸올 에톡시화 설페이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 이때 화합물은 평균 에톡시화도가 약 0.1 내지 약 10이 되도록 에톡시화된다.
보조 세제 성분
본 발명의 세제 조성물은 본원에서 논의한 바와 같은 하나 이상의 보조 세제 성분을 포함할 수 있다. 다음은 본원의 계면활성제 패이스트에서 유용한 대표적인 보조 세제 계면활성제의 예이다. 고급 지방산의 수용성 염, 즉 "비누"는 본원의 조성물에서 유용한 음이온성 계면활성제이다. 이는, 탄소수가 약 8 내지 약 24, 바람직하게는 약 12 내지 약 18인 고급 지방산의 나트륨 염, 칼륨 염, 암모늄 염 및 알킬올암모늄 염과 같은 알킬리금속 비누를 포함한다. 비누는 지방 및 오일의 직접 비누화에 의해 제조되거나 유리 지방산의 중화에 의해 제조될 수 있다. 코코낫유 및 우지로부터 유도되는 지방산 혼합물의 나트륨 염 및 칼륨 염, 즉 나트륨 또는 칼륨 우지 및 코코낫 비누가 특히 유용하다.
본원에서 사용하기에 적합한 추가의 음이온성 계면활성제는 탄소수 약 10 내지 약 20의 직쇄 알킬 그룹과 설폰산 또는 황산 에스테르 그룹을 분자 구조에 갖고 있는 유기 황산 반응 생성물의 수용성 염, 바람직하게는 알칼리 금속 염, 암모늄 염 및 알킬올암모늄 염을 포함한다("알킬"이란 용어에는 아실 그룹의 알킬 부분이포함된다). 합성 계면활성제 그룹의 예에는 나트륨 및 칼륨 알킬 설페이트, 특히 우지 또는 코코낫유의 글리세라이드를 환원시켜 제조한 것들과 같은 고급 알콜(탄소수 8 내지 18)을 황산화시켜 수득한 것들; 및 직쇄 알킬 그룹의 탄소수가 약 9 내지 약 15인 나트륨 및 칼륨 알킬벤젠 설포네이트(예: 미국 특허 제2,220,099호 및 제2,477,383호에 기재된 유형의 것들)이다. 알킬 그룹에서 평균 탄소수가 약 11 내지 13인 C11-13LAS로서 약칭되는 선형 직쇄 알킬벤젠 설포네이트가 특히 유용하다.
본원에서 사용하기에 적합한 기타 음이온성 계면활성제는 나트륨 알킬 글리세릴 에테르 설포네이트, 특히 우지 및 코코낫유로부터 유도되는 고급 알콜의 에테르; 나트륨 코코낫유 지방산 모노글리세라이드 설포네이트 및 설페이트; 분자당 에틸렌 옥사이드 단위를 약 1 내지 10개 갖고 알킬 그룹의 탄소수가 약 8 내지 약 12인 에틸렌 옥사이드의 나트륨 또는 칼륨 염; 및 분자당 에틸렌 옥사이드 단위를 약 1 내지 약 10개 갖고 알킬 그룹의 탄소수가 약 10 내지 약 20인 알킬 에틸렌 옥사이드 에테르 설페이트의 나트륨 또는 칼륨 염이다.
또한, 적합한 음이온성 계면활성제는 지방산 그룹의 탄소수가 약 6 내지 20이고 에스테르 그룹의 탄소수가 약 1 내지 10인 α-설폰화 지방산 에스테르의 수용성 염, 아실 그룹의 탄소수가 약 2 내지 9이고 알칸 잔기의 탄소수가 약 9 내지 약 23인 2-아실옥시알칸-1-설폰산의 수용성 염, 알킬 그룹의 탄소수가 약 10 내지 20이고 에틸렌 옥사이드를 약 1 내지 30몰 함유하는 알킬 에테르 설페이트, 탄소수 약 12 내지 20의 올레핀 및 파라핀 설포네이트의 수용성 염, 및 알킬 그룹의 탄소수가 약 1 내지 3이고 알칸 잔기의 탄소수가 약 8 내지 20인 β-알킬옥시 알칸 설포네이트를 포함한다.
