KR101280149B1

KR101280149B1 - 양성 전분을 포함하는 섬유유연제 및 세정제 조성물

Info

Publication number: KR101280149B1
Application number: KR1020110117475A
Authority: KR
Inventors: 조인식; 지경엽; 김한영; 주오연; 한동성; 김유미
Original assignee: 애경산업(주)
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-06-28
Also published as: KR20130052178A

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표현되는 고분자 화합물을 포함하는 섬유유연제 조성물 또는 세정제 조성물을 제공한다.
[화학식 1]

(상기식에서, 고분자 화합물의 전분 구조에서 DE (Dextrose equivalent)는 0~30 의 범위이며, A+B는 5 이상의 정수이며, A/(A+B)는 0.01~0.5의 범위이다.)

Description

양성 전분을 포함하는 섬유유연제 및 세정제 조성물{Fabric Softener and Detergent Composition Comprising Cationic Starch}

본 발명은 전분 및 전분 분해물에 양이온기를 부여한 양성 전분이 포함된 섬유유연제 및 세정제 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전분의 분산성을 높이고 양이온기에 의해 섬유에 흡착하여 건조시 주름방지 효과를 나타내는 섬유유연제 및 세정제 조성물에 관한 것이다.

양이온성 계면활성제는 일반적인 계면활성의 효과와 수용액에서 양이온을 나타냄으로 섬유에 흡착하여 유연효과와 대전방지 효과를 나타냄으로 섬유유연제의 주 성분으로 사용되고 있다.

초기의 양이온성 계면활성제는 디메틸 디알킬 암모늄 클로라이드(Dimethyl dialkyl ammonium chloride)가 대표적인 양이온성 계면활성제로서 널리 사용되었으나, 생분해도가 낮아 그 사용량을 서서히 줄여나가고 있다. 이에 따라, 알킬기에 에스테르나 아마이드와 같이 분해될 수 있는 작용기를 갖는 그룹을 분자 내에 도입하는 연구가 활발히 진행되어 아미도아민의 4급 암모늄염, 아미도에스테르아민의 4급 암모늄염, 이미다졸린 및 이미다졸린 에스테르계의 양이온성 계면활성제들이 개발되어 현재 널리 사용되고 있다.

예로 일본 공개특허 평6-345704호에서는 아미도아민 화합물 및 이를 이용한 양이온성 계면활성제들의 제조방법과 이를 섬유유연제로서 사용하는 방법을 기술하고 있으며, 일본 공개특허 평6-336466호는 아미도아민에스테르아민 화합물 및 이를 이용한 양이온성 계면활성제들의 제조방법과 이를 섬유유연제로서 사용하는 방법을 기술하고 있다. 또한, 일본 공개특허 평4-257372호에서는 이미다졸린 에스테르의 제조방법과 유연제 조성물이 개시된 바 있으며, 일본 공개특허 평2-1479호는 이미다졸린의 제조방법과 이를 포함하는 컨디셔닝(Conditioning)용 화합물을 개시하고 있다. 또한, 국제공개특허 공보 제94-07978호에서는 트리에탄올아민으로부터 유도되는 4급화된 양이온성 계면활성제를 이용하여 섬유유연제와 헤어케어 제품을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 국제공개특허 공보 제93-23510호에서는 2개의 소수성(Hydrophobic) 그룹에 에스테르 결합을 하고 있는 양이온성 계면활성제를 이용하

는 농축섬유유연제 및 생분해성 섬유유연제 조성물을 제조하는 방법이 개시되어 있으며, 국제공개특허 공보 제 92-15745호에는 이미다졸린 혹은 이미다졸린 에스테르에 선형 지방 알코올 에톡시레이트 및 폴리디알킬실록산 등을 사용하여 농축섬유 유연제 조성물을 제조하는 방법이 개시된 바 있다.

