KR101366211B1 - 식물성 오일을 이용한 친환경 세정제 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식물성 오일을 이용한 친환경 세정제의 제조에 관한 것으로서, 구체적으로는 식물성오일로부터 합성, 분리, 정제한 알킬에스터 오일을 사용하여, 생분해도와 인체 안전성이 우수한 환경친화형 세정제를 제조하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 식물성 오일 유래의 알킬에스터 오일, 에톡시화된 식물성 오일 계면활성제, 보조 계면활성제 및 물을 포함하는 세정제조성물이 제공된다.
Description
본 발명은 식물성 오일을 이용한 친환경 세정제의 제조에 관한 것으로서, 구체적으로는 식물성오일로부터 합성, 분리, 정제한 알킬에스터 오일을 사용하여, 생분해도와 인체 안전성이 우수한 환경친화형 세정제를 제조하는 기술에 관한 것이다.
종래 각종 전자, 전기제품 등의 세정에 사용되는 산업용 세정제로서 세정력이 우수한 염소계, 탄화수소계 세정제가 많이 사용되었다. 그러나 이들 세정제는 강한 독성을 가지거나, 오존층 파괴 물질(Ozone Depleting Substances, ODS)인 1,1,1-TCE, CFC-113 등이 포함되어 있으며, 일부 탄화수소계 세정제의 경우 인화성 및 인체안전성에 문제가 있어 이를 대체하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.
인체 안전성 및 인화 안전성 등과 같은 작업 안전성을 고려할 때, 준수계 또는 수계 세정제 기술이 최근 주목받고 있다. 이러한 유형의 세정제는 기본적으로 물을 함유한 세정제로서 용제계 세정제에 비하여 인체 안전성과 작업 안전성이 우수하며, 다양한 계면활성제와 빌더를 첨가하여 세정력과 세정성을 높일 수 있는 장점이 있다. 그러나, 이와 같은 수계나 준수계 세정제의 경우, 기존의 상기한 다른 유형의 유기 용제와 대등한 성능을 발휘하도록 하기 위해서는 적절한 유기 용제와 계면활성제 시스템의 개발이 필요하다. 미국특허 USP 6,136,775, USP 5,271,773, USP 6,071,867에 있어서는 리모넨(D형 리모넨, L형 리모넨 및, 이들 이성질체의 혼합형태) 혹은 테르펜을 사용한 고성능 세정제가 제안되어 있다. 이러한 세정제들은 우수한 세정력을 보여, 많은 작업 현장에서 기존의 CFCs를 대체하는 세정제로서 이용되고는 있으나, 리모넨이나 테르펜의 경우 천연 유래 물질로서, 가격의 변동폭이 크고, 상대적으로 다른 유기 용제에 비하여 고가이므로, 소비자 및 공급자 모두에게 비용적 부담이 상대적으로 큰 문제점이 있다. 또한, 리모넨이나 테르펜 그 자체가 특이취가 강하여 지속적인 작업이 수반되는 현장 작업자가 고통을 호소하게 되는 문제가 다른 단점으로 지적되고 있다. 또한, 상대적으로 낮은 인화점을 가지고 있어, 작업시 수분량이 감소함에 따라 화재의 위험성이 높아져 엄격한 작업 관리가 필요하며, 또한 수생 생물에 대한 독성이 있어 세정 후 폐수처리에 특별한 시설 및 각별한 주의가 요망되는 등 사후 관리가 번거로운 문제점도 수반하고 있는 것으로 보고되어 있다.
또한 수계/준수계 세정인 경우 환경적인 측면에서 장점을 지니고 있지만 일부 전자부품들의 특성상 물에 접촉할 경우 부식성 및 부품성능에 문제점이 발생할 수 있으며 건조 문제로 인해 제품의 품질에 영향을 줄 수 있어 이의 사용이 제한적인 경우가 있다. 또한, 세정공정 중 다량의 물을 사용하고 있어 기존시스템의 변경과 아울러 신규시스템 설치비의 부담 및 생산 레이아웃 측면에서 많은 작업공간이 요구되기 때문에 이의 단점을 보완할 세정시스템의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
이에 따라 본 발명자들은 종래 사용되는 오존파괴물질을 대체하고, 세정력이 우수하면서도 생분해성이 높아 환경친화적인 세정제의 개발을 위하여 다양한 연구를 진행하였으며 이에 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서 본 발명은 오존층 파괴 유해물질을 포함하는 세정제를 대체할 수 있는 오존 비파괴성 세정제 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 식물성 오일을 기반으로 하므로 생분해성 및 인체 안정성이 우수한 환경친화적 세정제 조성물을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 식물성 오일 유래의 알킬에스터 오일, 에톡시화된 식물성 오일 계면활성제, 보조 계면활성제 및 물을 포함하는 세정제조성물이 제공된다.
상기 식물성 오일 유래의 알킬 에스터 오일은 대두유 유래의 메틸에스터 오일 또는 카놀라유 유래의 에틸에스터 오일인 것이 바람직하다.
상기 에톡시화된 식물성 오일 계면활성제는 비이온성 계면활성제로서 에톡시화된 캐스터 오일 또는 에톡시화된 올레산인 것이 바람직하며, 전체 세정제 조성물의 5~15중량%의 비율로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 보조 계면활성제로는 알코올류, 바람직하게는 부틸디글리콜(BDG) 또는 C4 알킬폴리글루코사이드(APG)가 사용될 수 있으며, 전체 세정제 조성물의 10~15중량%의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 세정제조성물은 O/W형 또는 W/O형의 마이크로 에멀젼조성물로 적용이 가능하다.
본 발명에 따른 세정제조성물은 세정력이 우수할 뿐 아니라, 식물성오일 유래의 성분들을 사용하므로 생분해성이 높아 친환경적이며, 인체안전성도 높아 종래의 세정제를 대체하는데 적합하다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 의하여 제조된 대두유 메틸 에스터(SOME)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 카놀라유 에틸 에스터(COEE)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 에톡시화된 캐스터유(Polyethoxylated caster oil, CO15)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 에톡시화된 캐스터유(Polyethoxylated caster oil, CO30)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 에톡시화된 올레산(Ethoxylated Oleic acid, FO11)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 에톡시화된 올레산(Ethoxylated Oleic acid, FO13)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 세정제조성물의 세척시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8a 내지 도8c는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 세정제조성물의 세척시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 카놀라유 에틸 에스터(COEE)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 에톡시화된 캐스터유(Polyethoxylated caster oil, CO15)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 에톡시화된 캐스터유(Polyethoxylated caster oil, CO30)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 에톡시화된 올레산(Ethoxylated Oleic acid, FO11)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 에톡시화된 올레산(Ethoxylated Oleic acid, FO13)의 1H-NMR, 13C-NMR, IR 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 세정제조성물의 세척시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8a 내지 도8c는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 세정제조성물의 세척시험 결과를 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 식물성오일로부터 합성, 분리, 정제한 알킬 에스터 오일 및 에톡시화된 식물성 오일 계면활성제를 사용하여, 생분해도와 인체 안전성이 우수한 환경친화형 O/W계 세정제 및 W/O계 세정제를 제조하는 것을 기술적 특징으로 한다.