바람직한 보조 음이온성 계면활성제는 C10-18직쇄 알킬벤젠 설포네이트 및 C10-18알킬 설페이트이다. 경우에 따라, 저수분 (수분 약 25% 미만) 알킬 설페이트 패이스트가 계면활성제 패이스트 중의 유일한 성분일 수 있다. 직쇄 또는 분지된 1급, 2급 또는 3급 C10-18알킬 설페이트가 가장 바람직하다. 본 발명의 바람직한 양태는 계면활성제 패이스트가 중량비 약 2:1 내지 1:2의 나트륨 C10-13직쇄 알킬벤젠 설포네이트와 나트륨 C12-16알킬 설페이트와의 혼합물을 약 20 내지 약 40% 포함하는 것이다. 세제 조성물의 다른 바람직한 양태는 중량비가 약 80:20인 C10-18알킬 설페이트와 C10-18알킬 에톡시 설페이트와의 혼합물을 포함한다.
수용성 비이온성 계면활성제가 또한 본 발명에 유용하다. 이러한 비이온성 물질은 알킬렌 옥사이드 그룹(천연 친수성)과 유기 소수성 화합물(이는 천연의 지방족 또는 알킬 방향족일 수 있다)과의 축합에 의해 생성된 화합물을 포함한다. 임의의 특정한 소수성 그룹과 축합된 폴리옥시알킬렌 그룹의 길이는 용이하게 조절되어 친수성 성분과 소수성 성분 사이에 바람직한 균형이 이루어진 수용성 화합물이 제공될 수 있다.
적합한 비이온성 계면활성제는 알킬 페놀의 폴리에틸렌 옥사이드 축합물, 예를 들면, 직쇄 또는 분지된 쇄의 쇄 배위를 가지며 탄소수가 약 6 내지 15인 알킬 그룹을 갖고 알킬 페놀 1몰당 에틸렌 옥사이드를 약 3 내지 12몰 갖는 알킬 페놀의 축합물을 포함한다. 또한, 직쇄 또는 분지된 쇄의 쇄 배위를 가지며 탄소수가 약 8 내지 22이며 알콜 1몰당 에틸렌 옥사이드를 3 내지 12몰 갖는 지방족 알콜의 수용성 및 수분산성 축합물을 포함한다.
본원에서 사용하기에 적합한 비이온성 계면활성제의 추가 그룹은, 탄소수 약 10 내지 18의 알킬 잔기 하나와 탄소수 약 1 내지 약 3의 알킬 및 하이드록시알킬 잔기의 그룹으로부터 선택되는 잔기 두개를 함유하는 수용성 아민 옥사이드, 탄소수 10 내지 18의 알킬 잔기 하나와 탄소수 약 1 내지 약 3의 알킬 그룹 및 하이드록시알킬 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 잔기 두개를 함유하는 수용성 포스핀 옥사이드, 및 탄소수 10 내지 18의 알킬 잔기 하나와 탄소수 약 1 내지 3의 알킬 및 하이드록시알킬 잔기로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 잔기 하나를 함유하는 수용성 설폭사이드를 포함하는 반극성(semi-polar) 비이온성 계면활성제이다.
바람직한 비이온성 계면활성제는 화학식 R1(OC2H4)nOH(여기서, R1은 C10-16알킬 그룹 또는 C8-12알킬 페닐 그룹이고, n은 3 내지 약 80이다)을 갖는 것이다. C12-15알콜과 알콜 1몰당 약 5 내지 약 20몰의 에틸렌 옥사이드와의 축합물, 예를 들면, 알콜 1몰당 약 6.5몰의 에틸렌 옥사이드로 축합된 C12-13알콜이 특히 바람직하다.
추가의 적합한 비이온성 계면활성제는 폴리하이드록시 지방산 아미드를 포함한다. N-메틸 N-1-데옥시글루시틸 코코아미드와 N-메틸 N-1-데옥시글루시틸 올레아미드가 예시될 수 있다. 폴리하이드록시 지방산 아미드의 제조방법은 공지되어있으며, 본원에서 참고로 인용되고 있는 윌슨(Wilson)의 미국 특허 제2,965,576호 및 슈바르츠(Schwartz)의 미국 특허 제2,703,798호에서 찾아볼 수 있다.