한편, 소비자 측면에서 유연효과는 기존의 양이온성 계면활성제를 사용할 경우 만족할 수 있는 충분한 효과를 나타낼 수 있기 때문에 유연효과 이외에 주름방지, 소취 등의 부가적인 성능이 요구되고 있다. 주름방지 효과는 많은 소비자 조사에서 섬유유연제에 요구되는 중요한 기능으로 여겨지고 있다.

대부분의 연구는 주름방지 효과를 구현하기 위하여 실리콘 고분자 및 실리콘 변성 고분자를 섬유유연제에 적용하는 방식으로 진행되고 있으나 주름방지 효과 측면에서는 미미한 상태이다.

이러한 배경에서 다양한 연구를 진행한 결과, 섬유유연제 조성물에 양이온성으로 치환된 전분 및 당유도체를 첨가하였을 때 우수한 주름방지 효과가 있음을 발견하였다. 본 발명의 양성 전분은 물에 용해시 우수한 용해성으로 투명상을 유지하며 섬유의 부착하여 건조시 우수한 주름방지 효과를 구현한다.

(본 특허는 농촌진흥청 공동연구사업 (과제번호: PJ008080 ) 의 지원에 의해 이루어진 것임)

상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 주름방지 성분으로서 섬유유연제 및 세정제에 적용시 우수한 용해성으로 상안정성을 저하하지 않으며, 건조후 주름 접히는 현상을 개선하는 신규 조성물을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표현되는 고분자 화합물을 포함하는 섬유유연제 조성물 또는 세정제 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

본 발명의 양성 전분 및 전분 분해물은 주름방지 성분으로서 의류용 섬유유연제 및 세정제에 적용시 우수한 분산성을 지니며 양이온기에 의해 섬유에 흡착하여 건조시 우수한 주름방지 효과를 얻을 수 있다.

이하, 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 섬유 유연제 조성물 및 세정제 조성물은 하기 화학식 1로 표현되는 고분자 화합물을 포함한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1의 고분자 화합물은 전분 구조에서, 6번 탄소의 -OH기가 글리시딜트리메틸암모늄기와 반응하여, 전분 구조에 트리메틸암모늄기가 불규칙하게 도입된 구조를 나타낸다. 상기 화학식 1에서 A는 트리메틸암모늄기의 치환도를 나타낸다.

상기 화학식 1에서 A+B의 수치는 고분자 화합물을 구성하는 모노머의 개수를 나타낸다. 상기 화학식 1에서 A+B는 5 이상의 정수이며, 바람직하게는 10 이상의 정수이다. 즉, 상기 화학식 1에서 고분자 화합물의 모노머의 개수는 5이상, 바람직하게는 10 이상이면 된다. 고분자 화합물의 모노머의 개수의 상한은 제한되지 않으며, 당업자가 필요에 따라 원하는 길이의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.

본 발명의 조성물은 상기 고분자 화합물을 제외하고는 그 용도에 맞게 통상 사용하는 담체 성불을 포함할 수 있다. 상기 고분자 화합물은 각 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.

본 발명의 섬유 유연제 조성물은 양이온성 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 양이온성 계면활성제로는 일반적으로 섬유 유연제 조성물에 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 특별히 제한은 없다. 상기 양이온성 계면활성제의 예로서, 다이알킬 에스테르형 4차 암모늄염 (C₁₆~C₁₈)을 들 수 있다.

( 합성예 ) 양성 전분 합성

하기 화학식 2의 전분 (또는 덱스트린) 40g을 소형 믹서기에 넣고 촉매로써 수산화나트륨 1N 수용액 9.87ml 를 투입한다. 전분 및 덱스트린의 조성은 표 1에 나타내었다. 이후, 양성화 중간체로써 화학식 3의 글리시딜트리메틸암모니움 클로라이드 적정량을 투입후 소형 믹서기를 이용하여 반응물을 균일하게 혼합한다.

