KR100521780B1

KR100521780B1 - 섬유 유연제 조성물

Info

Publication number: KR100521780B1
Application number: KR1019980063333A
Authority: KR
Inventors: 김우재; 강윤석; 강주영; 김태성; 곽병찬
Original assignee: 주식회사 엘지생활건강
Priority date: 1998-12-31
Filing date: 1998-12-31
Publication date: 2006-03-14
Also published as: KR20000046635A

Abstract

본 발명은 섬유 유연제 조성물에 관한 것으로서, 이 조성물은 양이온성 유연 성분으로 400 내지 1,500의 분자량을 갖는 하기 화학식 1의 비스알킬에스테르 디암모늄염 화합물 및 유화분산 가용화제로 100 내지 200의 분자량을 갖는 하기 화학식 2의 폴리글리콜 에테르를 포함한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

(상기 식에서, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 탄소수 8 내지 22의 포화 또는 불포화된 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 알케닐기를 나타내며, A는 CH₂- 또는 COO-, CONH- 결합기를 나타내고, M은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이거나 OH기, 벤질기를 나타내며, Y는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 알케닐기, (CH₂CH₂O)_r-기(여기서 r은 1 내지 30의 정수)를 나타내며, m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수를 나타내고, R₃는 탄소수 1 내지 8의 정수를 나타내고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며, 단 p + q가 1 내지 3이다.)

이 조성물은 생분해성이 우수하고, 고유연 효과 및 반발 탄성, 정전기 방지 효과가 우수하다. 또한, 본 발명의 섬유 유연제 조성물은 우수한 유화 분산 안정성 및 경시 물성 안정성을 갖는다.

Description

섬유 유연제 조성물

[산업상 이용 분야]

본 발명은 섬유 유연제 조성물에 관한 것으로서, 상세하게는 생분해성이 우수하고, 각종 섬유에 대해 흡착성이 뛰어난 섬유 유연제 조성물에 관한 것이다.

[종래 기술]

일반적인 가정용 섬유 유연제의 양이온성 유연성분으로서는 미국 유화학 협회지 JAOCS 61, 367(1984) 및 65, 1682(1988)에서 보고된 바 있는 양이온성의 디알킬디메틸 암모늄염과 디알킬아미도 이미다졸리늄염, 디알킬아미도 암모늄염 등이 가장 많이 사용되고 있다. 디알킬디메틸 암모늄염, 디알킬아미도 이미다졸리늄염, 디알킬아미도 암모늄염 등의 양이온 계면활성제는 고유연 효과와 정전기 방지 효과가 우수한 특성이 있다. 그러나 이러한 디알킬디메틸 암모늄염 및 디알킬아미도 이미다졸리늄염, 디알킬아미도 암모늄염 등의 양이온 계면활성제들은 수분산 용해성 및 유화 분산 안정성이 불량하여 경시 점도가 상승하거나 겔화됨으로서 제품의 품위를 손상하는 경우가 많으며 특히 생분해성이 좋지 않다는 문제가 있다.

이에 따라 90년대 이후에는 수분산 용해성 및 유화 분산 안정성이 우수하고, 생분해성이 향상된 디알킬에스테르 암모늄염, 디알킬에스테르 이미다졸리늄염, 디알킬아미도에스테르 암모늄염 및 디알킬베타인에스테르 암모늄염 등이 환경친화적인 섬유유연제 제품의 양이온성 유연성분으로서 널리 사용되고 있다(Tenside surf. Det., 30, 186(1993)). 그러나 이러한 디알킬에스테르 암모늄염, 디알킬에스테르 이미다졸리늄염, 디알킬아미도에스테르 암모늄염 및 디알킬베타인에스테르 암모늄염 등의 양이온 계면활성제들은 각종 섬유에 대한 흡착력이 미흡하여 낮은 농도에서는 유연 효과나 정전기 방지 효과가 현저히 저하되는 문제점이 있다. 또한, 30 중량% 이상의 고농도품에서는 유화 분산 안정성이 현저히 불량해지고 흡착력도 급격히 감소되는 문제점이 있다.

