KR101071170B1 - 습윤 조성물과 이의 용도 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 습윤력(wetting ability)이 양호한 수성 알칼리 조성물에 관한 것으로서,
상기 조성물은 어떠한 상 분리도 없이 희석가능하며, 습윤력이 양호한 알킬-분지쇄형 알콜의 계면 활성 비이온성 알킬렌 산화물; 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트; 데이비스(Davies)에 따른 HLB 값이 6.4 이상인 추가의 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물을 함유하고, 정련(scouring)과 마셀화(mercerizing) 공정에서의 경질 표면의 세정용 및 세탁용으로 사용될 수 있는 것이 특징이다.
Description
본 발명은 어떠한 상 분리(phase separation)도 없이 물로 희석가능하며, 양호한 습윤력(wetting ability)을 갖는 수성 알칼리 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 습윤력이 양호한 알킬-분지쇄형 알콜의 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물(surface active nonionic alkylene oxide adduct); 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트; 및 데이비스(Davies)에 따른 HLB 값이 6.4 이상, 적당하게는 6.4 내지 15.0인 추가의 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물을 함유한다.
수용액이 표면위에 균등하게 퍼지는 능력, 일명 습윤력은 통상적으로 알칼리 세정 용액(alkaline cleaning solution)에 있어서, 특히 경질 표면의 세정에 있어서 중요한 특성이다. 양호한 습윤은 또한 세탁, 정련(scouring)과 마셀화(mercerizing) 과정에 있어서도 바람직하다. 예를 들어 특허 공보 EP 845 449와 EP 669 907에서는 습윤제로서 세정 조성물에 사용되는, 분지쇄형 알킬기를 갖는 알콜의 저기포성(low-foaming) 알킬렌 옥사이드 부가물을 기재하고 있다. 이 조성물은 또한 수중에 알칼리 또는 알칼리성 착화제를 갖는 투명한 균질성의 농축액을 형성할 수 있도록 하기 위해서 가용제(hydrotrope)로서 에톡실화 4차 지방 아민 화합물을 함유한다. 그러나 이러한 종류의 가용제는 생분해가 용이하지 않다. WO 99/21948에서는 헥실 글라이코시드가 알칼리성 용액 중에서 분지쇄형과 직쇄형 알콜 둘 다의 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물용으로 양호한 가용제라고 기재하고 있으며, WO 96/29384에서는 2-에틸헥실이미노디프로피오네이트가 상기와 동일한 목적용으로 개시되어 있다.
그러나 가용제로서 C8-C12 알킬 분지쇄형 알콜의 알킬렌 옥사이드 부가물; 및 헥실 글루코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글루코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트를 함유하는 투명하고 균질성인 알칼리성 농축액은 이들이 바로 사용가능한 용액(ready-to-use solution)이 되도록 희석되는 경우에 탁해지거나 또는 분리될 것이라는 것을 시험에서 확인하였다.
현재 C8-C12 알킬-분지쇄형 알콜의 알킬렌 옥사이드 부가물; 알칼리 수산화물, 알칼리성 착화제, 또는 알칼리 수산화물과 알칼리성 착화제; 및 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트를 함유하는 수성 농축액(aqueous concentrate)(이러한 농축액에는 데이비스에 따른 HLB 값이 6.4 이상인 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물이 추가로 첨가되어 있음)은 바로 사용할 수 있는 조성물로 만들기 위해서 희석되는 경우에도 탁해지거나 또는 분리되지 않는다는 놀라운 사실을 발견하였다. 데이비스에 따른 HLB 값의 계산 절차는 Tenside Surfactants Detergents 29 (1992) 2, page 109와 상기에 기재된 참고문헌에 기재되어 있다. 습윤력이 양호한 조성물은 넓은 온도와 pH 범위에서도 안정하고 투명하며, 생분해가 용이하다. 이러한 조성물은 5 ℃ 내지 50 ℃, 적당하게는 15 ℃ 내지 35 ℃에서 사용하는 것이 통상적이다.