이후, 45C 오븐에 24시간동안 유지시켜 반응을 진행한다. 반응 종료후, 글라스필터로 합성물을 옮기고 아이소프로필알콜로 2L로 미반응물을 제거하기 위해 세정을 진행한다. 세정후, 45C 진공오븐에서 8시간동안 건조하여 상기 화학식 1의 양성 전분을 합성하였다.

[화학식 2]

(상기 식에서 n는 5 이상의 정수이다.)

[화학식 3]

	전분	말토 덱스트린	말토 덱스트린	말토 덱스트린	말토 덱스트린	덱스트로스
DE	0	10	13~17	17~21	21~25	100
DP1 (wt%)	-	1.04	1.3	1.6	3.3	100
DP2 (wt%)	-	2.66	4.8	5.8	9.2	-
DP3 (wt%)	-	4.17	6.7	7.8	10.1	-
DP4 (wt%)	-	3.6	5.5	6.1	7.3	-
DP5 (wt%)	-	3.22	4.7	5.4	7.2	-
DP6 (wt%)	-	5.64	8.4	10.2	13.2	-
DP7 (wt%)	-	6.63	9.1	10.2	8.5	-
DP8 (wt%)	-	4.24	4.8	4.4	2.9	-
DP9 (wt%)	-	3.22	2.9	2.7	1.8	-
DP10 (wt%) 이상	100	65.58	51.8	45.8	36.5	-

- DP: 중합도 (degree of polymerization)

- DE: 덱스트로스 당량 (Dextrose Equivalent)

다음과 같은 합성방법으로 화학식 1의 다양한 치환 비율을 지닌 양성 전분을 합성하였다.

최종 합성 수율은 EA (Elementary Analysis)를 이용하여 최종 합성물의 C, N, H의 함량을 측정하여 N과 C의 비율로 치환도를 측정하였다.

EA 분석결과, 글리시딜트리메틸암모니움 클로라이드의 경우 전분과 다양한 DE 값을 지니는 덱스트린에서 모두 투입량과 치환율은 동일한 고수율을 나타내었다. EA 분석결과로부터 계산된 치환율은 표 2에 나타내었다.

	GTMAC 투입량 (mol%)	EA 분석 결과 (mol%)
전분-g-GTMAC 10%	10	10.65
전분-g-GTMAC 20%	20	21.9
전분-g-GTMAC 30%	30	32.4
전분-g-GTMAC 40%	40	44.7
전분-g-GTMAC 50%	50	57.0

- 전분-g-GTMAC 10%: DE 0인 옥수수 전분에 GTMAC를 10mol% (덱스트로스 기준)를 투입하여 합성한 양성 전분

- GTMAC: 글리시딜트리메틸암모늄 클로라이드 (glycidyltrimethylammonium chloride)

표 2의 분석결과는 실 투입량에 비해 높은 치환비율을 나타내고 있다. 이것은 사용된 전분에 수분이 소량 포함되어 있기 때문에 실제로 사용된 전분의 양은 작아짐으로 실제 투입량에 비해 높은 치환율을 나타내게 된다.

( 실시예 1 내지 5, 비교예 1 및 2) 양성 전분을 포함하는 섬유유연제의 제조

상기의 양성 전분을 포함하는 섬유유연제의 조성비를 하기 표 3에 나타내었다. 하기 표 3의 단위는 중량부이다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	비교예1	비교예2
EQ	5	5	5	5	5	5
전분-g-GTMAC 10%	1
전분-g-GTMAC 20%		1
전분-g-GTMAC 30%			1
전분-g-GTMAC 40%				1
전분-g-GTMAC 50%					1
정제수	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량

- EQ: 다이알킬 에스테르형 4차 암모늄염 (C₁₆~C₁₈)

( 실시예 6 내지 10) 양성 전분을 포함하는 섬유유연제의 제조

상기의 양성 전분을 포함하는 섬유유연제의 조성비를 하기 표 4에 나타내었다. 하기 표 4의 단위는 중량부이다.

