KR101287127B1 - 용해성 및 표백력을 향상시킨 산소계 표백제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산소계 표백제에 관한 것으로 과탄산나트륨과 카탈라아제를 포함함으로써 저온의 물에서도 과탄산나트륨이 잘 용해되어 표백 효과가 뛰어난 표백제 조성물을 제공한다. 또한 과탄산나트륨이 잘 용해되도록 카탈라아제를 사용함으로써 표백제에 의한 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

용해성 및 표백력을 향상시킨 산소계 표백제 조성물{Oxygen bleach composition improving solubility and bleaching ability}

본 발명은 산소계 표백제 조성물이 저온의 세탁환경에서도 표백력을 발휘할 수 있도록 과탄산나트륨의 용해를 촉진시키는 물질을 포함하는 표백제 조성물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 상기 과탄산나트륨의 용해를 촉진시키는 물질로 카탈라아제를 포함하는 표백제 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 바와 같은, "표백"이라는 용어는 보다 밝은 색을 생성하기 위해 섬유, 방적사, 옷감, 의복 또는 부직포 물질과 같은 직물 물질을 처리하는 방법을 말한다. 표백은 셀룰로오스성 또는 다른 직물 물질 내에 색상을 야기하는 화합물의 제거, 변경 또는 차폐에 의한 직물의 화이트닝을 포함한다. 그러므로, "표백"은 직물의 브라이트닝 (즉, 화이트닝) 에 영향을 주기 위한 적합한 pH 및 온도 조건 하에서 충분한 시간 동안의 직물의 처리를 말한다.

상기 표백을 위해 사용되는 표백제는 크게 염소계 표백제와 산소계 표백제로 분류할 수 있다.

염소계 표백제에 관해서는 영국 특허 제2,229,460호에서 차아염소산나트륨을 주성분으로 하는 표백제를 제시하고 있다. 그러나 염소계 표백제는 표백력이 강한 장점이 있지만 표백시 칼라 의류를 변색시키거나 섬유구조를 파괴하는 등의 문제점 또한 있다. 또한, 표백작용시 인체에 유해한 염소를 발생시켜 불쾌한 냄새를 발생시키는 또 다른 문제점이 있다.

상기 염소계 표백제의 문제점을 해결하기 위해 산소계 표백제가 제안되었다.

그러나 산소계 표백제의 경우 저온의 물에 쉽게 용해가 되지 않는 문제점이 있다. 따라서 저온의 세탁환경에서도 용해성이 우수한 표백제를 개발하기 위해 테트라아세틸에틸렌디아민(TAED)와 같은 아실(acyl)화합물, 노나노일옥시벤젠술포네이트(NOBS) 및 이소노나일옥시벤젠술포네이트(ISONOBS)와 같은 에스테르화합물 등이 제안되었다.

그러나 이러한 물질들을 국내의 세탁환경인 15~25℃ 내외의 저온 세탁 환경에서는 표백제의 용해성을 향상시키는 능력이 현저히 감소하는 문제점이 있다.

본 발명에서의 저온은 15~25℃ 사이의 물의 온도를 의미하고, 나아가 외부환경에 노출되어 조작되지 않은 물의 온도를 포함하여 해석될 수 있다.

한편 전이금속염을 산소계 표백제의 용해성 향상을 위해 사용하자는 의견이 제안되기도 하였으나, 전이금속염은 환경오염의 문제점이 있어 최근 환경보호라는 관점에 역행하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저온의 환경에서도 표백제의 용해성을 높여 표백력을 향상시킬 수 있는 산소계 표백제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 세탁으로 인한 환경오염을 감소시킬 수 있는 표백제 조성물을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

나아가 상기 표백제 조성물의 안전성을 향상시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 다음과 같은 수단을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 표백제 조성물은 과탄산나트륨과 상기 과탄산나트륨의 용해를 촉진시키는 카탈라아제를 포함하여 표백력을 높일 수 있도록 한다.

상기 카탈라아제는 분말로 형성되어 상기 표백제 조성물의 안정화를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 분말로 형성된 카탈라아제는 코팅제에 의해 외주면이 코팅처리되어 표백제의 안정화를 보다 향상시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 과탄산나트륨은 전체 표백제 조성물의 총중량에 대하여 50 내지 99.9 중량%인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 카탈라아제는 전체 표백제 조성물의 총중량에 대하여 0.01 내지 10.0 중량%인 것을 특징으로 한다.

상기 코팅제는 계면활성제로 형성되며, 상기 계면활성제는 음이온 또는 비이온 계면활성제로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 코팅제는 왁스, 비누 또는 오일을 추가로 포함하여 구성될 수 있다.