양쪽성 계면활성제는 지방족 유도체 또는 헤테로사이클릭 2급 및 3급 아민의 지방족 유도체를 포함하며, 이때 지방족 잔기는 직쇄이거나 분지된 쇄일 수 있으며 지방족 치환체 중의 하나의 탄소수는 약 8 내지 18이고 지방족 치환체 중의 하나 이상은 음이온성 수용성 그룹을 함유한다.
쯔비터 이온성 계면활성제는 지방족의 4급인 암모늄, 포스포늄 및 설포늄 화합물의 유도체를 포함하며, 이때 지방족 치환체들 중의 하나의 탄소수는 약 8 내지 18이다.
양이온성 계면활성제 또한 본 발명에 포함된다. 양이온성 계면활성제는 양이온인 하나 이상의 유기 소수성 그룹을 포함함을 특징으로 하는 다양한 화합물을 포함하며, 이들은 일반적으로 산 라디칼과 회합한 4급 질소를 포함함을 특징으로 한다. 5가 질소 환 화합물이 또한 4급 질소 화합물로 간주된다. 적합한 음이온은 할라이드, 메틸 설페이트 및 하이드록사이드이다. 3급 아민은 pH값이 약 8.5 미만인 세척 용액에서 양이온성 계면활성제와 유사한 특징을 가질 수 있다. 본원에서 유용한 이들 및 기타 양이온성 계면활성제들에 대한 보다 상세한 설명은 본원에서 참고로 인용되는 1980년 10월 14일자로 캄브르(Cambre)에게 허여된 미국 특허 제4,228,044호로부터 참고할 수 있다.
양이온성 계면활성제는 종종 세제 조성물에 사용되어 직물 연화 효과 및/또는 대전방지 효과를 제공한다. 상당한 연화 효과를 제공하고 본원에서 바람직한대전방지제는, 본원에서 참고로 인용되는 1976년 2월 3일자로 바스커빌(Baskerville) 2세 등에게 허여된 미국 특허 제3,936,537호에 기재되어 있는 4급 암모늄 염이다.
본 발명의 조성물은 빌더 물질과 혼화성이기만 하다면 모든 종류의 유기 수용성 세제 화합물을 함유할 수 있다. 세제 계면활성제 이외에도, 하나 이상의 적합한 보조 세제 성분이 세제 조성물에 포함되는 것이 바람직하다. 보조 세제 성분은 바람직하게는 빌더, 효소, 표백제, 표백 활성제, 거품 억제제, 오물 제거제, 증백제, 향료, 하이드로트로프제, 염료, 안료, 중합체성 분산제, pH 조절제, 킬레이트제, 가공 조제, 결정화 조제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 다음에 열거한 본원의 조성물에 사용될 수 있는 세제 성분 및 이의 혼합물들은 대표적인 세제 성분일 뿐, 이에 한정되지는 않는다.
하나 이상의 빌더가 본원에 기재된 빌더 물질과 함께 사용되어 본원에 기재된 조성물의 성능을 추가로 개선시킬 수 있다. 예를 들면, 빌더는 알루미노실리케이트, 결정질 층상 실리케이트, MAP 제올라이트, 시트레이트, 무정형 실리케이트, 폴리카복실레이트, 탄산나트륨 및 이의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 쇄 중간이 분지된 계면활성제의 액상 산 전구체가 사용되는 경우 탄산나트륨 성분이 무기 알칼리성 물질로서 작용할 수 있다. 기타 적합한 보조 빌더가 다음에 기술된다.