식물성 오일인 대두유(Soybean oil), 카놀라유(Canolar oil), 팜유(Palm oil), 코코넛유(Coconut oil)등을 이용하여 메틸, 에틸, 이소 프로필 에스터로 각각 합성하여 세정제의 베이스 오일(Base oil)로 하였으며, 그 중 안정된 성상의 에스터 오일(Ester oil)을 선정하였다. 또한 식물성 오일계의 원료를 이용하여 계면활성제(surfactant)를 합성하여 사용하였다. 이들 에스터 오일, 계면활성제 및 물을 사용한 3상 거동연구(3 phase behaviour study) 및 여기에 보조 계면활성제를 첨가한 4상 거동연구(4 Phase behaviour study)를 통하여 O/W형, 및 W/O형 마이크로 에멀젼 조성물을 제조하였으며, 세척성능 평가 및 생분해성 평가를 통하여 우수한 효과를 가지는 식물성 오일 기반의 친환경 세정제를 제조하였다.
본 발명에 따르면 식물성 오일 유래의 알킬 에스터 오일, 에톡시화된 식물성 오일 계면활성제, 보조 계면활성제 및 물을 포함하는 세정제조성물이 제공된다. 먼저 상기 다양한 식물성 오일과 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol)을 이용하여 에스터교환반응(Transesterification)을 통하여 에스터 오일을 합성하였다. 합성된 알킬 에스터 오일은 식물유의 종류에 따라 C14, C16, C18, C18:1, C18:2, C18:3 알킬 에스터 등으로 구성되며, 이중 C18 그룹의 알킬 에스터를 정제 분리하여 사용하였다.
한편 본 발명 세정제조성물에 포함되는 비이온성 계면활성제 역시 식물성 오일을 사용하여 합성하여 사용하였다. 구체적으로는 식물성 오일에 에틸렌 옥사이드를 부가반응시켜 에톡시화된 식물성오일을 사용하였다. 이와 같이 제조된 식물성 오일 유래의 알킬 에스터오일, 비이온성 계면활성제 및 물을 특정한 비율로 혼합하여 O/W계 세정제조성물 및 W/O계 세정제조성물을 제조하였다. 이때 알킬 에스터 오일과 비이온성 계면활성제 그리고 물의 3 성분 시스템에서 생성되는 에멀젼의 상안전성을 증가시키기 위해서 보조 계면활성제를 첨가하였다. 이는 넓은 온도 범위에서 안정한 에멀젼이 유지되도록 도와줌으로써 다양한 세정 온도 범위에서 원활한 세정이 가능하도록 도와주며, 또한 세정력 향상에 있어서도 중요한 역할을 한다.
대두유, 카놀라유, 코코넛유, 팜유, 캐스터유 등 다양한 식물성오일로부터 알킬 에스터 오일 및 비이온성 계면활성제를 합성하여 세정제 조성물을 조성하여 시험해 본 결과 특정 알킬 에스터 오일 및 비이온성 계면활성제로서의 에톡시화된 식물성오일을 특정비율로 조합하는 경우에 우수한 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
본 발명의 일 구체예에 따르면 상기 식물성 오일 유래의 알킬 에스터 오일로서 대두유 유래의 메틸에스터 오일 또는 카놀라유 유래의 에틸에스터 오일이 사용될 수 있다. 상기 대두유 유래의 메틸에스터 오일은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.
대두유(Soybean oil)를 알칼리 촉매 존재하에서 메탄올(Methanol)과 반응시켜 대두유 메틸 에스터(Soybean oil methyl ester, SOME)를 합성하였다. 구체적으로는 대두유를 둥근 플라스크에 넣고 메탄올 촉매로서의 소디움 메톡사이드를 넣는다. 온도를 약 70℃로 올리고 3~4시간 교반하면서 환류를 한다. 반응 종료 후 상온까지 반응물을 식히면 대두유 메틸에스터와 글리세롤의 두 개의 상으로 분리되는데, 분별깔대기를 이용하여 글리세롤을 분리시키고 물과 묽은염산을 이용하여 소디움 메톡사이드를 제거한다. 80도에서 감압 증류하여 물과 메탄올을 제거하면 투명한 액체 SOME를 얻을 수 있다. 기기분석(1H NMR, 13C NMR, IR)을 통하여 합성유무를 확인하였다.
상기 카놀라유 유래의 에틸에스터 오일은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 카놀라 유(Canola oil)를 알칼리 촉매 존재하에서 에탄올(Ethanol)과 반응시켜 카놀라유 에틸 에스터(Canola oil ethyl ester, COEE)를 합성한다. 구체적으로는 COEE의 합성 방법은 다음과 같다. 카놀라 유를 둥근 플라스크에 넣고 EtOH, KOH를 넣는다. 약 70도까지 온도를 올리고 3~4시간 동안 교반을 하면서 환류를 한다. 반응 종료 후 상온까지 반응물을 식히면 COEE(위층)과 글리세롤(아래층) 두 개의 상으로 분리된다. 분별깔대기를 이용하여 글리세롤을 분리시키고 물과 묽은 염산을 이용하여 COEE속에 남아 있는 KOH를 제거한다. 80도에서 감압 증류하여 물과 에탄올을 제거하면 투명한 액체 COEE를 얻을 수 있다. 기기분석(1H NMR, 13C NMR, IR)을 통하여 합성유무를 확인하였다.
상기 식물성 오일 유래의 알킬 에스터 오일은 W/O 마이크로 에멀젼 세정제조성물인 경우에는 전체 세정제조성물에 대하여 60~70 중량%의 비율로 포함되며, O/W 마이크로 에멀젼 세정제조성물인 경우에는 전체 세정제 조성물에 대하여 5~15중량%의 비율로 포함된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 에톡시화된 식물성 오일 계면활성제로 바람직하게는 에톡시화된 캐스터 오일 또는 에톡시화된 올레산이 사용될 수 있으며, 전체 세정제 조성물의 5~15중량%의 비율로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 비이온성 계면활성제로서의 에톡시화된 캐스터 오일은 바람직하게는 캐스터 오일에 15몰의 에틸렌옥사이드(ethylene oxide)를 부가반응 시킨 것, 캐스터 오일에 30몰의 에틸렌옥사이드를 부가반응 시킨 것 또는 식물로부터 유래된 올레산(Oleic acid)에 13몰의 에틸렌옥사이드를 부가반응시켜 합성된 것이 사용될 수 있다.
상기 에톡시화된 캐스터 오일은 다음과 같은 방법에 의하여 제조될 수 있다. 식물로부터 유래된 캐스터 오일(Caster oil)을 알칼리 촉매 존재하에서 각각 15몰의 에틸렌 옥사이드(EO)와 30몰의 에틸렌 옥사이드(EO)를 부가반응하여 에톡시화된 캐스터오일(Polyethoxylated caster oil, CO15, CO30)을 합성한다.
상기 에톡시화된 올레산은 식물로부터 유래된 올레산(Oleic acid)을 알칼리 촉매 조건에서 13몰의 에틸렌 옥사이드(EO)와 부가반응시켜 에톡시화된 올레산(Ethoxylated Oleic acid, FO13)을 합성하였다.
