KR100458234B1 - 용해성 및 헹굼성이 우수한 세제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용해성 및 헹굼성이 우수한 세제 조성물에 관한 것으로, 특히 저포성 비이온 계면활성제, 알칼리 빌더, 및 소금을 포함하여 세탁에 우수한 세정력을 가지면서도 기포 생성이 적어 헹굼성이 우수할 뿐만 아니라, 찬물에서의 용해성이 매우 우수한 세제 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 용해성 및 헹굼성이 우수한 세제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세탁에 우수한 세정력을 가지면서도 기포 생성이 적어 헹굼성이 우수할 뿐만 아니라, 찬물에서의 용해성이 매우 우수한 세제 조성물에 관한 것이다.
세탁에 있어서 풍부한 거품은 세제의 바람직한 성질 중의 하나로 간주되어 왔다. 그러나, 많은 양의 거품이 반드시 우수한 세정력을 나타내는 것은 아니다. 종래의 세제를 사용하여 세탁을 하면 세탁 시 기포가 형성되어 잘 꺼지지 않고, 헹굼 시에도 의류에 잔류하는 계면활성제로 인해 계속해서 기포가 생성되어 헹굼에 소요되는 시간이 길어지고, 물의 양 또한 많이 들게 된다. 사실 많은 실생활에서 접하는 세탁조건에서 많은 양의 거품은 장점이라기보다 단점으로 작용하는 경우가 더욱 많다. 특히, 소비자들이 세탁 후 헹굼할 경우 계속해서 발생하는 많은 양의 기포는 여러 번의 헹굼을 필요로 하게 되어 많은 양의 물, 전기, 시간 등을 소비하게 된다. 이러한 에너지와 과도한 소비는 소비자들에게 큰 부담으로 작용하고, 손빨래 시에도 여러 번의 헹굼과정을 거쳐야 한다는 불편이 있었다.
최근 지속적인 세제에 대한 기술 연구로 세제의 용해성에 대한 소비자의 불만이 많은 감소 추세에 있다. 제올라이트는 종래 사용되던 인산염의 부영양화로 인한 환경오염을 줄이기 위한 대체 성분으로 현재까지 가장 광범위하게 사용하고 있다. 그러나, 제올라이트는 물 불용성분으로 물에 용해되지 않고 단순히 분산되어 있는 상태로 존재하며, 최근에는 하천바닥에 누적 침전되어 새로운 문제로 대두되고 있으며, 미세한 가루로 눈에 보이지 않지만 세탁 후 의류에 잔존한다는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 의류 세탁용 세제에는 소포제를 이용하여 기포를 억제하는 기술이 널리 사용되어 왔다. 미국특허 제 5,540,856호, 미국특허 제 5,375,459호, 일본공개특허공보 평6-154513호, 및 유럽특허 제0887097호는 유기 화합물, 미네랄 오일, 실리콘 등의 소포제를 적용한 세제에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 상기 기술들은 헹굼 시에 많은 기포가 지속적으로 발생할 경우 뚜렷한 대책이 없으며, 세탁 초기에는 소포제의 효과가 두드러지지만 헹굼 시에는 대부분 씻겨 나가기 때문에 지속적인 효과를 유지할 수 없다는 문제점이 있다.
또한 미국특허 제 4,605,509호는 제올라이트를 주성분으로 사용한 세제에 대하여 개시하고 있다. 그러나 이 또한 물 불용성분으로 세탁 중에 물에 녹지 않아 세탁수가 맑지 못하며, 여러 번 헹구어도 의류(특히 겨울용 두꺼운 의류)에 많은 부분 잔류되는 문제점이 발생하고, 반복세탁을 행할 경우 잔류정도가 더욱 증가한다는 문제점이 있다.
또한 소비자들은 실제 계면활성제 농도가 미미한 정도가 되었음에도 불구하고 헹굼 시 계속하여 발생하는 많은 양의 기포로 인하여 여러 번의 헹굼과정을 실시하게 되고, 결국 지나치게 많은 양의 물, 전기, 시간 등을 소비하게 된다. 또한 물 불용성분인 제올라이트를 포함하는 세제의 경우 제올라이트로 인하여 세탁기 주변이 지저분하게 되고, 옷감에 흰 가루가 남는 문제점이 있다.