바람직한 빌더는 알루미노실리케이트 이온 교환 물질과 탄산나트륨을 포함한다. 본원에서 세제 빌더로 사용되는 알루미노실리케이트 이온 교환 물질은 바람직하게는 칼슘 이온 교환능과 교환 속도가 둘 다 높다. 이론에 한정되려는 의도는 없지만, 이와 같이 높은 칼슘 이온 교환 속도와 교환능이 알루미노실리케이트 이온 교환 물질이 제조되는 방법으로부터 유도되는 몇몇 상관 인자의 함수인 것으로 사료된다. 이와 관련하여, 본원에서 사용되는 알루미노실리케이트 이온 교환 물질은 본원에서 참고로 인용되는 코르킬(Corkill) 등의 미국 특허 제4,605,509호(프록터 앤드 갬블)에 따라 바람직하게 제조된다.
바람직하게는, 알루미노실리케이트 이온 교환 물질은 당해 알루미노실리케이트의 칼륨 및 수소 형태가 나트륨 형태만큼 높은 교환 속도와 교환능을 나타내지 못하기 때문에 "나트륨" 형태를 취한다. 또한, 알루미노실리케이트 이온 교환 물질은 바람직하게는 본원에서 기술되는 바삭바삭한 세제 응집물의 제조를 용이하게 하도록 과건조된 형태를 취하는 것이 바람직하다. 본원에서 사용되는 알루미노실리케이트 이온 교환 물질은 세제 빌더로서의 효율을 최적화하는 입자 크기 직경을 갖는 것이 바람직하다. 본원에서 사용되는 "입자 크기 직경"이라는 용어는 현미경 측정 및 주사 전자 현미경(SEM)과 같은 기존의 분석기술에 의해 측정된 소정의 알루미노실리케이트 이온 교환 물질의 평균 입자 크기 직경을 나타낸다. 알루미노실리케이트의 바람직한 입자 크기 직경은 약 0.1 내지 약 10μ, 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 약 9μ이다. 가장 바람직하게는, 당해 입자 크기 직경은 약 1 내지 약 8μ이다.
화학식 Naz[(AlO2)z(SiO2)y]xH2O의 알루미노실리케이트 이온 교환 물질(여기서, z 및 y는 6 이상의 정수이고, z 대 y의 몰비는 약 1 내지 약 5이고, x는 약 10내지 약 264이다)이 바람직하다. 화학식 Na12[(AlO2)12(SiO2)12]xH2O의 알루미노실리케이트(여기서, x는 약 20 내지 약 30, 바람직하게는 약 27이다)가 보다 바람직하다. 이들 바람직한 알루미노실리케이트는, 예를 들면, 상표명 제올라이트 A, 제올라이트 B 및 제올라이트 X로 시판 중이다. 또한, 본원에서 사용하기에 적합한 천연 또는 합성 알루미노실리케이트 이온 교환 물질은 참고로 본원에서 인용되는 크럼멜(Krummel) 등의 미국 특허 제3,985,669호에 기재된 바와 같이 제조할 수 있다.
본원에서 사용되는 알루미노실리케이트는 추가로 무수 상태를 기준으로 하여 산정된 CaCO3경도/g이 약 200mg 당량 이상, 바람직하게는 약 300 내지 352mg 당량인 이온 교환능을 특징으로 한다. 또한, 본원의 알루미노실리케이트 이온 교환 물질은 추가로 이들의 칼슘 이온 교환율이 약 2grain 이상의 Ca++/gallon/min./-gram/gallon, 보다 바람직하게는 약 2 내지 약 6 grain Ca++/gallon/min./-gram/gallon임을 특징으로 한다.
본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해, 다음 실시예를 참고할 수 있으나, 이는 본 발명을 설명하기 위해 주어진 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한해서는 안된다.