투명한 균질성의 바로 사용가능한 수성 조성물은 하기 성분 a), b), c) 및 d)를 함유한다:
a) 0.05 중량% 내지 1 중량%의 C8-C12 알킬-분지쇄형 알콜의 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물;
b) 0.15 중량% 내지 2.0 중량%의 알칼리 수산화물, 알칼리성 착화제, 또는 알칼리 수산화물과 알칼리성 착화제;
c) 0.025 중량% 내지 1.75 중량%의 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트;
d) 데이비스에 따른 HLB 값이 6.4 이상인 0.025 중량% 내지 1.25 중량%의 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물.
바로 사용가능한 조성물 중의 물의 양은 보통 94 중량% 내지 99.7 중량%이다.
조성물 중 알킬-분지쇄형 알콜 알킬렌 옥사이드 부가물과 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트 및 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물의 합의 중량 비율은 적당하게는 1:0.75 내지 1:5, 바람직하게는 1:1 내지 1:3이다. 최적의 비율은 조성물 중에 존재하는 알칼리 및/또는 알칼리성 착화제의 양에 따라 달라질 것이다. 다량의 알칼리성 성분을 갖는 안정한 조성물을 만들기 위해서는 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트 + 제2 비이온성 물질 대 알킬-분지쇄형 알콜 알킬렌 옥사이드 부가물의 중량 비율이 높아야 한다.
비이온성 알킬-분지쇄형 알콜 알킬렌 옥사이드 부가물은 하기 화학식 1로 표시되는 것이 바람직하다:
(상기 화학식 1에 있어서,
R1은 8개 내지 12개의 탄소 원자, 바람직하게는 8개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 분지쇄형 알킬기이며,
PO는 프로필렌옥시기이고,
m은 0 내지 3, 바람직하게는 0 내지 2의 수이며, 및
n은 1 내지 8, 바람직하게는 2 내지 7, 가장 바람직하게는 3 내지 6의 수임)
프로필렌옥시기는 R1O기 옆에 위치하는 것이 바람직하다. 적당한 예로는 2-에틸헥사놀 + 3, 4 또는 5 몰의 에틸렌 옥사이드와 2-프로필헵탄올 + 4, 5 또는 6 몰의 에틸렌 옥사이드가 있다. 또 다른 예로는 2-부틸옥탄올 + 5, 6 또는 7 몰의 에틸렌 옥사이드가 있다.
헥실 글라이코시드는 하기 화학식 2로 표시된다:
G는 모노사카라이드 잔기이며, 및
n은 1 내지 5임)
헥실 글라이코시드는 헥실 글루코시드가 바람직하며, 헥실기는 n-헥실이 바람직하다.
옥틸이미노디프로피오네이트는 하기 화학식 3으로 표시된다:
(상기 화학식 3에 있어서,
M+는 1가 양이온, 바람직하게는 Na+ 또는 K+임)
옥틸기는 2-에틸헥실기가 바람직하다.