상기 보조 계면활성제로는 알코올류가 사용될 수 있다. 예를 들면, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥산올, 이소프로판올, 헵탄올, 옥탄올, 데칸올, 이소헥산올, 이소옥탄올, 이소데칸올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르, 에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 트리에틸렌 모노부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 디부틸 에테 르, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노헥실 에테르, 또는 이들의 임의의 혼합물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 부틸디글리콜(BDG) 또는 C4 알킬폴리글루코사이드(APG)가 사용될 수 있다. 보조 계면활성제는 전체 세정제 조성물의 10~15중량%의 비율로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 식물성 오일 유래의 알킬 에스터 오일, 비이온성 계면활성제, 보조계면활성제 및 물을 특정비율로 혼합하여 세정제조성물을 조성하였다. 상기 세정제조성물은 O/W형 또는 W/O형의 마이크로 에멀젼조성물로 적용이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 여러 오염원에 대한 세정력을 향상시키기 위하여 상기 비이온성 계면활성제 외에 라우릴 알코올계(LA-3, LA-5, LA-7, LA-9) 비이온성계면활성제를 더욱 포함할 수 있다.
천연로진의 주성분인 아비에틴산(Abietic acid)을 주원료로 하는 플럭스를 도포한 SUS 시편에 대한 세척 성능 평가를 통하여 본 발명에 따라 제조된 세정제조성물의 세정력을 평가하였다. 또한 온도와 초음파의 변화에 따라 세척성능이 어떻게 변하는지 확인하였다. 그 결과, 40KHz의 초음파를 적용하는 경우 상온, 40℃, 60℃에서 10분 이내에 95% 이상 제거됨을 볼 수 있었다. 오염물질을 플럭스뿐만 아니라 왁스, 그리스와 비교 평가한 결과, 모두 10분 이내에 세정이 완료되었다. 또한 제조된 세정제를 이용하여 금속과 플라스틱에 대한 재질영향 평가를 시행한 결과 대부분의 경우에 재질에 대한 영향에 이상이 없었으며, 생분해도 측정결과 95% 이상의 생분해도를 나타내었다.
이와 같이 본 발명에 따라 제조되는 상기 세정제 조성물은 세정력이 우수할 뿐 아니라 식물성 오일로부터 유래된 성분을 이용하므로 생분해성이 뛰어나 인체적합성, 환경친화성이 우수하다는 것이 확인 되었다.
[실시예]
이하, 하기의 실시예와 시험예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 이 예들에 의하여 한정되는 것은 아니다.
식물성 오일을 에스테르 교환반응시켜 식물성 오일 유래의 알킬 에스터오일을 제조하였다.
제조예 1:대두유 메틸 에스터 제조
대두유(Soybean oil)를 알칼리 촉매 존재하에서 메탄올(MeOH)과 반응시켜 대두유 메틸 에스터(Soybean oil methyl ester, SOME)를 합성하였다. 대두유 500g을 2L 3-넥(neck) 둥근 플라스크에 넣고 메탄올 100g(6eq), 메톡사이드 나트륨(Sodium methoxide) 5g(0.007eq)을 넣는다. 멘틀을 이용하여 70도까지 온도를 올리고 3~4시간 동안 교반을 하면서 환류를 한다. 반응 종료 후 상온까지 반응물을 식히면 두 개의 상(위층은 SOME이고 아래층은 글리세롤이다)으로 분리되는 것을 관찰할 수 있다. 분별깔대기를 이용하여 글리세롤을 분리시키고 물과 묽은 염산을 이용하여 SOME속에 남아 있는 메톡사이드 나트륨(sodium methoxide)을 제거한다. 80도에서 감압 증류하여 물과 메탄올을 제거하면 투명한 액체 SOME(수율:99%)를 얻을 수 있다.
이에 관한 기기분석결과를 각각 도 1a 내지 도1c에 나타내었다.
1H NMR 분석결과 그래프(도 1a)에서 대두유의 주요 구성성분인 리놀레산(linoleic acid)과 올레산(oleic acid) 분자내의 C=C 이중결합의 수소피크(Hydrogen peak)와 메탄올로부터 유래된 -OCH3 피크를 볼 수 있었고 대두유에서 볼 수 있었던 피크들은 찾아볼 수 없었다.
13C NMR 분석결과 그래프(도 1b)에서 올레산(Oleic acid)과 리놀레산(Linoleic acid) 분자내의 C=C 이중결합 피크들과 -OCH3 그룹의 -CH3 카본 피크(Carbon peak)를 확인할 수 있었다.
IR 분석결과 그래프(도 1c)의 파수(Wave-number) 2940~2860cm-1에서 C-H 신축진동 피크(stretch peak)와 1700cm-1에서 에스터(Ester)의 C=O 신축진동 피크(stretch peak)를 확인할 수 있었다.
상기의 기기분석결과로부터 SOME가 정상적으로 합성되었음을 확인할 수 있었다.
제조예 2:카놀라유 에틸 에스터 제조
카놀라유(Canola oil)를 알칼리 촉매 존재하에서 에탄올(EtOH)과 반응시켜 카놀라유 에틸 에스터(Canola oil ethyl ester, COEE)를 합성하였다.
카놀라유 500g을 2L 3-넥(neck) 둥근 플라스크에 넣고 에탄올 230g(10eq), KOH 2.5g(0.01eq)를 넣는다. 멘틀을 이용하여 70도까지 온도를 올리고 3~4시간 동안 교반을 하면서 환류를 한다. 반응 종료 후 상온까지 반응물을 식히면 두 개의 상(위층은 COEE이고 아래층은 글리세롤이다)으로 분리되는 것을 관찰할 수 있다. 분별깔대기를 이용하여 글리세롤을 분리시키고 물과 묽은 염산을 이용하여 COEE속에 남아 있는 KOH를 제거한다. 80도에서 감압 증류하여 물과 에탄올을 제거하면 투명한 액체 COEE(수율: 95~98%)를 얻을 수 있다.
이에 관한 기기분석결과를 도 2a 내지 도 2c에 나타내었다.
1H NMR 분석결과 그래프(도 2a)에서 카놀라유(Canola oil)의 주요 구성성분인 리놀레산(linoleic acid)과 올레산(oleic acid) 분자내의 C=C 이중결합의 수소 피크(Hydrogen peak)와 에탄올로부터 유래된 -OCH2CH3 피크들을 볼 수 있었고 카놀라유에서 볼 수 있었던 피크들은 찾아볼 수 없었다. 1H NMR 분석결과 그래프에서 카놀라유(Canola oil) 분자내의 9번 탄소 위치의 C=C 이중결합의 수소피크와 에탄올로부터 유래된 에킬기의 수소피크를 확인할 수 있었다.
13C NMR 분석결과 그래프(도 2b)에서 카놀라유(Canola oil) 분자내의 9번 탄소 위치의 C=C 이중결합 그리고 -COOCH2CH3 작용기내의 -CH2-부분의 카본 피크와 -CH3, -CH2CH2CH3 분절의 -CH3부분의 카본 피크를 확인할 수 있었다.