다음 실시예에서, 조성물에 사용되는 각종 성분들은 다음과 같이 약칭된다:
LAS : 나트륨 직쇄 C12알킬 벤젠 설포네이트
MBASx: 쇄 중간이 분지된 1급 알킬(평균 총 탄소수 = x) 설페이트
LMFAA : C12-14알킬 N-메틸 글루카미드
APA : C8-10아미도 프로필 디메틸 아민
지방산(C12/14) : C12-14지방산
지방산(TPK) : 처음 증류된 야자열매 지방산
보락스 : Na 테트라보레이트 10수화물
PAA : 폴리아크릴산(Mw = 4500)
PEG : 폴리에틸렌 글리콜(Mw = 4600)
MES : 알킬 메틸 에스테르 설포네이트
SAS : 2급 알킬 설페이트
NaPS : 나트륨 파라핀 설포네이트
C45AS :나트륨 C14-15직쇄 알킬 설페이트
CxyEzS : 에틸렌 옥사이드 z몰과 축합된 나트륨 C1x-1y알킬 설페이트
CxyEz: 에틸렌 옥사이드 z몰(평균)과 축합된 C1x-1y분지된 1급 알콜
QAS : R2N+(CH3)2(C2H4OH) [여기서, R2= C12-14]
TFAA : C16-18알킬 N-메틸 글루카미드
STPP : 무수 나트륨 트리폴리포스페이트
제올라이트 A : 주요 입자 크기가 0.1 내지 10μm의 범위인 화학식Na12(AlO2SiO2)12·27H2O의 수화 나트륨 알루미노실리케이트
NaSKS-6 : 화학식 δ-Na2Si2O5의 결정질 층상 실리케이트
카보네이트 : 입자 크기가 200μm 내지 900μm의 범위인 무수 탄산나트륨
비카보네이트 : 입자 크기 분포가 400μm 내지 1200μm의 범위인 무수 중탄산나트륨
실리케이트 : 무정형 규산나트륨(SiO2: Na2O; 2.0비)
황산나트륨: 무수 황산나트륨
MA/AA : 평균 분자량이 약 70,000인 1:4 말레산/아크릴산 공중합체
CMC : 나트륨 카복시메틸 셀룰로즈
프로테아제 : 활성이 4KNPU/g인 단백질 분해 효소[판매원: NOVO Industries A/S, 상표명: 사비나제(Savinase)]
셀룰라제 : 활성이 1000CEVU/g인 셀룰로즈 분해 효소[판매원: NOVO Industries A/S, 상표명: 카레자임(Carezyme)]
아밀라제 : 활성이 60KNU/g인 아밀로즈 분해 효소[판매원: NOVO Industries A/S, 상표명: 테르마밀(Termamyl) 60T]
리파제 : 활성이 100KLU/g인 지질 분해 효소[판매원: NOVO Industries A/S, 상표명: 리폴라제(Lipolase)]
PB4 : 화학식 NaBO2·3H2O·H2O2의 과붕산나트륨 4수화물
PB1 : 화학식 NaBO2·H2O2의 무수 과붕산나트륨 표백제
퍼카보네이트 : 화학식 2Na2CO3·3H2O2의 과붕산나트륨
NaDCC : 나트륨 디클로로이소시아누레이트
NOBS : 나트륨 염 형태의 노나노일옥시벤젠 설포네이트
TAED : 테트라아세틸에틸렌디아민
DTPMP : 디에틸렌 트리아민 펜타(메틸렌 포스포네이트)[판매원: Monsanto, 상표명: 데퀘스트(Dequest) 2060)
광활성화 : 표백 텍스트린 가용성 중합체로 캡슐화된 설폰화 아연 프탈로시아닌
증백제 1 : 디나트륨 4,4'-비스(2-설포스티릴)비페닐
증백제 2 : 디나트륨 4,4'-비스(4-아닐리노-6-모르폴리노-1,3,5-트리아진-2-일)아미노)스틸벤-2,2'-디설포네이트
HEDP : 1,1-하이드록시에탄 디포스폰산
SRP 1 : 옥시에틸렌 옥시 및 테레프탈로일 주쇄를 갖는 설포벤조일 말단 캡핑된 에스테르
실리콘 거품방지제 : 실록산 옥시알킬렌 공중합체를 분산제로서 갖는 폴리디메틸실록산 거품 억제제(거품 억제제 대 분산제의 비 = 10:1 내지 100:1)
DTPA : 디에틸렌 트리아민 펜타아세트산
NaCl : 염화나트륨
MgSO4: 황산마그네슘 7수화물(또는 이보다 수화도가 낮음)
다음 실시예에서, 모든 농도는 조성물의 중량%로서 인용한다. 다음 실시예는 본 발명을 예시할 뿐이며, 결코 본 발명을 제한하지 않는다. 모든 부, % 및 비는 별도의 언급이 없는 한 중량%로서 나타내었다.