따라서, 물 불용성분을 사용하지 않아 세탁수가 투명하며, 세탁 시 기포 생성이 적어 헹굼성이 우수한 세제에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 세탁에 우수한 세정력을 가지면서도 기포 생성이 적어 헹굼성이 우수할 뿐만 아니라, 동시에 찬물에서의 용해성이 매우 우수한 세제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세제 조성물에 있어서,
a) 저포성 비이온 계면활성제 5 내지 15 중량%;
b) 알칼리 빌더 20 내지 70 중량%; 및
c) 소금 5 내지 60 중량%
를 포함하는 세제 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 물에 대한 용해성이 우수하고, 세탁 시 기포 생성이 적어 헹굼성이 우수한 세제에 대하여 연구하던 중, 저포성 비이온 계면활성제, 알칼리 빌더, 및 소금을 사용하여 세제 조성물을 제조한 결과, 세탁에 우수한 세정력을 가지면서도 기포 생성이 적어 헹굼성이 우수할 뿐만 아니라, 동시에 찬물에서의 용해성이 매우 우수함을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 세제 조성물은 저포성 비이온 계면활성제 5 내지 15 중량%, 알칼리 빌더 20 내지 70 중량%, 및 소금 5 내지 60 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 사용되는 상기 a)의 저포성 비이온 계면활성제는 말단기가 소수부로 치환된 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시되는 비이온 계면활성제, 또는 하기 화학식 3 내지 6 중 어느 하나로 표시되는 저포성 비이온 계면활성제를 사용할 수 있다.
하기 화학식 1로 표시되는 말단기가 소수부로 치환된 비이온 계면활성제는 캡핑된 직쇄형 지방알콜폴리옥시에틸렌글리콜이고, 하기 화학식 2로 표시되는 말단기가 소수부로 치환된 비이온 계면활성제는 캡핑된 가지형 지방알콜폴리옥시에틸렌글리콜이다. 또한 하기 화학식 3으로 표시되는 저포성 비이온 계면활성제는 지방알콜폴리옥시에틸렌글리콜이고, 하기 화학식 4로 표시되는 저포성 비이온 계면활성제는 알킬페놀폴리옥시에틸렌글리콜이고, 하기 화학식 5로 표시되는 저포성 비이온 계면활성제는 지방산알칸올아미드이고, 하기 화학식 6으로 표시되는 저포성 비이온계면활성제는 알킬아민 옥사이드이다.
[화학식 1]
상기 화학식 1의 식에서,
R1은 탄소수 10 내지 16의 알킬이고,
n은 5 내지 15의 정수이다.
[화학식 2]
상기 화학식 2의 식에서,
R2, 및 R3는 각각 독립적으로 탄소수 11 내지 18의 알킬이고,
n은 5 내지 15의 정수이다.
[화학식 3]
상기 화학식 3의 식에서,
R4는 탄소수 10 내지 16의 알킬이고,
n은 5 내지 15의 정수이다.
[화학식 4]
상기 화학식 4의 식에서,
R5는 탄소수 6 내지 12의 알킬이고,
n은 5 내지 15의 정수이다.
[화학식 5]
상기 화학식 5의 식에서,
R6는 탄소수 11 내지 17의 알킬이고,
x는 1 또는 2의 정수이고,
y는 0 또는 1의 정수이다.
[화학식 6]
상기 화학식 6의 식에서,
R7은 탄소수 8 내지 16의 알킬이다.
상기 저포성 비이온 계면활성제는 세제 조성물에 5 내지 15 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 세정력이 저하되는 문제점이 있으며, 15 중량%를 초과하는 경우에는 세제로의 제조가 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 상기 저포성 비이온 계면활성제에 일반적으로 세제에 사용하는 음이온계면활성제, 양이온 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 등을 추가로 포함할 수 있다. 이때, 본 발명의 세제 조성물에 사용되는 계면활성제의 총 중량에 적어도 30 중량%의 저포성 비이온 계면활성제를 포함하는 것이 바람직하며, 그 함량이 30 중량% 미만일 경우에는 세탁 시 헹굼성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명에 사용되는 상기 b)의 알칼리 빌더는 상기 계면활성제의 세척력을 증가시키기 역할을 한다. 상기 알칼리 빌더로는 물에 완전히 용해되는 성분이면 모두 사용가능하며(여기에서, 물에 완전히 용해된다는 것은 세탁세제의 표준 사용량 기준으로 20 ℃의 물에 완전히 용해되어 투명도가 0.5 이하인 것이다. 일반적인 표준 사용량은 물 30 L에 세제 20 g 사용), 특히 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산칼륨, 규산나트륨, 층상규산나트륨 등의 탄산염을 사용하는 것이 좋다.