IR 분석결과 그래프(도 2c)에서 =C-H 신축진동(Stretch)과 에스터(Ester)의 C=O 신축진동 피크(stretch peak)를 확인할 수 있었다.
상기의 기기분석결과로부터 카놀라유 에틸 에스터가 합성되었음을 확인할 수 있었다.
제조예 3:에톡시화 캐스터 오일의 제조
식물로부터 유래된 캐스터 유(Caster oil)를 알칼리 촉매 존재하에서 15 몰의 에틸렌 옥사이드(Ethylene oxide, EO)를 부가반응하여 에톡시화된 캐스터유(Polyethoxylated caster oil, CO15)를 합성하였으며, 합성된 CO15를 기기분석(1H NMR, 13C NMR, IR)을 통하여 정상적으로 합성되었는지 확인 하였다.
그 결과를 도 3a 내지 도 3c에 나타내었다.
1H NMR 분석결과 그래프(도 3a)에서 캐스터 유로부터 유래된 C=C 이중결합의 수소 피크와 에틸렌 옥사이드로부터 유래된 에테르(ether)의 수소 피크(Hydrogen peak)를 확인할 수 있었다.
13C NMR 분석결과 그래프(도 3b)에서 에스터 카본(Ester carbon)과 올레산 분자내의 C=C 이중결합 부분의 카본 피크 및 에테르 카본 피크(ether carbon peak)를 확인할 수 있었다.
IR 분석결과 그래프(도 3c)의 파수(Wave-number) 3500cm-1에서 O-H 신축진동 피크(stretch peak), 파수(Wave-number) 3000cm-1에서 =C-H 신축진동 피크(stretch peak), 파수(Wave-number) 1700 cm-1에서 C=O 신축진동 피크(stretch peak)를 확인할 수 있었다.
상기의 기기분석결과로부터 계면활성제인 CO15가 정상적으로 합성되었음을 확인할 수 있었다.
제조예 4:에톡시화 캐스터 오일의 제조
식물로부터 유래된 캐스터 오일(Caster oil)을 알칼리 촉매 존재하에서 30 몰의 에틸렌 옥사이드(EO)를 부가반응하여 에톡시화된 캐스터 오일 (Polyethoxylated caster oil, CO30)을 합성하였으며, 합성된 CO30를 기기분석(1H NMR,13C NMR, IR)을 통하여 정상적으로 합성되었는지 확인하였다. 그 결과를 도 4a 내지 도 4c에 나타내었다.
1H NMR 분석결과 그래프(도 4a)에서 캐스터 유으로부터 유래된 C=C 이중결합의 수소 피크와 에틸렌 옥사이드로부터 유래된 에테르(ether)의 수소 피크(Hydrogen peak)를 확인할 수 있었다.
13C NMR 분석결과 그래프(도 4b)에서 에스터 카본(Ester carbon)과 올레산 분자내의 C=C 이중 결합 부분의 카본 피크 및 에테르 카본 피크를 확인할 수 있었다.
IR 분석결과 그래프(도 4c)의 파수(Wave-number) 3500cm-1에서 O-H 신축진동 피크(stretch peak), 파수(Wave-number) 3000cm-1에서 =C-H 신축진동 피크, 파수(Wave-number) 1700 cm-1에서 C=O 신축진동 피크를 확인할 수 있었다.
상기의 기기분석결과로부터 CO30이 정상적으로 합성되었음을 확인할 수 있었다.
제조예 5:에톡시화 올레산의 제조
식물로부터 유래된 올레산(Oleic acid)을 알칼리 촉매 조건에서 11 몰의 에틸렌 옥사이드(EO)를 부가반응하여 에톡시화된 올레산(Ethoxylated Oleic acid, FO11)을 합성하였으며, 기기분석(1H NMR,13C NMR, IR)을 통하여 FO11이 정상적으로 합성되었는지 확인하였다. 그 결과를 도 5a 내지 도 5c에 나타내었다.
1H NMR 분석결과 그래프(도 5a)에서 올레산 분자내의 C=C 이중결합의 수소 피크와 에틸렌 옥사이드로부터 유래된 -COOCH2CH2- 기의 -OCH2- 결합부분의 수소 피크가 확인되었으며, 에테르(ether)의 수소 피크를 확인할 수 있었다.
13C NMR 분석결과 그래프(도 5b)에서 에테르 카본과 올레산 분자내의 C=C 이중 결합 부분의 카본 피크를 확인할 수 있었다.
IR 분석결과 그래프(도 5c)의 파수(Wave-number) 3500cm-1에서 O-H 신축진동 피크(stretch peak), 3000cm-1에서 C-H 신축진동과 =C-H 피크, 파수(Wave-number) 1700 cm-1에서 C=O 신축진동 피크(stretch peak)를 확인할 수 있었다.
상기의 기기분석결과로부터 계면활성제인 FO11이 정상적으로 합성되었음을 확인할 수 있었다.
제조예 6:에톡시화 올레산의 제조
식물로부터 유래된 올레산(Oleic acid)을 알칼리 촉매 조건에서 13 몰의 에틸렌 옥사이드(EO)를 부가반응하여 에톡시화된 올레산(Ethoxylated Oleic acid, FO13)을 합성하였으며, 기기분석(1H NMR,13C NMR, IR)을 통하여 FO11이 정상적으로 합성되었는지 확인하였다. 그 결과를 도 6a 내지 도 6c에 나타내었다.
1H NMR 분석결과 그래프(도 6a)에서 올레산 분자내의 C=C 이중결합의 수소 피크와 에틸렌 옥사이드로부터 유래된 -COOCH2CH2- 기의 -OCH2- 결합부분의 수소 피크가 확인되었으며, 에테르(ether)의 수소 피크를 확인할 수 있었다.
13C NMR 분석결과 그래프(도 6b)에서 에테르 카본과 올레산 분자내의 C=C 이중 결합 부분의 카본 피크를 확인할 수 있었다.
IR 분석결과 그래프(도 6c)의 파수(Wave-number) 3500cm-1에서 O-H 신축진동 피크(stretch peak), 3000cm-1에서 C-H 신축진동과 =C-H 피크, 파수(Wave-number) 1700 cm-1에서 C=O 신축진동 피크(stretch peak)를 확인할 수 있었다.
상기의 기기분석결과로부터 계면활성제인 FO13이 정상적으로 합성되었음을 확인할 수 있었다.
시험예 1:상안정성 시험
상기 합성된 대두유 메틸 에스터(SOME), 계면활성제(Surfactant)와 보조계면활성제(Co-surfactant)를 하기의 표 1 및 표 2와 같은 조성으로 일정 비율로 혼합하여 일정 온도범위에서 소수성인 대두유 메틸 에스터(SOME)속에 일정량의 물이 분산되어 단일상(one-phase)을 유지하는 최적의 혼합비율을 찾고자 하였다. 실험의 주요변수는 계면활성제에 있어서 에틸렌 옥사이드(EO)의 부가된 몰 수/조성물의 혼합비율 변화이며 조성물의 상(phase) 관찰 온도범위는 4℃ ~ 60℃로 설정하였다.
