KR100572002B1 - 세탁 세제 조성물의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁 세제 조성물의 제조 방법에 관한 것으로서, 이 제조 방법은 50 내지 150 ℃에서 세정 성분인 비이온 계면활성제에 유연 성분인 양이온 계면활성제를 첨가하고 완전히 분산시키는 단계를 포함한다. 이 제조 방법으로 제조된 세탁 세제 조성물은 섬유 유연 효과 및 정전기 방지 효과가 매우 우수하다.

Description

세탁 세제 조성물의 제조 방법

[산업상 이용 분야]

본 발명은 세탁 세제 조성물의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 유연 효과 및 정전기 방지 효과가 우수한 세탁 세제 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

[종래 기술]

일반적으로 의류의 유연 처리 방법으로는 의류의 세탁과정 중 마지막 헹굼시 액체 또는 분말 상태의 섬유 유연제를 투입하거나 또는 의류 건조기 내에 부직포, 쉬트(sheet) 등으로 제형화된 섬유 유연제를 투입하여 유연 효과를 얻는 방법 등이 있다. 특히 저온 세탁 및 자연 건조 방식의 세탁 방법에서는 헹굼 단계에서 투입되는 액상의 섬유 유연제가 주로 사용되고 있다.

그러나 액상형의 섬유 유연제는 유연 성능의 우수함, 좋은 향취 등의 장점을 가지고 있으나, 마지막 헹굼시에 투입하여야 하는 불편이 따르며 세제와 동시에 사용하였을 경우에는 유연 성분인 양이온 계면활성제 또는 양성 이온 계면활성제가 세제 중의 음이온 계면활성제와의 상호 작용으로 인하여 세정력 및 유연 효과가 모두 현저히 감소되는 단점이 있다. 따라서 이러한 문제점이 없는 섬유 유연 효과를 나타내는 양이온 계면활성제 함유 세제에 대한 연구가 진행되어 왔다.

이러한 선행기술로는 미국 특허 제 3,862,058 호, 미국 특허 제 4,062,647 호, 미국 특허 제 4,472,287 호, 영국 특허 제 2,160,886 호, 유럽 특허 제 0 011 340 호, 영국 특허 제 2 206 902 호, 유럽 특허 제 0 376 398 호 및 미국 특허 제 4,659,496 호 등이 있다. 상기 특허에 기재된 기술은 첫째, 주로 음이온 계면활성제인 세정 성분에 양이온 계면활성제 또는 양성 이온 계면활성제와 벤토나이트를 혼합, 입자화하는 방법과 유연 효과를 갖는 특수한 형태의 실리콘 오일 등을 사용하여 유연 효과를 부여하는 방법이다. 둘째, 저온에서 세제에 용해되지 않는 유연 성분을 부직포로 포장하여, 이를 세척이 종료된 후 의류건조기에 의류와 동시에 투입하여 의류건조기의 건조시 열에 의해 유연 성분인 물불용성 양이온 계면활성제 또는 양성 이온 계면활성제가 용해되어 의류에 흡착, 유연 효과가 발휘되도록 설계된 특수한 형태의 섬유 유연 효과를 나타내는 세제 등에 관한 기술이다.

이상과 같은 섬유 유연 효과를 나타내는 세제는 이온 교환력을 가진 벤토나이트를 사용하여 벤토나이트-양이온 계면활성제의 결합체를 형성하여 음이온 계면활성제와 양이온 또는 양성 이온 계면활성제간의 결합체 형성을 줄여 세정력 및 유연 효과의 감소를 최소화하는 특징을 갖고 있다. 그러나 세정액 중에서 음이온 계면활성제와 양이온 및 양성 이온 계면활성제간의 상호 악영향을 근본적으로 방지하는 것은 불가능하다. 또한, 불용성 물질인 벤토나이트의 유효 함유량이 10 중량% 이상으로서 가격 상승 및 의류에 흡착시 오염으로 작용하는 등의 문제점이 있다. 또한 양이온 및 양성 이온 계면활성제 대부분은 저온에서 용해성 및 분산성이 나빠 고온 세탁 및 의류 건조기 사용시는 유연 효과가 발휘되나, 저온 세탁 및 자연 건조 방식의 세탁 조건에서는 세척 및 유연 성능이 발휘되기는 어렵다. 또한 유연 효과를 가진 실리콘 오일은 그 효과에 있어서 양이온 계면활성제나 양성 이온 계면활성제에 미치지 못하며 가격 또한 고가라는 단점이 있다.