제2 계면 활성 비이온성 에틸렌 옥사이드 부가물은 바람직하게 하기 화학식 4로 표시된다:
(상기 화학식 4에 있어서,
R2는 9개 내지 20개, 바람직하게는 9개 내지 14개의 탄소 원자를 갖는 알킬기이며,
AO는 3개 내지 4개의 탄소 원자, 바람직하게는 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌옥시기이고,
x는 5 내지 100, 바람직하게는 5 내지 30, 가장 바람직하게는 5 내지 20의 수이며, 및
y는 0 내지 4, 바람직하게는 0 내지 2의 수임)
알킬기는 직쇄형 또는 분지쇄형, 및 포화 또는 불포화될 수 있다. 동일한 화합물에 상이한 알킬렌옥시기가 존재한다면 무작위로 또는 블록으로(in block) 첨가될 수 있다. 비이온성 에틸렌 옥사이드 부가물의 적당한 예로는 C9-C11 알콜+8EO, C11 알콜+10EO, 트리데실 알콜+12.5EO, C11 알콜+12EO 및 C10-C14 알콜+8EO+2PO가 있다. 제2 비이온성 물질(second nonionic)의 데이비스에 따른 HLB 값은 6.4 이상, 적당하게는 6.4 내지 15.0이여야 한다. 상기 값이 낮다면 희석하는 경우 투명하고 균질하게 유지되는 용액을 만들기 위해서 아주 많은 양의 제2 비이온성 물질이 요구된다. HLB-값이 높은 비이온성 물질이 아주 좋다. 예를 들어 데이비스 에 따른 HLB 값이 14.8인 생성물 C16C18-알킬 알콜+80EO의 요구량은 데이비스에 따른 HLB 값이 6.5인 생성물에서와 대략 동일하다.
조성물 중의 알칼리 수산화물은 수산화나트륨 또는 수산화칼륨인 것이 바람직하다. 알칼리성 착화제는 유기물질 뿐만 아니라 무기물질일 수 있다. 알칼리성 조성물에 사용되는 무기 착화제의 통상적인 예로는 실리케이트와 포스페이트의 알칼리염, 예컨대 트리폴리포스페이트 나트륨, 오르토포스페이트 나트륨, 피로포스페이트 나트륨 및 대응하는 칼륨염이 있다. 유기 착화제의 통상적인 예로는 알칼리성 아미노폴리포스포네이트, 유기 포스페이트, 폴리카르복실레이트, 예컨대 시트레이트; 아미노카르복실레이트, 예컨대 니트릴로트리아세테이트 나트륨(Na3NTA), 에틸렌디아민테트라아세테이트 나트륨, 디에틸렌트리아민펜타아세테이트 나트륨, 1,3-프로필렌디아민테트라아세테이트 나트륨 및 하이드록시에틸에틸렌디아민트리아세테이트 나트륨이 있다.
본 발명에 따른 바로 사용가능한 조성물은 수성 농축액을 물로 희석하여 적절히 제조되며, 농축액은 하기 성분 a), b), c) 및 d)를 함유한다:
a) 1.0 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 10 중량%의 C8-C12 알킬-분지쇄형 알콜의 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물;
b) 3.0 중량% 내지 40 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 30 중량%의 알칼리 수산화물, 알칼리성 착화제, 또는 알칼리 수산화물과 알칼리성 착화제;
c) 0.5 중량% 내지 35 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 25 중량%의 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트;
d) 데이비스에 따른 HLB 값이 6.4 이상인 0.5 중량% 내지 25 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 20 중량%의 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물.
농축액은 통상적으로 50 중량% 내지 95 중량%, 적당하게는 70 중량% 내지 90 중량%의 물을 함유한다.
투명하고 균질하며 안정한 희석 조성물을 수득하기 위해서 농축된 용액의 투명 구간(clarity interval)이 좁지 않은 것이 바람직하다. 적당하게, 투명 구간은 5 ℃ 내지 40 ℃, 바람직하게는 0 ℃ 내지 45 ℃이며, 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트 및 제2 비이온성 물질의 양을 적당하게 조정해야 한다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 설명된다.
실시예 1A
본 실시예에서는 세정 농축액을 20 배로 희석하는 경우에도 투명한 균질성 용액이 수득되기 위해서 필요한 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물의 양을 설명한다. 시험은 투명한 균질성 용액을 다시 수득하기 위해서 비이온성 습윤제, n-헥실 글루코시드 및 알칼리성 착화제를 함유하는 투명하고 균질성인 농축액을 제조하고, 상기 농축액을 희석하고, 효과적인 양의 제2 비이온성 물질을 첨가함으로써 실행하였다.