상기 음이온 계면활성제는 알킬벤젠술폰산염, 알킬술폰산염, 알킬에테르술폰산염, 지방산염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 비이온 계면활성제는 옥소알콜폴리에틸렌글리콜에테르, 지방산알칸올아미드, 알킬폴리에톡시지방산에스테르, 자당지방산에스테르로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 비이온 계면활성제는 폴리에틸렌글리콜인 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 과제 해결 수단에 의해 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 과탄산나트륨이 저온의 물에서도 용해가 잘 이루어지도록 하기 위하여 카탈라아제를 과탄산나트륨의 용해를 촉진시키는 물질로 사용하여 저온의 세탁환경에서도 표백제 조성물의 표백효과가 뛰어난 효과가 있다.

또한 본 발명에서는 표백제 조성물과 함께 전이금속 또는 화합물을 사용하지 않고 효소인 카탈라아제를 사용함으로써 세탁으로 인한 환경오염을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

나아가 본 발명은 카탈라아제를 분말화 및/또는 코팅처리 함으로써 안정성이 표백제의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과 또한 지닌다.

이하 본 발명을 자세히 설명한다.

본 발명에 있어서, 본 발명이 속하는 산소계 표백제는 과산화수소의 표백작용에 의해 표백이 이루어진다. 즉, 과산화수소가 H₂O₂ = H⁺ + HO₂ ^- 로 분해되고 상기 HO₂ ^- 이온이 피산화물에 작용하여 산화표백을 한다. 따라서 HO₂ ^- 이온의 생성량이 산소계 표백제의 표백력 향상에 있어 중요한 요소이다. 따라서 산소계 표백제는 과산화수소를 생성할 수 있는 물질을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 과산화수소를 생성할 수 있는 물질로서 과탄산나트륨(2Na₂CO₃·3H₂O₂)을 포함한다. 상기 과탄산나트륨은 전체 표백제 조성물의 50 내지 99.9 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 과탄산나트륨 이외에 과붕산나트륨등 무기과산화물을 이용하는 것도 본 발명에 포함되어야 할 것이다.

상기 과탄산나트륨은 물에 용해되어 과산화수소를 발생시킨다. 그러나 15~25℃ 내외의 물에서는 용해성이 현저하게 떨어지는 특성이 있다. 따라서 상기 과탄산나트륨을 저온의 물에서도 용해성을 향상시키기 위한 연구를 본 발명의 발명자는 수행하였고 이 과정에서 카탈라아제가 과탄산나트륨의 용해성을 향상시킨다는 것을 하기의 실험예에서 확인할 수 있었다.

한편 상기 카탈라아제는 거의 모든 호기성 세포의 과산화소체(Peroxisome)에 존재하는 효소로서 인체의 일부 장기에도 분포하며 동식물의 세포에도 존재한다.

카탈라아제는 4량채로 4개의 폴리펩티드 사슬로 구성되어 있으며 사슬은 500개 이상의 아미노산으로 이루어져 있다. 카탈라아제는 4개의 포피린 헴기를 가지고있어 과산화수소와 반응하여 과산화수소를 분해시키는 촉매로 알려져 있다. 카탈라아제의 촉매 기전은 완벽히 규명되지 않아 연구가 지속되고 있지만 현재까지 밝혀진 반응기작을 간략화하면 하기와 같다.

[화학식 1]

H₂O₂ + Fe(Ⅲ)-E-H₂O + O = Fe(Ⅳ)-E(+)

H₂O_{2 +} O = Fe(Ⅳ)-E(+)-H₂O + Fe(Ⅲ)-E + O₂

여기서 Fe-R는 카탈라아제의 포피린 헴기 내에 존재하는 철 이온의 산화 상태를 뜻한다. 카탈라아제의 반응 속도는 대단히 빨라서 1분 내에 1몰의 카탈라아제가 5억개 분자의 과산화수소를 분해시킨다고 알려져 있다.

본 발명에 있어서, 상기 카탈라아제는 과탄산나트륨이 15℃ 내지 25℃의 물에 잘 용해될 수 있도록 촉진시켜주는 물질로써 표백제 조성물에 포함된다. 상기 카탈라아제는 전체 표백제 조성물에 있어서 0.01 내지 10.0 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 카탈라아제의 과탄산나트륨 용해 촉진에 대한 설명은 하기의 실시예를 통해 자세히 설명하기로 한다.