최근에는 상기의 문제점을 갖지 않는 섬유 유연제 함유 세제를 개발하기 위하여 주 세정 성분인 비이온 계면활성제와 유연 성분인 양이온 계면활성제와의 상호 작용을 방지하여 섬유 유연 및 대전 방지 효과를 향상시켜 섬유 유연 효과를 나타내는 세제를 개발하였다. 그러나 분말상의 양이온 계면활성제 자체의 용해성이 나빠 세탁시나 건조 후 의류에 흰가루가 잔존할 수가 있고, 완전히 용해되지 않아서 투입량 만큼의 유연 효과와 정전기 방지 효과가 나타나지 않는다. 또한 유연 효과를 증대시키기 위하여 양이온 계면활성제를 증량할 경우에는 상대적으로 원료비를 상승시키는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 용해성이 매우 우수하여 충분한 유연 효과 및 정전기 방지 효과를 나타내는 세탁 세제를 제조할 수 있는 세탁 세제 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 세척력이 매우 우수한 세제를 제조할 수 있는 세탁 세제 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 경제적인 세탁 세제 조성물을 제조할 수 있는 세탁 세제 조성물의 제조 방법을 제공하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 50 내지 150 ℃에서 세정 성분인 비이온 계면활성제에 유연 성분인 양이온 계면활성제를 첨가하고 분산시키는 단계를 포함하는 세탁 세제의 제조 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 분말상의 양이온 계면활성제를 비이온 계면활성제에 온도를 가하면서 완전히 분산시켜서 세제를 제조할 경우에 용해성이 매우 높아지게 되고, 이에 따른 충분한 유연 효과 및 정전기 방지 효과를 나타내게 되며 세척력 또한 우수함을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 세탁 세제를 제조하는 방법은 다음과 같다. 50 내지 150 ℃에서, 세정 성분 및 액상 결합 성분인 비이온 계면활성제에 유연 성분인 하기 화학식 1을 갖는 양이온 계면활성제를 첨가하여 양이온 계면활성제를 비이온 계면활성제 내에 완전히 분산시킨다.

첨가 공정을 50 내지 150 ℃, 바람직하게는 50 내지 120 ℃의 높은 온도에서 실시하므로 양이온 계면활성제를 비이온 계면활성제에 완전히 분산시킬 수 있다. 첨가 공정의 온도가 50 ℃ 미만인 경우에는 양이온 계면활성제가 비이온 계면활성제에 완전하게 분산되지 않는다. 또한, 150 ℃의 온도면 양이온 계면활성제가 비이온 계면활성제에 충분히 분산되므로, 온도를 더 이상 증가시키는 것은 경제적이지 못하며, 사용 화합물이 모두 분해될 수 있어서 바람직하지 않다.

[화학식 1]

(상기 식에서, R₁ 및 R₂는 탄수소 10 내지 28의 알킬기 또는 알케닐기로부터 독립적으로 선택된다.)

상기 비이온 계면활성제로는 탄소수 8 내지 20개의 알킬기에 4 내지 20몰의 에틸렌 옥사이드를 부가시킨 알킬폴리옥시에탄올(R-CHCH₂O(CH₂OCH₂O)_nH(R: 탄소수 8 내지 20의 알킬기, n: 1 내지 20의 정수)) 또는 탄소수 8 내지 20개의 알킬 페놀기에 4 내지 20몰의 에틸렌 옥사이드를 부가시킨 알킬페놀폴리옥시에탄올(R-C₆H₆-CH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nH(R: 탄소수 8 내지 20의 알킬기, n: 1 내지 20의 정수))를 사용할 수 있다.