미국 특허 제 5,427,697 호에는 비스디알킬에스테르 이미다졸리늄염을 20 내지 80 중량%를 포함하는 생분해성이 향상된 섬유 유연제 조성물이 기재되어 있다. 상기 조성물은 저온에서의 수분산 용해성이 향상되어 고농도품의 조성물로서는 적합하지만 20 중량% 미만의 저농도품의 섬유 유연제에서는 유연 성분의 주성분으로 사용하기 어렵다. 또한, 20 내지 40 ppm의 낮은 농도로 섬유 유연 처리를 할 경우에는 흡착력이 미흡하여 유연 효과 및 정전기 방지 효과가 부족해지는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 생분해성이 우수하며, 낮은 섬유 유연 처리 농도에서도 고유연 효과 및 정전기 방지 효과를 섬유에 부여할 수 있는 섬유 유연제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 넓은 온도 범위에서도 유화 분산 안정성이 우수한 저농도품 또는 고농도품의 섬유 유연제 조성물을 제공하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양이온성 유연 성분으로 400 내지 1,500의 분자량을 갖는 하기 화학식 1의 비스알킬에스테르 디암모늄염 화합물; 및 유화분산 가용화제로 100 내지 200의 분자량을 갖는 하기 화학식 2의 폴리글리콜 에테르를 포함하는 섬유 유연제 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

(상기 식에서, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 탄소수 8 내지 22의 포화 또는 불포화된 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 알케닐기를 나타내며, A는 CH₂- 또는 COO-, CONH- 결합기를 나타내고, M은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이거나 OH기, 벤질기를 나타내며, Y는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 알케닐기, (CH₂CH₂O)_r-기(여기서 r은 1 내지 30의 정수)를 나타내며, m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수를 나타내고, R₃는 탄소수 1 내지 8의 정수를 나타내고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며, 단 p + q가 1 내지 3이다)

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 섬유 유연제 조성물은 양이온성 유연 성분으로 하기 화학식 1의 분자량이 400 내지 1,500인 비스알킬에스테르 디암모늄 화합물 2 내지 60 중량%와 유화 분산 가용화제로 화학식 2로 표기되는 분자량이 100 내지 200인 폴리글리콜 에테르 0.5 내지 30 중량%를 포함한다.

[화학식 1]

[화학식 2]

본 발명의 섬유 유연제 조성물에 양이온성 유연 성분으로 포함되는 상기 화학식 1의 비스디알킬에스테르 암모늄염 화합물은 디아민과 고급 지방산 및 클로로알콜 화합물의 반응으로부터 유도된 화합물이다. 이 비스디알킬에스테르 암모늄염 화합물은 에스테르 결합기가 분자 내에 최소 1개 이상 존재함으로서 쉽게 미생물에 의해 생분해될 수 있다. 또한, 분자 내 비스 결합으로 인하여 2가의 양이온성을 보유함으로서 각종 섬유에 의해 정전기적 흡착력이 상승하게 되고 양호한 수분산 용해성을 나타내게 됨으로서 종래의 약 45 ppm의 섬유 유연 처리 농도로 사용되는 1가의 양이온성 유연 성분들 보다 현저히 낮은 20 내지 40 ppm의 섬유 유연 처리 농도에서도 우수한 반발탄성력을 갖는 고유연 효과를 발휘한다. 동시에 저습도하에서도 우수한 정전기 방지 효과를 발휘한다.

본 발명의 섬유 유연제 조성물에 있어서, 양이온성 유연 성분으로 화학식 1의 비스디알킬에스테르 디암모늄염 화합물은 2 내지 60 중량%로 함유하는 것이 좋으나 가장 적절하게는 저농도품의 섬유 유연제의 경우 2.5 내지 7 중량%의 것이 바람직하고 고농도품의 경우에는 12 내지 45 중량%의 것이 바람직하다. 또한 분자량이 400 내지 1,500인 화합물, 바람직하게는 550 내지 1,200의 범위인 것이 물성 안정성 및 적절한 성능을 발휘하게 된다. 만약 분자량이 400 미만인 경우에는 각종 섬유에 대한 흡착력이 급격히 감소하게 되어 유연 효과 및 정전기 방지 효과가 불량해지므로 제품으로서의 가치를 상실하게 된다. 또 분자량이 1,500을 초과하는 경우에는 섬유에 대한 흡착력은 향상되지만 섬유에 대한 감촉이 나빠지고 섬유의 황변이나 변색을 일으키는 원인이 되므로 좋지 않게 된다.