실시예 1
다음과 같은 세탁용 세제 조성물 A 내지 D를 본 발명에 따라 제조한다.
실시예 2
다음과 같은 세탁용 세제 조성물 E 내지 H를 본 발명에 따라 제조한다.
실시예 3
다음과 같은 세탁용 세제 조성물 I 내지 N을 본 발명에 따라 제조한다.
본 발명을 상세하게 기술하였으므로, 당 분야의 숙련가들은 기술한 바에 대한 다양한 변형이 본 발명의 요지를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음과 본 발명이 명세서에 기술되어 있는 내용에 한정되지 않음을 분명히 인식할 것이다.

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  11. 직쇄 알킬벤젠 설포네이트 계면활성제와 화학식 1의 쇄 중간이 분지된 계면활성제의 혼합물(A) 약 1 내지 약 99% 및
    화학식 2의 전해질을 포함하는 전해질(B) 약 1 내지 약 60%를 포함하는 세제 조성물.
    화학식 1
    Ab-X-B
    위의 화학식 1에서,
    (a) Ab는 총 탄소수 9 내지 22의 쇄 중간이 분지된 소수성 알킬 잔기로서, (1) 탄소수 8 내지 21의 최장 직쇄 탄소쇄가 -X-B 잔기에 결합되어 있고, (2) 하나 이상의 C1-3 알킬 잔기가 최장 직쇄 탄소쇄로부터 분지되어 있으며, (3) 분지된 알킬 잔기 하나 이상이, 두개의 탄소 위치, 즉 -X-B 잔기에 결합된 첫번째 탄소 위치와 ω-2 탄소 위치(즉, 말단 탄소로부터 탄소 2개를 뺀 위치) 사이의 탄소 위치에서 최장 직쇄 탄소 쇄의 탄소에 직접 결합되어 있고, (4) Ab-X의 평균 총 탄소수는 14.5 초과, 약 18 이하의 범위이고,
    (b) B는 설페이트, 설포네이트, 아민 옥사이드, 폴리옥시알킬렌, 알콕시화 설페이트, 폴리하이드록시 잔기, 포스페이트 에스테르, 글리세롤 설포네이트, 폴리글루코네이트, 폴리포스페이트 에스테르, 포스포네이트, 설포석시네이트, 설포석카미네이트, 폴리알콕시화 카복실레이트, 글루카미드, 타우리네이트, 사르코시네이트, 글리시네이트, 이세티오네이트, 디알칸올아미드, 모노알칸올아미드, 모노알칸올아미드 설페이트, 디글리콜아미드, 디글리콜아미드 설페이트, 글리세롤 에스테르, 글리세롤 에스테르 설페이트, 글리세롤 에테르, 글리세롤 에테르 설페이트, 폴리글리세롤 에테르, 폴리글리세롤 에테르 설페이트, 소르비탄 에스테르, 폴리알콕시화 소르비탄 에스테르, 암모니오알칸설포네이트, 아미도프로필 베타인, 알킬화 쿠아트, 알킬화/폴리하이드록시알킬화 쿠아트, 알킬화 쿠아트, 알킬화/폴리하이드록실화 옥시프로필 쿠아트, 이미다졸린, 2-일-석시네이트, 설폰화 알킬 에스테르 및 설폰화 지방산으로부터 선택된 소수성 잔기이고,
    (c) X는 -CH2-이다.
    화학식 2
    MaXb
    위의 화학식 2에서,
    M은 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 암모늄, 알킬 암모늄 또는 칼슘이고,
    X는 클로라이드, 브로마이드, 설페이트 또는 카보네이트이고,
    a와 b는 당해 전해질의 전하 평형을 이루게 하는 정수의 수치이다.