비이온 계면활성제의 양은 전체 세탁 세제 조성물 중량에 대하여 10 내지 40 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 비이온 계면활성제를 10 중량% 미만으로 사용하는 경우 분산된 양이온 계면활성제의 입자들간의 결합을 충분히 이루지 못하여 분진 및 유동성이 나빠지고, 세정력이 저하되며, 40 중량%를 초과하는 경우에는 액상 성분의 과다로 인해 입자 표면이 습윤되어 분체 유동성이 떨어지게 된다. 상기의 비이온 계면활성제들이 본 발명에서 사용되었으나, 다른 비이온 계면활성제가 발명의 사용에 부적절한 것은 결코 아니다.

유연 성분으로 사용되는 양이온 계면활성제는 2개의 메틸기와 2개의 장쇄 알킬기를 갖는 상기 화학식 1의 4급 암모늄염을 사용하는 것이 바람직하다. 대부분의 양이온 계면활성제가 액상이며 분말상으로의 건조가 어려운데 반하여, 하기 화학식 1의 4급 암모늄염을 사용하면, 분말화가 용이한 장점을 갖고 있어 세탁시 섬유의 표면에 흡착되어 유연 효과 및 정전기 방지 효과가 있다.

양이온 계면활성제의 사용량은 전체 세탁 세제 조성물 중량에 대하여 1 내지 20 중량%가 바람직하다. 양이온 계면활성제의 사용량이 1 중량% 미만인 경우 유연 및 정전기 방지 효과가 미약하며, 20 중량%를 초과하는 경우에는 양이온 계면활성제이 가격이 고가이므로 제조원가의 상승을 초래한다.

이상에서 사용된 비이온 계면활성제 : 양이온 계면활성제의 비율은 중량비로 1 : 2 내지 40 : 1이 바람직하다. 비이온 계면활성제/양이온 계면활성제가 1/2보다 작은 경우에는 양이온 계면활성제가 비이온 계면활성제에 잘 분산이 되지 않고, 비이온 계면활성제/양이온 계면활성제가 40/1보다 크면, 양이온 계면활성제가 소량 사용되므로 충분한 유연 효과를 나타내지 못하게 되는 단점이 있다.

비이온 계면활성제와 양이온 계면활성제의 결합을 촉진하기 위하여, 결합 응고제를 상기 분산물에 더욱 첨가할 수 도 있다. 결합 응고제는 비이온 계면활성제에 용해된 상태로 입자에 흡수되어 입자의 결합력 및 강도를 증가시키는 역할을 한다. 이러한 결합 응고제로는 일반적으로 세탁 제제를 제조하는데 사용되는 것은 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로 폴리에틸렌글리콜(OH(CH₂CH₂O)_nH(분자량 1,000 내지 25,000)) 또는 폴리프로필렌글리콜(HO(CH₂CH₂CH₂O)_nH(분자량 1,000 내지 25,000))을 사용할 수 있다. 결합 응고제의 사용량은 전체 세탁 세제 조성물 중량에 대하여 0.5 내지 10 중량%가 바람직하다. 비이온 계면활성제에 용해된 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜이 0.5 중량% 미만이면 입자의 형성이 어렵고, 10 중량%를 초과하게 되면 성장된 입자의 경도가 높아져 용해성이 나빠지게 되어 세정력의 저하를 가져올 수 있다. 또한 폴리에틸렌글리콜 및 폴리프로필렌글리콜의 평균 분자량은 1,000 내지 25,000의 것이 바람직한데 1,000 미만일 경우는 비이온 계면활성제의 응고 작용이 미약하고, 25,000을 초과하는 경우에는 용해성이 나빠지는 단점이 있다.

또한, 계면활성제의 세정 능력을 향상시키기 위하여 빌더(builder)를 더욱 첨가할 수 도 있다. 빌더는 세제의 수소 이온 농도를 높여 세척력을 증가시키며, 비이온 계면활성제를 흡수하여 슬러리를 입자화할 수 있도록 하는 효과를 나타낸다. 이러한 빌더로는 상기한 효과를 얻을 수 있으면 어떠한 것도 사용할 수 있으며, 그 대표적인 예로 탄산나트륨, 탄산칼륨, 백토, 제올라이트 등의 무기성 분말을 단독 혹은 혼용하여 사용이 가능하다. 빌더의 사용량은 전체 세탁 세제 조성물 중량에 대하여 10 내지 60 중량%가 바람직하다. 빌더를 10 중량% 미만으로 사용하였을 때에는 세척액의 수소 이온 농도가 낮아져 충분한 세정력을 나타내지 못하고, 60 중량%를 초과하여 사용시는 입자의 형성이 어려워지는 단점이 있다.