	실시예6	실시예7	실시예8	실시예9	실시예10
EQ	5	5	5	5	5
전분-g-GTMAC 30%	0.5	1.0	2.0	3.0	4.0
정제수	잔량	잔량	잔량	잔량	잔량

- EQ ~ 다이알킬 에스테르형 4차 암모늄염 (C₁₆~C₁₈)

상기 제조된 실시예 및 비교예에 대하여 다음의 평가를 진행하였다.

(유연력)

세탁기 : 자동세탁기(Pulsator 방식)

세척온도 : 25?

욕비 : 200g 타올 20장 / 60L세척수

시험포 : 타올(200g, 면 100%)

유연제 농도 : 0.33g/L

유연력의 평가 : 처리된 타올을 20인의 패널들이 만져보고 그 촉감에 대하여 부드러움에 따라 점수를 주게하여 다음의 척도로 평가하였다.

4.0 이상 : ◎

3.0 이상 4.0 미만 : ○

2.0 이상 3.0 미만 : △

2.0 미만 : X

(주름방지력)

WFK 면포 (20*20cm²) 16장을 세탁기에 넣고 세탁처리(분말세제, 표준사용량)하여 마지막 헹굼 단계에서 각각의 실시예 및 비교예(표준사용량 0.33g/L)로 처리한 시편(2장씩)을 건조한다. 건조 후 평가는 육안평가로 진행되며, 비교예 1의 처리 시편을 0점 기준으로 하고 주름이 많을 경우를 -2점, 주름이 적을 경우를 +2점으로 하여 전문패널 10명에게 평가하였다. 비교예 1은 일반 섬유유연제만을 처리한 것이며, 비교예 2는 세제로 세탁후 섬유유연제 처리를 하지 않은 것이다.

위의 평가 결과를 표 5와 6에 나타내었다.

	비교예1	비교예2	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
유연력	○	X	○	○	○	○	△
주름방지 효과	0	-0.58	+0.15	+0.32	+0.98	+0.79	+0.53

	비교예1	비교예2	실시예6	실시예7	실시예8	실시예9	실시예10
유연력	○	X	○	○	○	○	△
주름방지 효과	0	-0.67	+0.59	+0.92	+1.12	+1.25	+1.29

상기 표 5 및 표 6에 따르면, 양성 전분을 포함한 본 발명의 섬유유연제는 포함하지 않은 일반 섬유유연제 비교예 1에 비하여 우수한 주름방지 효과를 보여주고 있다. 실시예 1 및 실시예 2는 GTMAC로 10~20% 치환시 물에 대한 용해성이 낮음으로 분산성이 저하되어 주름개선 효과를 다소 낮으나 30% 치환에서 우수한 주름방지 효과를 보이고 있다. 양성 전분의 함량에 의한 효과는 함량이 증가될수록 개선효과는 점차 증가되는 경향을 보이고 있다.

Claims

하기 화학식 1로 표현되는 고분자 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유유연제 조성물.
[화학식 1]

(상기식에서, 고분자 화합물의 전분 구조에서 DE (Dextrose equivalent)는 0~30 의 범위이며, A+B는 5 이상의 정수이며, A/(A+B)는 0.01~0.5의 범위이다.)
제1항에 있어서, 상기 고분자 화합물은 총 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 섬유 유연제 조성물
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유 유연제 조성물은 양이온성 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 유연제 조성물.
하기 화학식 1로 표현되는 고분자 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정제 조성물.
[화학식 1]

(상기식에서, 고분자 화합물의 전분 구조에서 DE (Dextrose equivalent)는 0~30 의 범위이며, A+B는 5 이상의 정수이며, A/(A+B)는 0.01~0.5의 범위이다.)
제4항에 있어서, 상기 고분자 화합물은 총 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 세정제 조성물.