한편 상기 카탈라아제는 효소로서 카탈라아제를 표백제 조성물에 이용하는 경우 표백제 조성물 내의 다른 물질과 반응하여 표백제 조성물의 안정화를 저해하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 카탈라아제를 분말화 함으로써 표백제 조성물의 안정화를 향상시킬 수 있도록 하였다. 상기 카탈라아제를 분말화 시키는 방법은 진공농축법, 진공동결건조법, 분무식 건조법 등이 있다. 상기 분말화 공정은 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 카탈라아제는 코팅처리된 과립형상의 카탈라아제를 포함한다. 이는 표백제 조성물의 안정화를 높이기 위한 방법으로 상기 기재한 카탈라아제를 분말화시키는 것과 함께 카탈라아제를 다른 표백제 조성물과 격리시키는 효과가 있어 표백제 조성물의 안정화를 더욱 향상시킬 수 있다.

더욱 상세하게는 카탈라아제를 코팅공정을 거쳐 과립형상으로 제조하여 코팅 보호막을 형성함으로써 카탈라아제를 제조, 유통, 보관단계에서 수분 또는 다른 표백제 조성물과의 반응으로부터 보호할 수 있다. 상기 코팅공정에 사용되는 코팅제는 카탈라아제의 외주면에 코팅막을 형성하여 카탈라아제를 효과적으로 보호 및 격리 할 수 있어야 한다. 또한 15℃ 내지 25℃의 저온의 물에서 잘 용해될 수 있어야 한다. 이러한 요건을 충족시키는 코팅제에는 음이온 또는 비이온의 계면활성제 종류가 적합하다. 상기의 요건을 충족시키는 계면활성제로는 음이온 계면활성제로는 알킬벤젠술폰산염, 알킬술폰산염, 알킬에테르술폰산염, 지방산염 등이 있다. 또한 비이온 계면활성제로는 옥소알콜폴리에틸렌글리콜에테르, 지방산알칸올아미드, 알킬폴리에톡시지방산에스테르, 자당지방산에스테르가 바람직하고, 바람직하게는 폴리에틸렌글리콜이 적합하다.

또한 상기 계면활성제와 함께 표백제 조성물의 안정화를 높이기 위해 비누, 오일, 왁스 등의 물질을 추가로 첨가하여 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 표백제 조성물에는 표백력을 향상시키는 효과가 있다고 알려진 에스테르계 화합물, 퀴논계 화합물, 아미드계 화합물, 니트릴계 화합물 또는 테트라아세틸에틸렌디아민(TAED)와 같은 아실계 화합물을 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 표백제 조성물에는 탄산나트륨, 중조 및 황산나트륨등과 같은 무기염 또는 형광제, 효소, 향류 등과 같은 보조 첨가제를 표백력 향상을 위해 포함할 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예와 비교예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

하기 실시예 및 비교예의 표백력 시험은 세탁 기기로 터고토미터(Terg-O-Termeter)를 사용하였고, 백도 측정기는 컬러가드(Colourguard)2000을 사용하여 각각의 오염포에 대한 빛의 반사율 변화를 측정하여 표백도를 평가하였다. 표백력 시험 방법은 KS M2175(의류용합성세제시험법)에 준해 측정하였다. 상기 터고토미터(Terg-O-Termeter)에 오염이 균일하게 코팅되어 있는 오염포 1 ; Coffee soiled Cotton(CFC / 코드 : BC-2) 과 오염포 2 ; Coffee soiled Cotton(CFC / 코드 : BC-3) 각 15장을 투입하고 10분간 교반한 후 교반 전후의 백색도를 비교하여 표백력을 측정하였다. 하기 실시예 및 비교예의 결과는 표1에 정리하였다.

한편 하기 실시예 및 비교예의 용해도 시험은 15℃, 25℃의 수돗물 1L에 각각 시료를 투입한 후 완전히 용해되는 시간을 측정하였다.

실험실용 분말 혼합기(용량1L)에 과탄산나트륨 100g과 코팅된 카탈라아제 0.1g과 0.3g을 넣고 20분간 골고루 혼합하였다.

제조한 혼합물은 표백력 시험에 사용하기 위해 25℃의 수돗물 1L에 1g을 넣고 교반기를 사용해 5분간 용해시켰다.

또한, 용해도를 측정하기 위해 상기 혼합물을 15℃, 25℃ 수돗물 1L에 각각 5g을 투입한 후 완전히 용해되는 시간을 측정하였다.

[비교예 1]

과탄산나트륨만을 25℃의 수돗물 1L에 1g을 넣고 교반기를 사용해 5분간 용해시켜 표백력 시험을 하였다.