또한, 본 발명의 양이온성 유연 성분의 유화 분산 안정화제로서 폴리글리콜 에테르 화합물은 넓은 온도 범위에서 경시 물성 안정성을 부여하고 특히 저온하에서 빙결 안정성을 향상시킬 뿐만 아니라, 헹굼시 양이온성 유연 성분의 균일 분산성을 향상시켜 섬유에의 흡착력을 향상시키는 상승 효과를 발휘한다.

본 발명의 유화 분산 가용화제로서 화학식 2의 폴리글리콜 에테르 화합물을 0.5 내지 30 중량%를 함유하는 것이 바람직하지만 더욱 양호하게는 1 내지 25 중량%의 것이 적절하다. 만약 0.5 중량% 미만으로 함유하는 경우에는 유화 분산 안정성이 현저히 저하되고 저온하에서 빙결되거나 겔화가 발생되어 제품에 치명적인 손상을 야기시키는 원인이 되며, 또한 30 중량%를 초과하는 경우에는 제품의 취기가 나빠지고 생분해성을 오히려 감소시키게 되므로 본 발명의 목적에 적합하지 않게 될 뿐만 아니라 제품의 품위에도 좋지 않은 영향을 주게 된다.

이와 같이, 본 발명의 섬유 유연제 조성물은 화학식 1 및 화학식 2의 화합물을 필수적으로 함유함에 따라 양이온성 유연 성분의 함량이 2 내지 10 중량%의 저농도품과 10 내지 60 중량%인 고농도품의 경시 물성 안정성이 우수한 섬유 유연제 제공이 용이하다. 또한, 본 발명의 섬유 유연제 조성물은 우수한 흡착 특성 및 비스 결합으로 인하여 20 내지 40 ppm 이하의 낮은 섬유 유연 처리 농도에서도 섬유에 반발 탄성이 우수한 고유연 효과와 정전기 방지 효과가 현저히 발휘될 수 있으며, 특히 에스테르 결합기가 수중에서 쉽게 미생물에 의해 생분해가 일어나므로 환경 친화적인 가정용 섬유 유연제이다.

또한, 본 발명에 있어서는 본 발명 이외의 구성 성분으로서 유연 효과 및 정전기 방지 효과를 상승시킬 목적으로 공지의 양이온성 유연 성분 중 분자 내에 1개 이상의 에스테르 결합기를 갖는 생분해성이 우수한 디알킬에스테르 암모늄염 또는 디알킬에스테르 이미다졸리늄염, 디알킬아미도에스테르 암모늄염 등의 화합물을 소량 함유할 수 있다. 이러한 화합물은 생분해성에 영향을 주지 않고 우수한 흡착력 및 유화 분산 안정성에 영향을 주지 않는 범위 내에서 제한적으로 소량 혼합하여 사용 가능하다.

또한 넓은 온도 범위에서 제품의 경시 물성 안정성을 더욱 향상시킬 목적으로 일반적으로 널리 사용되는 비이온성 계면활성제나 양성 이온 계면활성제도 유화 분산 안정화제로서 본 발명의 목적에 영향을 주지 않는 범위 내에서 소량 혼합 사용 가능하다. 그 외에도 이소프로필알콜 및 에탄올 등의 저급 또는 고급 알콜류 및 글리콜류, 글리세린류 등의 용제가 가용화제로서 소량 사용 가능하다. 그 밖에 제품의 품위를 향상시킬 목적으로 수용성 염료와 향료, 이노치아졸글리논계 방부제, pH 및 점도 조절제, 색상 안정화제, 트리클로산 등의 살균 성분 등의 화합물도 극소량 사용될 수 있지만 본 발명의 목적이나 제품의 경시 물성안정성 등에 영향을 주지 않는 범위이내라야 한다.

[실시예]

이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명하지만 이들 실시예로서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 5)

하기 표 1에 나타낸 조성물의 각 구성 성분을 혼합하여 저농도품의 일반형 섬유 유연제 조성물을 제조하였다.

* 주: 1) EO-3: 에틸렌옥사이드 3몰 부가 화합물임.

2) 비이온성 계면활성제: 공지의 유화 분산제 용도의 계면활성제로서 지방산 에스테르의 에틸렌옥사이드 부가물, 지방알콜에테르의 에틸렌옥사이드 부가물, 솔비탄 지방산 에스테르 또는 그것의 에틸렌옥사이드 부가물형 및 알킬폴리글리코사이드 등의 화합물임.

3) 양성 계면활성제: 공지의 유화 분산제 용도의 양성 이온 계면활성제로서 알킬아미노 베타인이나 알킬아미노옥사이드 등의 화합물임.