농축액 I 내지 V는 하기의 절차로 제조하였다: 10 g의 Na3NTA를 물에 용해시키고, 5g의 각각의 비이온성 습윤제를 첨가하였다. 농축액이 실온에서 투명하고 균질하게 되는 양으로 n-헥실 글루코시드를 첨가하였다.
그 다음에 농축액 I 내지 V를 물로 1:20이 되도록 희석하였다. 비교 배합물 IV와 V는 투명하고 균질하게 남아있지만 배합물 I 내지 Ⅲ은 탁하게 되었다. 그 다음에 각각의 탁한 용액 100 ml를 제거하고, 투명하고 균질한 용액을 수득하기 위해 필요한 양의 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물을 이들 각각에 첨가하였다. 상이한 제2 비이온성 물질의 값들을 표 2A에 나타내었다.
상기 표 2A의 값으로부터 HLB-값이 6.4 이상인 제2 비이온성 물질인 경우에는 투명하고 균질한 용액을 수득하기 위해 필요한 양이 더 소량이라는 것을 알 수 있다.
실시예 1B
본 실시예에서는 세정 농축액을 20 배로 희석하는 경우에도 투명하고 균질한 용액이 수득되도록 하기 위해 필요한 양의 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물을 설명하였다. 시험은 투명한 균질성 용액을 다시 수득하기 위해서 비이온성 습윤제, 2-에틸헥실이미노디프로피온산 나트륨염 및 알칼리성 착화제를 함유하는 투명하고 균질성인 농축액을 제조하고, 상기 농축액을 희석하고, 유효량의 제2 비이온성 물질을 첨가함으로써 실행하였다.
농축액 I 내지 V는 하기의 절차로 제조하였다: 10 g의 Na3NTA를 물에 용해시키고, 5g의 각각의 비이온성 습윤제를 첨가하였다. 농축액이 실온에서 투명하고 균질하게 되는 양으로 2-에틸헥실이미노디프로피온산 나트륨염을 첨가하였다.
그 다음에 농축액 I 내지 V를 물로 1:20이 되도록 희석하였다. 비교 배합물 IV와 V는 투명하고 균질하게 남아있지만 배합물 I 내지 Ⅲ은 탁해졌다. 그 다음에 각각의 탁한 용액 100 ml를 제거하고, 투명하고 균질한 용액을 수득하기 위해 필요한 양의 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물을 이들 각각에 첨가하였다. 상이한 제2 비이온성 물질의 값들을 표 2B에 나타내었다.
상기 표 2B의 값으로부터 HLB-값이 6.4 이상인 제2 비이온성 물질인 경우에는 투명하고 균질한 용액을 수득하기 위해 필요한 양이 더 소량이라는 것을 알 수 있다.
실시예 2
표 3과 4에서 특수한 투명 구간을 갖는 다른 여러가지 배합물을 나타내었다. 모든 용액은 10 %(w/w) Na3NTA를 함유한다.
용액을 제조하기 위한 절차는 하기와 같다: 10 g의 Na3NTA를 75 g의 물에 용해시켰다. 알킬 분지쇄형 알콜 알킬렌 옥사이드 부가물과 제2 비이온성 물질을 첨가하고, 2개의 화합물의 총량이 5 g이 되도록 한 다음에 헥실 글루코시드를 투명 구간이 0 ℃ 내지 45-60 ℃로 나타나는 조성물의 양으로 첨가하였다. 그 다음에 조성물의 총 중량이 100 g이 되도록 하는 양으로 물을 첨가하였다. 농축액은 물로 1:10이 되도록 희석하였다. 2일 후 희석된 조성물의 안정성/투명 구간을 기록하였다.