식물성 오일로부터 유도된 계면활성제로는 라우릴 알코올계 비이온성 계면활성제인 LA-3(Polyoxyethylene(3) lauryl ether), LA-5(Polyoxyethylene(5) lauryl ether), LA-7(Polyoxyethylene(7) lauryl ether), LA-9(Polyoxyethylene(9) lauryl ether)와, 캐스터 오일계(CO15, CO30), 올레산 계(FO11, FO13, SWA1503)의 비이온계면활성제를 선정하여 사용하였고 보조계면활성제로는 부틸 디 글리콜(BDG)과 C4 APG를 선택하여 사용하였다. 소수성인 SOME속에 일정량의 물이 분산되어 단일상을 유지하는 W/O(Water in oil) 타입의 실험 결과는 하기 표 1, 표 2와 같다.
| Lot NO | SO-1 | SO-2 | SO-3 | SO-4 | SO-5 | SO-6 | SO-7 | SO-8 | SO-9 | SO-10 | |
| 계면활성제 | LA-3 | ||||||||||
| LA-5 | |||||||||||
| LA-7 | 13 | ||||||||||
| LA-9 | 15 | ||||||||||
| FO-11 | 13 | ||||||||||
| FO-13 | 13 | ||||||||||
| SWA1503 | 15 | 13 | |||||||||
| CO-15 | 13 | ||||||||||
| CO-30 | 13 | 13 | 15 | ||||||||
| 오일 | SOME | 60 | 65 | 65 | 60 | 60 | 70 | 65 | 65 | 70 | 70 |
| 물 | 12 | 7 | 9 | 10 | 12 | 4 | 7 | 5 | 2 | 2 | |
| 보조계면활성제 | BDG | 15 | 15 | 13 | 15 | 15 | 13 | 15 | 15 | 13 | 15 |
| C4-APG | |||||||||||
| 총 중량(%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 단일상형성범위(℃) | Min | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Max | 40 | 40 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | |
| Lot NO | SO-11 | SO-12 | SO-13 | SO-14 | SO-15 | SO-16 | |
| 계면활성제 | LA-3 | ||||||
| LA-5 | |||||||
| LA-7 | 8 | ||||||
| LA-9 | |||||||
| FO-11 | |||||||
| FO-13 | 12 | 12 | 10 | 10 | 12 | ||
| SWA1503 | |||||||
| CO-15 | 4 | 4 | 5 | 5 | 4 | ||
| CO-30 | 5 | ||||||
| 오일 | SOME | 61 | 59 | 62 | 60 | 65 | 65 |
| 물 | 10 | 10 | 10 | 10 | 9 | 7 | |
| 보조계면활성제 | BDG | 13 | 15 | 13 | 15 | 10 | 15 |
| C4-APG | |||||||
| 총 중량(%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 단일상형성범위(℃) | Min | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Max | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 60 | |
시험예 2:상안정성 시험
상기 합성된 대두유 메틸 에스터(SOME), 계면활성제(Surfactant)와 보조계면활성제(Co-surfactant)를 하기의 표 3 및 표 4와 같은 조성으로 일정 비율로 혼합하여 일정 온도범위에서 소수성인 SOME가 물에 분산되어 단일상(one-phase)을 유지하는 최적의 혼합비율을 찾고자 하였다. 실험의 주요변수는 계면활성제의 에틸렌 옥사이드(EO)의 부가된 몰 수/조성물의 혼합비율 변화이다. 소수성인 SOME가 물에 분산되어 단일상을 유지하는 O/W(Oil in Water) 타입의 상거동 실험 결과는 하기 표 3 표 4와 같다.
| Lot NO | SW-1 | SW-2 | SW-3 | SW-4 | SW-5 | SW-6 | SW-7 | SW-8 | SW-9 | SW-10 | |
| 계면활성제 | LA-3 | ||||||||||
| LA-5 | |||||||||||
| LA-7 | 13 | 15 | 15 | ||||||||
| LA-9 | |||||||||||
| FO-11 | 15 | 15 | 15 | ||||||||
| FO-13 | 15 | ||||||||||
| SWA1503 | 15 | 15 | |||||||||
| CO-15 | |||||||||||
| CO-30 | 15 | ||||||||||
| 오일 | SOME | 5 | 5 | 6 | 7 | 7 | 5 | 5 | 5 | 5 | 6 |
| 물 | 67 | 65 | 64 | 65 | 65 | 67 | 65 | 69 | 65 | 64 | |
| 보조계면활성제 | BDG | 13 | 15 | 15 | 13 | 13 | 13 | 15 | 13 | 15 | 15 |
| C4-APG | |||||||||||
| 총 중량(%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 단일상형성범위(℃) | Min | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Max | 40 | 40 | 60 | 40 | 40 | 40 | 40 | 60 | 60 | 60 | |
| Lot NO | SW-11 | SW-12 | SW-13 | SW-14 | SW-15 | SW-16 | SW-17 | SW-18 | SW-19 | SW-20 | |
| 계면활성제 | LA-3 | ||||||||||
| LA-5 | |||||||||||
| LA-7 | |||||||||||
| LA-9 | |||||||||||
| FO-11 | 15 | 15 | 15 | 17 | 17 | 12 | 10 | ||||
| FO-13 | 15 | 15 | |||||||||
| SWA1503 | |||||||||||
| CO-15 | 15 | 4 | 5 | ||||||||
| CO-30 | |||||||||||
| 오일 | SOME | 6 | 5 | 5 | 8 | 6 | 4 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 물 | 66 | 67 | 65 | 62 | 64 | 66 | 65 | 63 | 66 | 65 | |
| 보조계면활성제 | BDG | 8 | 8 | 13 | 15 | ||||||
| C4-APG | 13 | 13 | 15 | 15 | 7 | 7 | 13 | 15 | |||
| 총 중량(%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 단일상형성범위(℃) | Min | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Max | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 40 | 60 | 40 | 40 | |
시험예 3:상안정성 시험
상기 합성된 카놀라유 에틸 에스터(COEE)를 여러 종류의 계면활성제와 보조 계면활성제를 하기 표 5 및 표 6의 조성으로 일정한 비율로 혼합하여 일정 온도에서 단일상을 유지하는 최적의 혼합비율을 찾고자 하였다.