  12. 제11항에 있어서, 직쇄 알킬벤젠 설포네이트 대 쇄 중간이 분지된 계면활성제의 중량비가 약 1 : 5 내지 약 20 : 1의 범위인 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 전해질이 황산마그네슘, 염화나트륨, 탄산칼슘, 염화칼륨, 탄산나트륨, 황산나트륨, 염화마그네슘 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
  14. 제11항에 있어서, 전해질이 약 1 내지 약 10중량%의 양으로 존재하는 조성물.
  15. 제11항에 있어서, 전해질이 염화나트륨인 조성물.
  16. 제11항에 있어서, 전해질이 황산마그네슘인 조성물.
  17. 제11항에 있어서, 전해질이 약 1 내지 약 10중량%의 양으로 존재하는 염화나트륨인 조성물.
  18. 제11항에 있어서, 전해질이 약 1 내지 약 25중량%의 양으로 존재하는 황산마그네슘인 조성물.
  19. 제11항에 있어서, 빌더, 효소, 충전재, 증백제, 표백제 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 보조 세제 성분을 추가로 포함하는 조성물.
  20. 제11항에 있어서, pH가 약 8 내지 약 10인 조성물.
  21. 제11항에 있어서, Ab잔기가 화학식 12의 분지된 1급 알킬 잔기인 조성물.
    위의 화학식 12에서,R, R1및 R2측쇄의 탄소를 포함해서 화학식 12의 분지된 1급 알킬 잔기의 총 탄소수는 13 내지 19이고,R, R1및 R2는 각각 독립적으로 수소 및 C1-3알킬로부터 선택되나, 단 R, R1및 R2가 모두 다 수소는 아니고, z가 0인 경우, 적어도 R 및 R1중의 하나는 수소가 아니고,w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0 내지 13의 정수이고,w + x + y + z는 7 내지 13이다.
  22. 제11항에 있어서, Ab잔기가 화학식 VII 또는 화학식 VIII의 분지된 1급 알킬 잔기 또는 이들이 혼합된 잔기인 조성물.
    위의 화학식 VII 및 화학식 VIII에서, a, b, d 및 e는 정수이고,a + b는 10 내지 16이고,d + e는 8 내지 14이고,a + b가 10인 경우, a는 2 내지 9의 정수이고, b는 1 내지 8의 정수이고,a + b가 11인 경우, a는 2 내지 10의 정수이고 b는 1 내지 9의 정수이고,a + b가 12인 경우, a는 2 내지 11의 정수이고 b는 1 내지 10의 정수이고,a + b가 13인 경우, a는 2 내지 12의 정수이고 b는 1 내지 11의 정수이고,a + b가 14인 경우, a는 2 내지 13의 정수이고 b는 1 내지 12의 정수이고,a + b가 15인 경우, a는 2 내지 14의 정수이고 b는 1 내지 13의 정수이고,a + b가 16인 경우, a는 2 내지 15의 정수이고 b는 1 내지 14의 정수이고,d + e가 8인 경우, d는 2 내지 7의 정수이고 e는 1 내지 6의 정수이고,d + e가 9인 경우, d는 2 내지 8의 정수이고 e는 1 내지 7의 정수이고,d + e가 10인 경우, d는 2 내지 9의 정수이고 e는 1 내지 8의 정수이고,d + e가 11인 경우, d는 2 내지 10의 정수이고 e는 1 내지 9의 정수이고,d + e가 12인 경우, d는 2 내지 11의 정수이고 e는 1 내지 10의 정수이고,d + e가 13인 경우, d는 2 내지 12의 정수이고 e는 1 내지 11의 정수이고,d + e가 14인 경우, d는 2 내지 13의 정수이고 e는 1 내지 12의 정수이다.
  23. 제22항에 있어서, 쇄 중간이 분지된 계면활성제가 화학식 VII의 분지된 1급 알킬 설페이트 잔기와 화학식 VIII의 분지된 1급 알킬 설페이트 잔기가 약 4:1 이상의 몰비로 혼합된 잔기를 갖는 조성물.
  24. 오염된 직물을 수용액 속에서 제11항에 따르는 조성물의 유효량과 접촉시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 오염된 직물의 세탁방법.
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