상기 알칼리 빌더는 세제 조성물에 20 내지 70 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 20 중량% 미만일 경우에는 세제의 입자 형성이 어려워 흐름성이 좋지 않게 되고, 70 중량%를 초과할 경우에는 찬물세탁에서 탄산염의 발열반응으로 인하여 딱딱한 덩어리가 발생되고, 이로 인해 용해성이 악화되는 문제점이 있다.
본 발명에 사용되는 상기 c)의 소금은 세제의 장기 저장안정성, 용해성, 및 헹굼성을 향상시키기 역할을 하며, 특히 알칼리 빌더에 의해 찬물에서의 응고물 생성을 방지하는 중요한 역할을 한다. 이러한 용도로, 상기 소금 외에 알칼리클로라이드금속염, 황산염, 아세테이트염, 구연산소다, 호박산소다 등을 추가로 사용할 수 있다.
상기 소금은 세제 조성물에 5 내지 60 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 알칼리 빌더의 과량 사용으로 인해 찬물에서 응고물이 생성될 가능성이 높고, 60 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 소금 외 타성분의 함량이 줄게 되어 세제 제조에 어려움이 있다는 문제점이 있다.
본 발명의 세제 조성물은 상기 언급한 구성성분 외에도 형광증백제, 효소제, 소포제, 표백제, 표면활성화제, 고분자, 또는 향료 등의 물에 완전히 용해되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 세제 조성물에 0.2 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 그 함량이 0.2 중량% 미만일 경우에는 첨가제의 성능을 발휘할 수 없고, 5 중량%를 초과할 경우에는 비경제적이라는 문제점이 있다.
상기 형광증백제는 스틸벤계, 비페닐계, 피라졸린계, 푸마린계, 또는 퀴놀론계 등을 사용할 수 있으며, 효소제는 프로테아제, 아밀라아제, 리파아제, 또는 셀룰라아제 등을 사용할 수 있으며, 소포제는 지방산계, 실리콘계, 또는 파라핀 왁스계 등을 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 세제 조성물은 포타슘클로라이드(potassium chloride), 소듐설페이트(sodium sulfate), 소듐아세테이트, 구연산소다, 또는 호박산소다 등의 성분을 추가로 포함할 수 있다.
상기와 같은 성분으로 이루어지는 본 발명의 세제 조성물은 세탁에 우수한 세정력을 가지면서도 기포 생성이 적어 헹굼성이 우수할 뿐만 아니라, 동시에 찬물에서의 용해성이 매우 우수하여 세탁수가 투명한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
저포성 비이온 계면활성제로 캡핑된 직쇄형 지방알콜폴리옥시에틸렌글리콜(R=탄소수 12~14, 에틸렌 옥사이드 12 몰, LWNC-120, (주)IC Chem) 10 중량%, 알칼리 빌더로 탄산나트륨 60 중량%, 소금(NaCl, 정제염(98%), 한국소금(주)) 18 중량%, 황산나트륨 10 중량%, 및 향, 형광증백제, 효소, 물 등의 첨가제 2 중량%를 혼합하여 세제를 제조하였다.
실시예 2, 및 비교예 1~4
상기 실시예 1에서 하기 표 1과 같은 성분과 조성비로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 세제를 제조하였다. 하기 표 1의 단위는 중량%이다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 |
| 지방알콜폴리옥시에틸렌글리콜1 | - | - | 10 | 10 | - | - |
| 캡핑된 직쇄형 지방알콜폴리옥시에틸렌글리콜2 | 10 | 8 | - | - | 20 | 10 |
| 탄산나트륨 | 60 | 40 | 33 | 31 | 60 | 80 |
| 소금3 | 18 | 22 | - | - | - | - |
| 제올라이트4 | - | - | 30 | 30 | - | - |
| 알킬벤젠술폰산염5 | - | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 황산나트륨 | 10 | 23 | 20 | 20 | 13 | 3 |
| 소포제6 | - | - | - | 2 | - | - |
| 첨가제7 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| [주] 1: R=탄소수 12~14, 에틸렌 옥사이드 7 몰, LA-7, (주)IC Chem2: R=탄소수 12~14, 에틸렌 옥사이드 12 몰, LWNC-120, (주)IC Chem3: NaCl, 정제염(98%), 한주소금㈜4: 4A type Zeolite, COSMO㈜5: R=탄소수 12~166: Powder Antifoamer, 2-4248S, Dow Corning Co.7: 향, 형광증백제, 효소, 물 등 |
상기 실시예 1 또는 2, 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 세제를 사용하여 세정력, 기포/소포력, 헹굼성, 세탁수의 투명도, 찬물에서의 응고물 생성을 하기와 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 8에 나타내었다.