빌더 성분을 상기 분산물에 첨가하는 방법은 일반적인 혼합 방법은 어떠한 방법도 사용 가능하다. 일반적으로 사용되는 혼합 방법은 빌더 성분을 혼합기에 첨가하고, 이 혼합기에 분산물을 첨가하여 혼합하는 방법이다. 혼합기로는 고속회전 조립기(Vertical High Speed Mixer(일본 Fukae사), Schugi Mixer(네덜란드 Schugi 사) 또는 뢰디게 혼합기(Loedige Mixer(독일 Loedige사)를 사용할 수 있다.

이와 같이, 계면활성제와 빌더를 균일하게 혼합하여 슬러리 상을 만들고, 유동 보조제를 상기 슬러리 상에 첨가하고, 혼합하여 섬유 유연 효과가 있는 세탁 세제 조성물을 제조한다. 유동 보조제로는 분말 제올라이트 등이 사용될 수 있다. 유동 보조제는 전체 세탁 세제 조성물 중량에 대하여 10 내지 60 중량%를 사용함이 바람직하다. 유동 보조제의 사용량이 10 중량% 미만일 경우는 비이온 계면활성제가 흡수된 양이온 계면활성제 입자의 표면에 도포된 유동 보조제의 절대량이 부족하여 흐름성이 나빠지고, 60 중량%를 초과하는 경우에는 입자의 크기가 작아져 유동성이 나빠지며, 분진의 발생으로 작업성이 떨어지는 단점이 있다.

유동 보조제와 혼합한 후, 기타 첨가제를 더욱 첨가할 수 도 있다. 본 발명에서 사용되는 기타 첨가제로는 향, 형광 증백제(스틸벤계, 비페닐계, 파라핀계, 푸마린계, 퀴놀론계), 효소(프로테아제, 아밀라아제, 리파아제, 셀룰라아제) 또는 기포 조절제를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 기타 첨가제의 총 함량은 전체 세탁 세제 조성물 중량에 대하여 0.3 내지 10 중량%를 사용함이 바람직하다. 첨가제의 사용량이 0.3 중량% 미만인 경우에는 첨가제 각각의 발현 성능이 어려우며, 10 중량%를 초과하는 경우에는 제조 원가의 상승을 초래하여 비경제적이다.

[실시예]

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예 및 비교예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1 내지 5)

50 ℃ 이상으로 가열하면서, 하기 표 1에 나타낸 조성비로 세정 성분 및 액상 결합 성분인 비이온 계면활성제에 결합응고제인 폴리에틸렌글리콜과 유연성분인 양이온 계면활성제 분말을 투입하고, 양이온 계면활성제를 비이온 계면활성제에 완전하게 분산시켰다. 이 분산물을 분쇄기가 장착된 고속회전 조립기(Vertical High Speed Mixer, 일본 Fukae사)에 투입하고, 빌더 성분인 탄산나트륨을 투입하고, 균일하게 혼합하여 슬러리 상을 만들었다. 이 슬러리에 유동 보조제로서 분말 제올라이트를 투입하고, 분말 제올라이트를 분쇄하면서, 혼합하여 슬러리 표면에 유동 보조제를 도포하였다. 최종 생성물에 기타 첨가제인 향 및 효소를 투입하여 균일하게 혼합하여 섬유 유연 효과를 나타내는 분말 세제를 제조하였다.

(대조예 1)

가열하지 않고, 상온에서 비이온 계면활성제에 양이온 계면활성제를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

(비교예 1)

가열하지 않고, 양이온 계면활성제를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[표 1]

(단위: 중량%)

표 1에서,

¹⁾ C₁₂인 알파 올레핀 술폰산 나트륨과 C₁₄인 알파 올레핀 술폰산 나트륨을 7 :3 중량비로 혼합하여 사용하였다.