Claims (15)
- 바로 사용가능한 투명한 균질성의 수성 조성물(clear homogeneous aqueous ready-to-use composition)로서,하기 성분 a), b), c) 및 d)를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물:a) 0.05 중량% 내지 1 중량%의, 하기 화학식 1로 표시되는 알킬렌 옥사이드 부가물:(화학식 1)R1O(PO)m(CH2CH2O)nH(상기 화학식 1에 있어서,R1은 8개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 분지쇄형 알킬기이며,PO는 프로필렌옥시기이고,m은 0 내지 3의 수이며,n은 2 내지 7의 수임);b) 0.15 중량% 내지 2 중량%의 알칼리 수산화물(alkali hydroxide), 알칼리성 착화제(alkaline complexing agent), 또는 알칼리 수산화물과 알칼리성 착화제;c) 0.025 중량% 내지 1.75 중량%의 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트;d) 데이비스(Davies)에 따른 HLB 값이 6.4 이상인 0.025 중량% 내지 1.25 중량%의, 하기 화학식 4로 표시되는 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물(second surface active nonionic alkylene oxide adduct):(화학식 4)R2O(C2H4O)x(AO)yH(상기 화학식 4에 있어서,R2는 9개 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기이며,AO는 3개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌옥시기이고,x는 5 내지 100의 수이며,y는 0 내지 4의 수임).
- 제 1 항에 있어서,알킬렌 옥사이드 부가물 (a)과 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트, 및 제2 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물의 합(c+d)의 중량 비율은 1:0.75 내지 1:5인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,R1은 2-에틸헥실 또는 2-프로필헵틸인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 3 항에 있어서,제2 비이온성 물질(second nonionic)의 데이비스에 따른 HLB 값은 6.4 내지 15.0인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,R2는 9개 내지 14개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기이며, AO는 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌옥시기인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,y는 0인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 6 항에 있어서,성분 c)는 헥실 글라이코시드인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 제 6 항에 있어서,성분 c)는 옥틸이미노디프로피오네이트인 것을 특징으로 하는 조성물.
- 투명한 균질성의 수성 농축액(aqueous clear homogeneous concentrate)으로서,하기 성분 a), b), c) 및 d)를 함유하며, 물로 희석한 후 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 바로 사용가능한 용액이 형성되는 것을 특징으로 하는 농축액:a) 1.0 중량% 내지 20 중량%의, 하기 화학식 1로 표시되는 알킬렌 옥사이드 부가물:(화학식 1)R1O(PO)m(CH2CH2O)nH(상기 화학식 1에 있어서,R1은 8개 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 분지쇄형 알킬기이며,PO는 프로필렌옥시기이고,m은 0 내지 3의 수이며,n은 2 내지 7의 수임);b) 3.0 중량% 내지 40 중량%의 알칼리 수산화물, 알칼리성 착화제, 또는 알칼리 수산화물과 알칼리성 착화제;c) 0.5 중량% 내지 35 중량%의 헥실 글라이코시드, 옥틸이미노디프로피오네이트, 또는 헥실 글라이코시드와 옥틸이미노디프로피오네이트;d) 데이비스에 따른 HLB 값이 6.4 이상인 0.5 중량% 내지 25 중량%의, 하기 화학식 4로 표시되는 제2 계면 활성 비이온성 알킬렌 옥사이드 부가물:(화학식 4)R2O(C2H4O)x(AO)yH(상기 화학식 4에 있어서,R2는 9개 내지 20개의 탄소 원자를 함유하는 알킬기이며,AO는 3개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌옥시기이고,x는 5 내지 100의 수이며,y는 0 내지 4의 수임).
- 제 9 항에 있어서,투명 구간(clarity interval)은 5 ℃ 내지 40 ℃ 사이인 것을 특징으로 하는 농축액.
- 제 9 항에 있어서,성분 c)는 헥실 글라이코시드인 것을 특징으로 하는 농축액.
- 제 9 항에 있어서,성분 c)는 옥틸이미노디프로피오네이트인 것을 특징으로 하는 농축액.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 조성물을 경질 표면과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 경질 표면의 세정 방법.
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