ㄱ) 세정력 - 하기 표 2와 같은 조건으로 측정하였으며, 비교예 1을 100으로 하여 환산하여 평가하였다.
| 세척기기 | Terg-O-Tometer |
| 세정온도 | 25 ℃ |
| 세척수 | 경도 80 ppm Ca++, 20 ppm Mg++ |
| 욕비 | 4.5 g 오염포/ L 세정수 |
| 오염포 | EMPA Art No. 102(올리브유, 카본블랙/혼방(폴리에스테르/면)) |
| 세제농도 | 0.67 g/L |
ㄴ) 기포/소포성 - 세제 용액 100 mL를 실린더에 채워 회전시키고 정지된 직후와 60 초 후의 기포량의 높이를 측정하여 기포/소포성을 평가하였다. 세제농도가 0.67 g/L가 되도록 하여 세탁수로 간주하고, 상기 세탁수를 15 배의 물로 희석한 농도인 0.045 g/L가 되도록 하여 헹굼수로 간주하여 헹굼수의 기포/소포성을 평가하였다. 이때, 조건은 하기 표 3과 같다.
| 평가기기 | Ratary Foam Tester |
| 평가온도 | 20 ℃ |
| 평가조건 | 50 rpm, 40 회전 |
| 세제용액 | 100 mL |
| 시험용기 | 250 mL의 끝이 덮힌 눈금 있는 실린더 |
ㄷ) 헹굼성 - 하기 표 4와 같은 세탁조건 세탁한 후, 헹굼조건에서 1, 2, 3 회의 헹굼을 하여 하기 표 5의 평가기준에 의해 평가하였다.
| 세탁조건 | 헹굼조건 | ||
| 세탁기 | LG 터보 드럼 10 ㎏ | 수량 | 68 Liter |
| 수량 | 58 Liter | 헹굼시간 | 1, 2, 3회 각각 5분씩 |
| 세제량 | 50 g | ||
| 의류 | 2.4 ㎏(수건 20 장) |
| 평가기준 | |
| A | 액면에 기포가 남아 있지 않은 경우 |
| B | 액면에 기포가 ½ 남아 있는 경우 |
| C | 액면전체에 기포가 남아 있는 경우 |
ㄹ) 투명도 - 세제용액 25 mL를 실험기기의 Cell에 채우고 Turbidimeter를측정하여 헹굼수의 투명도를 평가하였다. 세제 농도가 0.67 g/L가 되도록 하여 세탁수로 간주하고, 0.0455 g/L가 되도록 하여 헹굼수로 간주하고 헹굼수의 투명도를 평가하였다. 이때 측정값의 단위는 NTU이다(0.5 NTU 이하일 경우 투명한 상태로 봄, 물의 탁한 정도가 증가함에 따라 NTU도 증가하여 우유의 경우 1000 NTU 정도의 값을 나타냄). 이때, 조건은 하기 표 6과 같다.
| 평가기기 | Model 2100AN Laboratory Turbidimeter(HACH Company U.S.A) |
| 평가온도 | 20 ℃ |
| 세제농도 | 0.67 g/L |
| 세제용액 | 25 mL |
ㅁ) 찬물에서의 응고 정도 - 5 ℃의 찬물 200 mL를 비이커에 넣고, 세제 20 g을 한번에 넣고 30 분 경과 후에 12 메쉬(mesh)의 채로 걸러내어 남은 덩어리의 양을 측정하고 하기 표 7의 평가기준에 따라 평가하였다.