²⁾ 알킬에톡실레이트(C₁₂), 에틸렌옥사이드 평균 7몰 부가, 상품명 AE-7, 일칠화학)

³⁾ 디메틸시스테아릴암모늄클로라이드(Arosurf TA101, 미국 Sherex사)

⁴⁾ 평균 분자량 8000

5) 기타 첨가제는 효소, 향, 기포 조절제, 형광 증백제, 물 등

실험예: 본 발명에 따른 분말 세제의 물성 실험

실시예 1 내지 5, 대조예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 분말 세제를 다음과 같은 조건하에서 그 성능을 평가하였다.

1) 세정력

상기의 실시예 1 내지 5, 대조예 1 및 비교예 1의 방법으로 제조된 분말 세제를 다음과 같은 조건의 세척력 시험을 실시하였으며, 측정 결과를 표 2에 나타내었다.

세척기기: 터그-오-토미터(Terg-O-Tometer)

세정온도: 20 ℃

세척수: 경도 40 ppm Ca²⁺, 10 ppm Mg²⁺

욕비: 4.5 g, 오염포/1 ℓ 세정수

오염포: EMPA(인공오염포 회사, 스위스) Art No. 101(올리브유, 카본블랙/면)

세제농도: 0.67 g/ℓ

2) 섬유유연 효과

상기 실시예 1 내지 5, 대조예 1 및 비교예 1에서 제조된 섬유유연 효과를 나타내는 세제를 다음과 같은 조건으로 섬유 유연력 시험을 실시하였으며, 측정 결과를 표 2에 나타내었다.

세척기기: 와류식 자동세탁기

세정온도: 20 ℃

세척수: 경도 40 ppm Ca²⁺, 10 ppm Mg²⁺

욕비: 200 g, 테리타올/30 ℓ 세정수

시험포: 테리타올

세제농도: 0.67 g/ℓ

세정력 및 섬유 유연 효과의 평가: 30인의 선택된 패널 시험자들이 촉감에 의해 각각의 타올에 대하여 부드러운 촉감의 것에 높은 점수를 주도록 하되 그 점수를 1 내지 5점 중에서 선택하도록 한 평균값을 표 2에 나타내었다.

3) 정전기 방지 효과

상기 실시예 1 내지 5에서 제조된 섬유 유연 효과를 나타내는 세제를 농도 0.67 g/ℓ, 온도 23 ± 1 ℃, 상대 습도 45 ± 1 %의 조건으로 KS-K-0555 B법에 으해 대전성 시험을 행하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.

4) 용해성

상기 실시예 1 내지 5에서 제조된 섬유 유연 효과를 나타내는 세제 100 g을 이온 교환수 10 ℓ에 5분간 교반하여 세제 용액을 200 메쉬의 표준 망체에 통과시킨 후 건조 중량%를 측정하여 용해도 평가를 실시하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기의 표 2에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 섬유 유연제 함유 세제가 대조 예 1 보다 세척력, 섬유 유연 효과, 정전기 방지 효과가 우수하다. 또한, 양이온 계면활성제를 비이온 계면활성제에 완전히 분산시켜 사용하지 않은 비교예 2 보다 실시예의 경우가 섬유 유연 효과, 정전기 방지 효과가 우수하며 특히 용해성이 매우 우수함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 세탁 세제 조성물은 섬유 유연 효과, 정전기 방지 효과가 매우 우수하다.

Claims (2)

1. 세정성분으로서 탄소수 8 내지 20개의 알킬기에 4 내지 20몰의 에틸렌 옥사이드를 부가시킨 알킬폴리옥시에탄올; 또는 탄소수 8 내지 20개의 알킬 페놀기에 4 내지 20몰의 에틸렌 옥사이드를 부가시킨 알킬페놀폴리옥시에탄올인 비이온 계면활성제에

   유연 성분으로서 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 양이온 계면활성제

   를 50 내지 150 ℃에서 첨가하고 분산시키는 단계

   를 포함하는 세탁 세제 조성물의 제조 방법:

   [화학식 1]

   상기 화학식 1에서, R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 탄수소 10 내지 28의 알킬기 또는 알케닐기이다.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비이온 계면활성제와 양이온 계면활성제의 혼합 비율이 중량비로 1 : 2 내지 40 : 1 인 제조 방법.