또한, 15℃, 25℃ 수돗물 1L에 과탄산나트륨 5g을 투입한 후 완전히 용해되는 시간을 측정하여 용해도 시험을 하였다.

[비교예 2]

카탈라아제가 포함되지 않은 시판표백제만을 25℃의 수돗물 1L에 1g을 넣고 교반기를 사용해 5분간 용해시켜 표백력 시험을 하였다.

또한, 15℃, 25℃ 수돗물 1L에 시판표백제 5g을 투입한 후 완전히 용해되는 시간을 측정하여 용해도 시험을 하였다.

상기 실시예 1과 같은 방법으로 시험하되 카탈라아제 1.0g과 3.0g을 각각 넣고 시험하였다.

[비교예 3]

상기 실시예 1과 같은 방법으로 시험하되 카탈라아제 대신 테트라아세틸에틸렌디아민)TAED)을 1g을 넣고 시험을 하였다.

[비교예 4]

상기 실시예 1과 같은 방법으로 시험하되 카탈라아제 대신 테트라아세틸에틸렌디아민(TAED)을 3g을 넣고 시험을 하였다.

[비교예 5]

상기 실시예 1과 같은 방법으로 시험하되 카탈라아제 0.1g과 테트라아세틸에틸렌디아민(TAED)을 3.0g을 넣고 시험을 하였다.

[비교예 6]

상기 실시예 1과 같은 방법으로 시험하되 카탈라아제 0.3g과 테트라아세틸에틸렌디아민(TAED)을 3.0g을 넣고 시험을 하였다.

구분	첨가제		표백력(%)	용해시간(sec)
	TAED(g)	카탈라아제(g)		15℃	25℃
실시예 1	0	0.1	65.33	45	40
	0	0.3	68.28	32	27
비교예 1(과탄산나트륨만)	0	0	45.00	240	210
비교예 2(시판표백제만)	0	0	60.22	145	123
실시예 2	0	1.0	72.10	26	23
	0	3.0	79.98	12	7
비교예 3	1.0	0	59.43	220	205
비교예 4	3.0	0	60.17	212	201
비교예 5	3.0	0.1	65.54	42	40
비교예 6	3.0	0.3	68.53	30	24

실시예 1과 비교예 1의 실험결과 과탄산나트륨에 카탈라아제를 첨가하는 경우 15℃ 물과 25℃ 물 모두에서 과탄산나트륨이 용해되는 시간이 현저하게 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 또한 카탈라아제의 함유량이 많을수록 과탄산나트륨의 용해시간이 줄어드는 것을 관찰할 수 있었다. 나아가 카탈라아제를 첨가함으로써 표백력이 현격히 향상되는 것을 관찰할 수 있었다.

실시예 1과 비교예 2의 실험결과를 통해 과탄산나트륨에 카탈라아제가 포함된 표백제 조성물이 시판표백제와 비교하여 15℃, 25℃ 물 모두에서 표백력이 우수하고 용해시간이 적게 걸림을 관찰할 수 있었다.

실시예 1과 비교예 5 및 비교예 6을 통해 테트라아세틸에틸렌디아민(TAED)이 15℃ 및 25℃ 물에서는 과탄산나트륨의 용해시간과 표백력을 향상시키는 효과가 미미함을 관찰할 수 있었다.

실시예 2와 비교예 3, 비교예 4를 통해 카탈라아제와 테트라아세틸에틸렌디아민(TAED)의 과탄산나트륨 용해 촉진 효과와 표백력 향상 효과를 비교하였는데, 상기 결과와 같이 카탈라아제의 효과가 더 우수함을 관찰할 수 있었다.

Claims (9)

1. 과탄산나트륨과 상기 과탄산나트륨의 용해를 촉진시키는 카탈라아제를 포함하며,
   표백제 조성물의 총중량에 대하여 상기 과탄산나트륨은 50 내지 99.9 중량%, 상기 카탈라아제는 0.01 내지 10.0 중량% 포함되며,
   상기 카탈라아제는 분말로 형성되어 표백제 조성물의 안정화를 향상시킬 수 있도록 하고,
   상기 분말로 형성된 카탈라아제는 코팅제에 의해 외주면이 코팅처리되어 표백제 조성물의 안정화를 보다 향상시킬 수 있도록 하고,
   상기 코팅제는 알킬폴리에톡시지방산에스테르 또는 자당지방산에스테르인 비이온 계면활성제 및 왁스, 비누, 오일로 이루어지는 군으로부터 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 표백제 조성물.
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