| 평가기준 | |
| A | 거의 남지않음 (5% 미만) |
| B | 조금 남음 (5~20%) |
| C | 많이 남음(20% 이상) |
| 구분 | 실시예 | 비교예 | ||||||
| 1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | |||
| 세정력 | 98 | 100 | 100 | 99 | 102 | 99 | ||
| 기포/소포성 | 세탁수 | 직후 | 37 | 38 | 65 | 52 | 48 | 43 |
| 60 초후 | 14 | 17 | 51 | 30 | 34 | 25 | ||
| 헹굼수 | 직후 | 7 | 8 | 15 | 13 | 10 | 9 | |
| 60 초후 | 0 | 1 | 8 | 5 | 3 | 2 | ||
| 헹굼성 | 1회 | B | B | C | B | B | B | |
| 2회 | A | A | B | B | B | A | ||
| 3회 | A | A | B | B | A | A | ||
| 탁도 (NTU) | 세탁수 | 0.15 | 0.22 | 147 | 154 | 0.27 | 0.24 | |
| 헹굼수 | 0.05 | 0.09 | 13 | 15 | 0.14 | 0.11 | ||
| 찬물에서의 응고 정도 | A | A | A | A | B | C | ||
| 분말의 흐름성 (제조물성) | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 불량 | 양호 |
상기 표 8을 통하여, 본 발명에 따라 저포성 비이온 계면활성제 5 내지 15 중량%, 알칼리 빌더 20 내지 70 중량%, 및 소금 5 내지 60 중량%를 필수 성분으로 포함하는 실시예 1 또는 2의 세제는 세정력, 세탁수 및 헹굼수의 기포/소포성, 및 헹굼성이 매우 우수하였다. 또한, 세탁수와 헹굼수의 탁도의 실험결과에서와 같이 세제가 물에 완전히 용해되어 투명도가 매우 우수하고, 찬물에서 응고물의 발생도 없으며, 제조된 제품의 흐름성(제조물성) 또한 우수함을 확인할 수 있었다.
반면, 저포성 비이온 계면활성제 20 중량%를 포함하는 비교예 3의 세제는 헹굼성도 다소 떨어지고, 제조 시 입자가 잘 형성되지 않아 제품흐름성이 낮았다. 또한 알칼리 빌더 80 중량%를 포함하는 비교예 4의 세제의 경우 헹굼성이 우수하고 제조가 양호하였으나, 과다한 알칼리 빌더의 사용으로 찬물에서의 응고물 생성이 많음을 확인할 수 있었다.
본 발명의 세제 조성물은 세탁에 우수한 세정력을 가지면서도 기포 생성이 적어 헹굼성이 우수할 뿐만 아니라, 동시에 찬물에서의 용해성이 매우 우수한 효과가 있다.
Claims (6)
- 세제 조성물에 있어서,a) 저포성 비이온 계면활성제 5 내지 15 중량%;b) 알칼리 빌더 20 내지 70 중량%; 및c) 소금 5 내지 60 중량%를 포함하는 세제 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 a)의 저포성 비이온 계면활성제가 하기 화학식 1 내지 6으로 표시되는 화합물의 군으로부터 1 종 이상 선택되는 화합물인 세제 조성물:[화학식 1]상기 화학식 1의 식에서,R1은 탄소수 10 내지 16의 알킬이고,n은 5 내지 15의 정수이며,[화학식 2]상기 화학식 2의 식에서,R2, 및 R3는 각각 독립적으로 탄소수 11 내지 18의 알킬이고,n은 5 내지 15의 정수이며,[화학식 3]상기 화학식 3의 식에서,R4는 탄소수 10 내지 16의 알킬이고,n은 5 내지 15의 정수이며,[화학식 4]상기 화학식 4의 식에서,R5는 탄소수 6 내지 12의 알킬이고,n은 5 내지 15의 정수이며,[화학식 5]상기 화학식 5의 식에서,R6는 탄소수 11 내지 17의 알킬이고,x는 1 또는 2의 정수이고,y는 0 또는 1의 정수이며,[화학식 6]상기 화학식 6의 식에서,R7은 탄소수 8 내지 16의 알킬이다.
- 제1항에 있어서,상기 b)의 알칼리 빌더가 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 탄산칼륨, 규산나트륨, 및 층상규산나트륨으로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 세제 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 세제 조성물이 음이온 계면활성제, 양이온 계면활성제, 및 양쪽성 계면활성제로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 계면활성제를 추가로 포함하는 세제 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 세제 조성물이 형광증백제, 효소제, 소포제, 표백제, 표면활성화제, 고분자, 및 향료로 이루어지는 군으로부터 선택되는 첨가제 0.2 내지 5 중량%를 추가로 포함하는 세제 조성물.
- 제1항에 있어서,상기 세제 조성물이 포타슘클로라이드(potassium chloride), 소듐설페이트(sodium sulfate), 소듐아세테이트, 구연산소다, 및 호박산소다로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 성분을 추가로 포함하는 세제 조성물.
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