실험의 주요변수는 계면활성제의 부가된 에틸렌 옥사이드(EO) 몰 수/조성물의 혼합비율 변화이다. 다량의 COEE에 일정량의 물이 분산되어 단일상을 유지하는 W/O(Water in oil) 타입의 실험 결과는 하기의 표 5, 표 6에 나타내었다.
| Lot NO | CE 1 | CE 2 | CE 3 | CE 4 | CE 5 | CE 6 | CE 7 | CE 8 | CE 9 | CE10 | CE11 | CE12 | |
| 계면활성제 |
LA-3 | ||||||||||||
| LA-5 | 13 | ||||||||||||
| LA-7 | 13 | 15 | |||||||||||
| LA-9 | 13 | ||||||||||||
| FO-11 | 15 | 15 | |||||||||||
| FO-13 | 13 | 16 | |||||||||||
| SWA1503 | 15 | 15 | |||||||||||
| CO-15 | 15 | ||||||||||||
| CO-30 | 15 | ||||||||||||
| 오일 | COEE | 70 | 65 | 65 | 65 | 60 | 60 | 65 | 60 | 65 | 65 | 65 | 65 |
| 물 | 2 | 9 | 7 | 7 | 12 | 12 | 7 | 10 | 9 | 8 | 7 | 5 | |
| 보조계면활성제 | BDG | 15 | 13 | 13 | 15 | 13 | 15 | 13 | 15 | 11 | 11 | 13 | 15 |
| C4-APG | |||||||||||||
| 총 중량(%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 단일상형성범위(℃) | Min | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Max | 60 | 60 | 60 | 60 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | |
| Lot NO | CE13 | CE14 | CE15 | CE16 | CE17 | CE18 | CE19 | CE20 | |
| 계면활성제 | LA-3 | ||||||||
| LA-5 | 13 | 15 | |||||||
| LA-7 | 15 | ||||||||
| LA-9 | |||||||||
| FO-11 | 15 | ||||||||
| FO-13 | 12 | 10 | |||||||
| SWA1503 | |||||||||
| CO-15 | 15 | 15 | |||||||
| CO-30 | 4 | 5 | |||||||
| 오일 | COEE | 60 | 65 | 70 | 60 | 62 | 62 | 60 | 65 |
| 물 | 12 | 5 | 2 | 10 | 9 | 10 | 12 | 7 | |
| 보조계면활성제 | BDG | 15 | 15 | 13 | 15 | 13 | 13 | 13 | 15 |
| C4-APG | |||||||||
| 총 중량(%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 단일상형성범위(℃) | Min | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Max | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 40 | 40 | |
시험예 4:상안정성 시험
상기 합성된 COEE를 여러 종류의 계면활성제와 보조계면활성제를 하기의 표 7의 조성과 같이 일정한 비율로 혼합하여 일정 온도에서 단일상을 유지하는 최적의 혼합비율을 찾고자 하였다.
실험의 주요변수는 계면활성제의 부가된 에틸렌 옥사이드(EO)의 몰 수/조성물의 혼합비율 변화이다. 일정량의 COEE가 물에 분산되어 단일상을 유지하는 O/W(Oil in Water) 타입의 실험 결과는 하기의 표 7에 나타내었다.
| Lot NO | CE13 | CE14 | CE15 | CE16 | CE17 | CE18 | CE19 | CE20 | CE21 | CE22 | CE23 | CE24 | |
| 계면활성제 | LA-3 | ||||||||||||
| LA-5 | 13 | ||||||||||||
| LA-7 | 13 | 15 | 6 | ||||||||||
| LA-9 | 15 | ||||||||||||
| FO-11 | 15 | ||||||||||||
| FO-13 | 15 | ||||||||||||
| SWA1503 | 15 | ||||||||||||
| CO-15 | 13 | 16 | |||||||||||
| CO-30 | 15 | 18 | 7 | ||||||||||
| 오일 | COEE | 5 | 5 | 5 | 6 | 7 | 7 | 8 | 8 | 10 | 7 | 5 | 6 |
| 물 | 69 | 65 | 65 | 66 | 65 | 67 | 62 | 62 | 59 | 62 | 65 | 66 | |
| 보조계면활성제 | BDG | 13 | 15 | 15 | 13 | 15 | 13 | 15 | 15 | 15 | 13 | 15 | 15 |
| C4-APG | |||||||||||||
| 총 중량(%) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 단일상형성범위(℃) | Min | R.T | 4 | 40 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Max | 60 | 60 | 60 | 60 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 60 | |
실시예 1~4:세정제 조성물의 제조
상기의 시험결과를 토대로 하기의 표 8의 조성을 가지는 세정제조성물을 제조하였다.
| 중량% | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 |
| SOME | COEE | |||
| W/O 타입 | O/W 타입 | W/O 타입 | O/W 타입 | |
| FO-13 | 10 | |||
| CO-15 | 15 | |||
| CO-30 | 13 | 5 | 15 | |
| SOME | 65 | 8 | ||
| COEE | 65 | 6 | ||
| 물 | 7 | 62 | 10 | 66 |
| BDG | 15 | 10 | 13 | |
| C4-APG | 15 | |||
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 |
시험예 5:세척성능시험
상기 실시예 1 내지 4의 세정제로 천연 로진의 주성분인 아비에틴산(Abietic acid)을 주원료로 하는 플럭스를 도포한 SUS 시편에 대한 세척 성능을 평가하였다. SUS 304 시편(30mm * 150mm * 2mm)에 아비에틴 산(abietic acid) 플럭스를 도포하여 시료로 준비하였다. 세척시간, 세척온도, 초음파 조건을 달리하여 시험을 실시하였다. 침적온도를 각각 상온(RT), 40℃, 60℃로 하였으며 초음파분해(sonication, 40kHz)를 병행하기도 하였다. 온도 및 초음파조건에 따른 시편에 도포된 아비에틴 산의 무게를 측정하였으며 그 결과는 하기의 표 9 및 도 7a 내지 도 7f에 나타내었다. 세정율은 다음과 같이 계산하였다.
세정율(%)=(A-B)/A×100
(식 중에서, A는 테스트 전에 부착된 오염원의 무게, B는 세정력 테스트 후에 부착된 오염원의 무게이다)
도 7a에서 확인되는 바와 같이 상온에서 초음파를 적용하지 않았을때, 실시예 1과 3의 W/O 타입의 세정제는 약40분, 실시예 2와 4의 O/W 타입의 세정제는 90분 이후에 플럭스가 제거되는 것을 볼 수 있다.
40℃에서 초음파를 적용하지 않았을 때, 도 7b에서 확인되는 바와 같이 상온에서보다 빠른 시간내에 플럭스를 제거하는 것을 볼 수 있다. 실시예 1의 SOME W/O 타입의 경우, 20분 이내에 90% 이상이 제거되었다.
도 7c에서 확인되는 바와 같이, 60℃에서 초음파를 적용하지 않았을 때, W/O 타입은 약 25분 이내, O/W 타입은 70분-90분 이내에 95% 이상 제거됨을 알 수 있다.
도 7d에서 확인되는 바와 같이, 상온에서 40kHz의 초음파를 적용하였을 때, 네 종류의 세정제 모두 20분 이내에 95% 이상 제거됨을 볼 수 있다.
도 7e에서 확인되는 바와 같이 40℃에서 40kHz의 초음파를 적용하였을 때, 실시예 1의 SOME W/O 타입의 경우는 10분이내, 나머지 3종의 세정제는 20분 이내에 95% 이상이 제거됨을 볼 수 있다.
도 7f에서 확인되는 바와 같이 60℃에서 40kHz의 초음파를 적용하였을 때, 실시예 4의 COEE O/W 타입의 경우 20분, 나머지 3종의 세정제는 6분 이내에 95% 이상이 제거됨을 볼 수 있다.