4) 용제: 공지의 가용화제 용도의 용제로서 이소프로필알콜 및 에탄올 등의 저급 알콜류와 글리콜류, 글리세린 등의 화합물임.

5) 기타 첨가제: 공지의 유기 또는 무기 염류, 이노치아졸글리논계 등의 방부제, 트리클로산(Ciba Specialty Chemicals 사제) 등의 살균 성분, FD&C Blue No.1 등의 수용성 염료 및 향료, 색상 안정화제, 형광 증백제 등의 화합물임.

(실시예 7 내지 12 및 비교예 6 내지 10)

하기 표 2에 나타낸 조성물의 각 구성 성분들에 대하여 고농도품의 농축형 섬유 유연제 조성물을 제조하였다.

* 주: 1) EO-5: 에틸렌옥사이드 5몰 부가 화합물임.

5) 기타 첨가제: 공지의 유기 또는 무기계 염류, 이노치아졸글리논계 등의 방부제, 트리클로산(Ciba Specialty Chemicals 사제) 등의 살균 성분, FD&C Blue No.1 등의 수용성 염료 및 향료, 색상 안정화제, 형광 증백제 등의 화합물임.

상기 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지 10의 방법으로 제조된 조성물에 대하여 유연 처리 후의 각 섬유의 유연성 및 반발탄성과 정전기 방지성을 비교 시험하였으며 동시에 유화 분산 안정성 및 경시물성 안정성과 각 조성물에 대한 생분해성 시험을 하기와 같이 실시하였다.

(1) 유연성 및 반발 탄성 시험 방법

① 유연성 시험 방법

시판 100 % 면 타올을 일반 세제로서 세탁기로 5회 반복 세탁한 후 탈수 건조한 것을 실시예 1-12 및 비교예 1-10의 각 조성물로 양이온성 유연 성분의 순물질 함량이 25 ppm, 35 ppm의 각 처리 농도로 희석시킨 헹굼물에 넣어 섬유 유연 처리를 한 다음 24시간 자연 건조한 후 숙련된 패널(panelist)로 하여금 5점 척도로서 관능 평가 시험을 실시하고 이것을 3회 이상 반복하여 그 평균값으로서 유연 효과를 평가하였다. 평가 판정 기준은 하기 표 3에 나타내었으며, 그 결과를 하기 표 8 내지 9에 나타내었다.

② 반발 탄성 시험 방법

상기 유연성 시험과 동일하게 섬유 유연 처리를 한 면 타올 10장을 24시간 자연 건조 후, 20 ℃, 60 % 상대 습도의 항온 항습 조건에서 동일한 형태로 쌓아, 24시간 동안 방치시킨 후, 30분 동안 1 ㎏의 하중을 가한 후 5분 후에 회복된 타올의 높이를 측정하고, 이것을 3회 이상 반복하여 그 평균값으로서 반발 탄성 효과를 평가하였다. 평가 판정 기준은 하기 표 3에 나타내었으며, 그 결과를 하기 표 8 내지 9에 나타내었다.

(2) 정전기 방지 시험

① 마찰 대전압 측정

KS K-0905의 염색 견뢰도 시험용 백폴리에스테르(PET)포 및 백나일론포(한국 의류 시험 연구원 제작)를 실시예 1-12 및 비교예 1-10의 조성물로 양이온성 유연 성분의 순물질 함량이 30 ppm의 각 처리농도로서 희석시킨 헹굼물에 넣어 섬유 유연처리를 한 후 24시간 20 ℃ × 40 % 상대 습도 조건으로 컨디셔닝시킨 다음 일본 DAIEI KAGAKU사제, Rotary Static Tester 시험기를 이용하여 KS K-0555B법에 따라 마찰 대전압을 3회 이상 반복 측정하여 그 평균값을 계산하였다. 평가 판정 기준을 하기 표 4에 나타내었으며, 그 결과를 표 8 내지 9에 나타내었다.

② 반감기 측정

상기 마찰 대전압 측정의 시험 조건과 동일하게 섬유 유연처리한 것을 스위스 Rothechilds 사제, Static Voltmeter 시험 기기를 이용하여 KS K-0555C법에 따라 정전하 누설 속도를 반감기로서 3회 이상 반복 측정하여 그 평균값을 계산하였다. 평가 판정 기준은 하기 표 5에 나타내었으며, 그 결과를 하기 표 8 내지 9에 나타내었다.