실시예 5, 6:세정제 조성물의 제조
다양한 오염원에 대한 세정력을 높이기 위하여 하기의 표 10과 같은 조성의 세정제조성물을 제조하였다. 비이온성계면활성제로서 라우릴 알코올계 계면활성제인 헵타옥시에틸레이티드 라우릴 알콜(Heptaoxyethylated lauryl alcohol, LA-7)을 더욱 포함하도록 하였다.
| 중량% | 실시예 5 | 실시예 6 |
| SOME W/O 타입 | COEE O/W 타입 | |
| FO-13 | - | - |
| CO-15 | - | - |
| CO-30 | 5 | 7 |
| LA-7 | 8 | 6 |
| SOME | 65 | - |
| COEE | - | 6 |
| 물 | 7 | 66 |
| BDG | 15 | 15 |
| C4-APG | - | - |
| 합계 | 100 | 100 |
시험예 6:세정력 평가
오염원으로서의 왁스(레인마크, 불스원 사), 그리스(하이렉스OHD, 천미광유주식회사) 및 플럭스(아비에틴 산)에 대해서 완전 세척이 이루어지는 시간을 측정하였다(RT, 40kHz). 상기 실시예 5의 세정제조성물의 경우 측정 결과 왁스는 1분 30초, 플럭스 2분 30초, 그리스 5분 20초에 완전 세척이 되었으며, 플럭스에 대해서 우수한 세척력을 나타내었다. 이를 도 8a 내지 도 8c에 나타내었다. 상기 실시예 6의 세정제조성물의 경우 측정 결과 왁스는 2분, 플럭스 8분 40초, 그리스 7분 30초에 완전 세척이 되었다.
시험예 6:부식성시험
표면의 총면적이 20~28㎠ (약 90×13mm)인 알루미늄, 주철, 강, 황동, 구리 시험편의 표면을 내수 연마지(KS L 6004에 규정하는 AA 또는 CC의 320번)로 연마하여 물로 씻은 후, 아세톤으로 씻어 건조한다.
2개의 큰 입 마개 달린 병에 실시예 1 내지 4의 세정제 및 그의 10% 희석액 시료, 즉 (1) COEE W/O 원액, (2) COEE W/O 10% 희석, (3) COEE O/W 원액, (4) COEE O/W 10% 희석, (5) SOME W/O 원액, (6) SOME W/O 10% 희석, (7) SOME O/W 원액, (8) SOME O/W 10% 희석액 400ml씩 취한다.
2조의 시험편 무게를 0.1mg 까지 측정하여 조립하고 1조씩 별도의 용기에 넣고 뚜껑을 한다. 미리(50±2)℃로 조절한 항온 중탕에 넣고 48시간 정치한다. 시험 종료 후 각 시험편을 꺼내어 물을 적신 붓으로 부식 생성물을 제거한 후, 물로 씻고 아세톤으로 세척하여 건조한 수 무게를 0.1mg까지 단다.
무게변화는 다음 식에 따라 계산하고 2조의 평균치를 기록한다.
여기에서 C : 무게변화(mg/㎠)
w1 : 시험 전의 시험편 무게(mg)
w2 : 시험 후의 시험편 무게(mg)
S : 시험 전의 시험편 전체 표면적(㎠)
이와 함께 시험편의 표면 상태를 육안 및 촉감으로 조사하였을 때, 시험편에 현저한 피팅 및 거침이 있는가에 대한 겉모양 판정을 행하였다. (1) COEE W/O 원액, (2) COEE W/O 10% 희석, (3) COEE O/W 원액, (4) COEE O/W 10% 희석, (5) SOME W/O 원액, (6) SOME W/O 10% 희석, (7) SOME O/W 원액, (8) SOME O/W 10% 희석액에 대한 각각의 결과를 하기의 표 11 내지 표 18에 나타내었다.
| 시험 전 (g) |
시험 후 (g) |
무게변화 (g) |
표면적 (㎤) |
감소율 (mg/㎤) |
표면상태 | |
| 알루미늄 | 12.9668 | 12.9643 | - 0.0025 | 28.08 | - 0.09 | 이상없음 |
| 주철 | 35.0502 | 35.0481 | - 0.0021 | 30.72 | - 0.07 | 이상없음 |
| 강 | 14.7701 | 14.7684 | - 0.0017 | 24.60 | - 0.07 | 이상없음 |
| 황동 | 15.6833 | 15.6819 | - 0.0014 | 27.14 | - 0.05 | 이상없음 |
| 구리 | 12.9079 | 12.9063 | - 0.0016 | 26.83 | - 0.06 | 검게 변색 |
| 시험 전 (g) |
시험 후 (g) |
무게변화 (g) |
표면적 (㎤) |
감소율 (mg/㎤) |
표면상태 | |
| 알루미늄 | 12.5568 | 12.5583 | 0.0015 | 28.08 | 0.05 | 이상없음 |
| 주철 | 35.1509 | 35.1475 | - 0.0034 | 30.72 | - 0.11 | 이상없음 |
| 강 | 14.8498 | 14.8479 | - 0.0019 | 24.60 | - 0.08 | 이상없음 |
| 황동 | 16.2240 | 16.2236 | - 0.0004 | 27.14 | - 0.01 | 이상없음 |
| 구리 | 16.4973 | 16.4969 | - 0.0004 | 26.83 | - 0.01 | 이상없음 |
| 시험 전 (g) |
시험 후 (g) |
무게변화 (g) |
표면적 (㎤) |
감소율 (mg/㎤) |
표면상태 | |
| 알루미늄 | 10.7677 | 10.7677 | 0.0000 | 28.08 | 0.00 | 이상없음 |
| 주철 | 30.5216 | 30.5200 | - 0.0016 | 30.72 | - 0.05 | 이상없음 |
| 강 | 14.5079 | 14.5057 | - 0.0022 | 24.60 | - 0.09 | 이상없음 |
| 황동 | 16.1246 | 16.1246 | 0.0000 | 27.14 | 0.00 | 이상없음 |
| 구리 | 16.2565 | 16.2559 | - 0.0006 | 26.83 | - 0.02 | 이상없음 |
| 시험 전 (g) |
시험 후 (g) |
무게변화 (g) |
표면적 (㎤) |
감소율 (mg/㎤) |
표면상태 | |
| 알루미늄 | 13.4079 | 13.4080 | 0.0001 | 28.08 | 0.00 | 이상없음 |
| 주철 | 30.4422 | 30.4386 | - 0.0036 | 30.72 | - 0.12 | 이상없음 |
| 강 | 14.8311 | 14.8295 | - 0.0016 | 24.60 | - 0.07 | 이상없음 |
| 황동 | 11.1298 | 11.1294 | - 0.0004 | 27.14 | - 0.01 | 이상없음 |
| 구리 | 16.4903 | 16.4905 | 0.0002 | 26.83 | 0.01 | 이상없음 |
| 시험 전 (g) |
시험 후 (g) |
무게변화 (g) |
표면적 (㎤) |
감소율 (mg/㎤) |
표면상태 | |
| 알루미늄 | 12.9403 | 12.9409 | 0.0006 | 28.08 | 0.02 | 이상없음 |
| 주철 | 33.7940 | 33.7907 | - 0.0033 | 30.72 | - 0.11 | 이상없음 |
| 강 | 14.8109 | 14.8085 | - 0.0024 | 24.60 | - 0.10 | 이상없음 |