(3) 유화 분산 안정성 및 경시 물성 안정성 시험

실시예 1-12 및 비교예 1-10의 조성물을 초기 농도 100 cps 이하로 제조한 후, 각 온도별 경시에 따른 유화 분산 안정성을 관능 시험에 의해 평가하고 동시에 저온 하에서 -15 ℃ ×12시간, 3회 빙결후의 해빙 점도를 측정하여 경시 물성 안정성을 평가하였다. 평가 판정 기준은 하기 표 6에 나타내었으며, 그 결과를 하기 표 8 내지 9에 나타내었다.

4) 생분해성 시험

실시예 1-12 및 비교예 1-10의 조성물 5 ppm과 무기영양 염류 및 하수 처리장의 2차 방류수를 1 ℓ당 1 ㎖로서 초기 농도로 조성한 후 OECD 301D 클로즈드 바틀 테스트(Closed Bottle Test) 시험 방법(OECD Guideline for Testing of chemicals(1993))에 따라 BOD 인큐베이터내에서 20 ℃, 28일간 최종 생분해도를 측정하고 생분해 용이성(Readily Biodegradable) 여부를 평가하였다. 평가 판정 기준은 하기 표 7에 나타내었으며, 그 결과를 하기 표 8 내지 9에 나타내었다. 하기 표 7에서 패스 레벨(Pass level)이란 OECD 301D 생분해성 방법에 있어서, 28일 후에 생분해도가 60 % 이상인 경우에는 생분해가 된다고 판정하는 기준을 말한다.

상기와 같은 각 시험 방법으로 본 발명의 각 실시예에 대하여 시험한 평가 결과를 하기 표 8 내지 9에 각각 나타내었다.

상기 본 발명의 실시예의 각 조성물에 대하여 시험한 표 8 및 9의 비교 시험 결과, 본 발명의 실시예 조성물 1 내지 6 및 7 내지 12는 각 비교예의 조성물과 비교하여 생분해성이 우수할 뿐만 아니라 고유연 효과 및 반발 탄성, 정전기 방지 효과를 현저히 발휘한다. 또한, 본 발명의 섬유 유연제 조성물은 우수한 유화 분산 안정성 및 경시 물성 안정성을 유지함을 확인하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 섬유 유연제 조성물은 생분해성이 우수하고, 고유연 효과 및 반발 탄성, 정전기 방지 효과가 우수하다. 또한, 본 발명의 섬유 유연제 조성물은 우수한 유화 분산 안정성 및 경시 물성 안정성을 갖는다. 따라서 본 발명에 의한 저농도품 및 고농도품의 섬유 유연제 조성물은 낮은 섬유 유연 처리 농도에서도 우수한 성능과 제품 안정성 및 생분해성을 발휘하므로 신규한 상품 가치의 또 다른 기회의 제공 가능성이 매우 높을 것으로 생각된다.

Claims

양이온성 유연 성분으로 400 내지 1,500의 분자량을 갖는 하기 화학식 1의 비스알킬에스테르 디암모늄염 화합물; 및

유화분산 가용화제로 100 내지 200의 분자량을 갖는 하기 화학식 2의 폴리글리콜 에테르

를 포함하는 섬유 유연제 조성물:

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 식에서, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 탄소수 8 내지 22의 포화 또는 불포화된 직쇄 또는 측쇄 알킬 또는 알케닐기를 나타내며, A는 CH₂- 또는 COO-, CONH- 결합기를 나타내고, M은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이거나 OH기, 벤질기를 나타내며, Y는 탄소수 1 내지 20의 알킬기 또는 알케닐기, (CH₂CH₂O)_r-기(여기서 r은 1 내지 30의 정수)를 나타내며, m 및 n은 각각 독립적으로 1 내지 4의 정수를 나타내고, R₃는 탄소수 1 내지 8의 정수를 나타내고, p 및 q는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이며, 단 p + q가 1 내지 3이다.
제 1 항에 있어서,

상기 화학식 1의 비스알킬에스테르 디암모늄염 화합물의 함량은 전체 섬유 유연제 조성물 중량에 대하여 2 내지 60 중량%인 섬유 유연제 조성물.
제 1 항에 있어서,

상기 화학식 2의 폴리글리콜 에테르 화합물의 함량은 전체 섬유 유연제 조성물 중량에 대하여 0.5 내지 30 중량%인 섬유 유연제 조성물.