| 황동 | 14.0969 | 14.0961 | - 0.0008 | 27.14 | - 0.03 | 이상없음 |
| 구리 | 16.6458 | 16.6452 | - 0.0006 | 26.83 | - 0.02 | 검게 변색 |
| 시험 전 (g) |
시험 후 (g) |
무게변화 (g) |
표면적 (㎤) |
감소율 (mg/㎤) |
표면상태 | |
| 알루미늄 | 11.5844 | 11.5855 | 0.0011 | 28.08 | 0.04 | 이상없음 |
| 주철 | 30.1538 | 30.1516 | - 0.0022 | 30.72 | - 0.07 | 이상없음 |
| 강 | 14.8083 | 14.8068 | - 0.0015 | 24.60 | - 0.06 | 이상없음 |
| 황동 | 15.8832 | 15.8823 | - 0.0009 | 27.14 | - 0.03 | 이상없음 |
| 구리 | 16.7193 | 16.7198 | 0.0005 | 26.83 | 0.02 | 이상없음 |
| 시험 전 (g) |
시험 후 (g) |
무게변화 (g) |
표면적 (㎤) |
감소율 (mg/㎤) |
표면상태 | |
| 알루미늄 | 9.8065 | 9.7968 | - 0.0097 | 28.08 | - 0.35 | 이상없음 |
| 주철 | 34.2114 | 34.1979 | - 0.0135 | 30.72 | - 0.44 | 이상없음 |
| 강 | 14.6482 | 14.6395 | - 0.0087 | 24.60 | - 0.35 | 이상없음 |
| 황동 | 11.8440 | 11.8434 | - 0.0006 | 27.14 | - 0.02 | 이상없음 |
| 구리 | 17.0158 | 17.0154 | - 0.0004 | 26.83 | - 0.01 | 이상없음 |
| 시험 전 (g) |
시험 후 (g) |
무게변화 (g) |
표면적 (㎤) |
감소율 (mg/㎤) |
표면상태 | |
| 알루미늄 | 12.7771 | 12.7754 | - 0.0017 | 28.08 | - 0.06 | 이상없음 |
| 주철 | 34.9322 | 34.9299 | - 0.0023 | 30.72 | - 0.07 | 이상없음 |
| 강 | 14.3282 | 14.3265 | - 0.0017 | 24.60 | - 0.07 | 이상없음 |
| 황동 | 16.0281 | 16.0286 | 0.0005 | 27.14 | 0.02 | 이상없음 |
| 구리 | 16.7738 | 16.7728 | - 0.0010 | 26.83 | - 0.04 | 이상없음 |
시험결과 각 금속시편에 대한 무게 변화가 -0.44 ~ 0.04 mg/cm3로 매우 미미하였으며, SOME O/W 원액의 경우, -0.34 ~ -0.01로 시험 시료 중 가장 큰 변화를 보였다. 또한 금속 시편에 대한 표면 변화의 경우, COEE W/O 원액, SOME W/O 원액의 경우, 황동 표면이 검게 변색 되었지만, 다른 금속 시편에 대해서는 변화가 없음을 확인하였다.
시험예 7:생분해도시험
하기 표 19의 생분해도 시험용 배양기의 조성으로 하며, 활성오니를 분해원으로 하여 상기 실시예의 세정제가 포함된 진탕배양기에서 25±3℃로 8일간 진탕배양하였다. 시료는 (1) COEE W/O, (2) COEE O/W, (3) SOME O/W, (4) SOME W/O 4가지에 대해서 측정하였다. 생분해도를 구하기 위하여 배양을 시작할 때와 7일 후 및 8일 후에 내용물을 일부 채취한다. 채취시료의 계면활성제 성분을 거품용량법으로 분석하여 생분해도를 평가하였다. 활성오니는 주로 가정 폐수를 처리하고 있는 활성 오니 방식 하수 처리장으로부터의 반송 오니로 KS M 0111의 13.2(현탁 물질)에 따라 구한 현탁 물질 농도가 10,000~20,000mg/L가 되도록 조정한 것을 채취 후 5시간 이내에 사용하였다. 이때, 사용한 실시예의 계면활성제 농도는 30 ㎎/L이었다.
| 시 약 | 무 게 |
| 물 | 1 L |
| 염화암모늄 | 3.0 g |
| 인산수소이칼륨 | 1.0 g |
| 황산마그네슘 | 0.25 g |
| 염화칼륨 | 0.25 g |
| 황산철(Ⅲ) | 0.002 g |
| 효모 추출물 | 0.3 g |
각 시료에 대한 생분해도 측정결과 실시예 3의 세정제 조성물(COEE W/O)은 94.44%, 실시예 4의 세정제 조성물(COEE O/W)은 93.90%, 실시예 2의 조성물(SOME O/W)은 95.56%, 실시예 1의 조성물(SOME W/O)은 94.67%의 생분해도를 나타내었다. 이와 같이 본 발명에 따른 세정제조성물은 생분해도 값이 우수한 결과를 나타내므로 환경친화도 또한 우수함을 확인할 수 있었다.
Claims (8)
- 식물성 오일 유래의 알킬에스터 오일 60~70중량%;
에톡시화된 식물성 오일 계면활성제 5~15중량%;
보조 계면활성제로서의 부틸디글리콜(BDG) 또는 C4 알킬폴리글루코사이드(APG) 10~15중량%; 및,
물 5~10중량%로 구성되며:
W/O(Water in Oil)형 마이크로 에멀젼인,
식물성 오일을 이용한 친환경 세정제 조성물. - 제1항에 있어서, 상기 식물성 오일 유래의 알킬 에스터 오일이 대두유 유래의 메틸에스터 오일 또는 카놀라유 유래의 에틸에스터 오일인, 식물성 오일을 이용한 친환경 세정제 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 에톡시화된 식물성 오일 계면활성제가 비이온성으로서 에톡시화된 캐스터 오일 또는 에톡시화된 올레산인, 식물성 오일을 이용한 친환경 세정제 조성물.
- 삭제
- 제3항에 있어서, 상기 에톡시화된 캐스터 오일이 식물 유래의 캐스터 오일(Caster oil)을 알칼리 촉매 존재하에서 15 몰의 에틸렌 옥사이드(EO)를 부가반응하여 얻어지는 에톡시화된 캐스터 오일(Polyethoxylated caster oil), 또는 식물 유래의 캐스터 오일(Caster oil)을 알칼리 촉매 존재하에서 30 몰의 에틸렌 옥사이드(EO)를 부가반응하여 얻어지는 에톡시화된 캐스터 오일(Polyethoxylated caster oil)인, 식물성 오일을 이용한 친환경 세정제 조성물.
- 제3항에 있어서, 상기 에톡시화된 올레산이 식물 유래의 올레산(Oleic acid)을 알칼리 촉매 조건에서 13 몰의 에틸렌 옥사이드(EO)를 부가반응하여 얻어지는 에톡시화된 올레산(Ethoxylated Oleic acid)인, 식물성 오일을 이용한 친환경 세정제 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 친환경 세정제 조성물이 라우릴 알코올계 계면활성제인 헵타옥시에틸레이티드 라우릴 알콜(Heptaoxyethylated lauryl alcohol, LA-7)을 더욱 포함하는, 식물성 오일을 이용한 친환경 세정제 조성물.
- 삭제
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