KR101444423B1

KR101444423B1 - 세정용 수화겔 조성물 및 이를 포함하는 다공성 기재

Info

Publication number: KR101444423B1
Application number: KR1020120110580A
Authority: KR
Inventors: 박현주; 심우선; 김승진; 장석윤
Original assignee: 주식회사 엘지생활건강
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-09-24
Also published as: KR20140044518A

Abstract

본 발명은 일상적인 세정 용도로 사용하기에 매우 적합한 강도와 탄성을 가지며, 충분한 양의 세정성분을 안정하게 포함시킬 수 있는 세정용 수화겔 조성물을 제공하기 위하여, 세정성분이 포함되며, 압축파단강도가 10 내지 200kPa 이고, 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa인 세정용 수화겔 조성물을 제공한다. 또한 본 발명에 따른 특정 강도와 탄성을 가진 세정용 수화겔을 다공성 기재에 함유시켜 사용하기에 적합한 세정도구를 제공한다. 또한 본 발명에 따른 특정 강도와 탄성을 가진 세정용 수화겔 및 다공성 기재를 포함하는 세정용품 키트를 제공한다.

Description

세정용 수화겔 조성물 및 이를 포함하는 다공성 기재{Hydrogel composition for cleaning and porous substrate containing the hydrogel}

본 발명은 특정 강도와 탄성을 지녀 소비자가 사용하기에 적합한, 세정성분을 가지는 수화겔 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 세정성분을 가지는 수화겔 조성물을 함유하는 다공성 기재를 포함하는 세정도구에 관한 것이다.

수화겔이란 친수성 고분자의 사슬이 가교(cross linking)를 이루어 3차원 망상구조를 형성한 것으로 물을 함유하면서도 물에 녹지 않는 물질이다. 친수성 고분자들은 친수성이 강한 극성기 등을 가지며, 이러한 극성기들은 공유결합, 이온결합, 수소결합, 반데르발스 결합 등에 의하여 3차원 망상 구조를 형성하게 된다.

이러한 수화겔은 겔 내부에 다양한 유효성분을 함유할 수 있어 상처 치료용 드레싱, 콘택트 렌즈, 의료용 재료 등으로 활용이 되고 있다.

이러한 수화겔을 만들 수 있는 고분자로는 망상구조의 수용성 합성고분자로 예를 들어, 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone) 등의 비이온성 고분자계열, 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리스티렌설폰산(polystyrene sulfonic acid), 폴리아크릴옥시에틸트리메틸암모늄클로라이드(polyacryloxyethyltrimethyl ammonium chloride) 등의 이온성 고분자의 단일 중합체 또는 그의 공중합체가 사용될 수 있으며, 천연고분자로 예를 들어, 아가로오스(agarose), 셀룰로오스(cellulose), 젤라틴(gelatin) 등이 사용될 수 있다.

지금까지 세정성분을 포함하는 수화겔 형태에 대한 시도가 있었으나, 세정제 역할을 할 수 있는 적절한 강도를 갖추지 않아 보관 및 유통 중에 수화겔이 부서지기 쉬웠으며, 사용시 쉽게 형태가 파괴되는 단점이 있었다, 또한 이와 동시에 적절한 탄성을 가지지 않아, 흐물거리거나 형태가 고정되지 않아 사용이 불편하다는 단점이 있었다. 그리고 지속적이고 충분한 세정력을 가질 수 있을 만큼의 세정성분이 안정적으로 포함되지 않는 등의 한계가 있었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 세정제에 적합한 강도와 탄성을 가지며, 충분한 양의 세정성분을 안정하게 포함시킬 수 있는 세정용 수화겔 조성물을 제공하는데 있다. 이러한 세정용 수화겔 조성물은 그 형태가 쉽게 흐트러지지 않으며 일정기간 동안 세정성분을 서서히 충분하게 방출할 수 있어 지속적인 세정제의 사용을 가능하게 하기 위함이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 압축파단강도가 10 내지 200kPa 이고, 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa이며, 겔제형제, 계면활성제 및 물을 포함하는 세정용 수화겔 조성물을 제공한다.

상기 세정용 수화겔 조성물의 바람직한 실시예로 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상의 겔제형제, 알칼리빌더, 계면활성제 및 물을 포함할 수 있다.

이와 같이 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상의 겔제형제를 사용하였을 경우, 바람직하게, 상기 폴리비닐알코올의 공중합체 코노머는 하기 화학식 1 또는 화학식 2일 수 있다.

또한, 바람직하게 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상의 겔제형제의 검화도는 60 내지 99%일 수 있다.

또한, 바람직하게 상기 알칼리빌더는 무기 알칼리 염일 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 무기 알칼리 염은 수산화염, 탄산염, 탄산수소염, 시트르산염, 메타규산염, 알칼리규산염, 중성규산염, 트리폴리인산염, 피로인산염, 붕산염, 알루미노규산염(제올라이트) 및 세스키탄산염으로 이루어 진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 또한 바람직하게 상기 알칼리빌더는 나트륨 염일 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 나트륨 염은 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 및 시트르산나트륨으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.

또한, 바람직하게, 상기 계면활성제는 상기 수화겔 조성물 총 중량의 10 내지 50중량%일 수 있으며, 바람직하게, 상기 계면활성제는 음이온성 계면활성제일 수 있다.

상기 세정용 수화겔 조성물의 바람직한 실시예로 천연 고분자 겔제형제, 계면활성제 및 물을 포함할 수 있다.

이와 같이 천연 고분자 겔제형제를 사용하였을 경우, 바람직하게, 상기 세정용 수화겔 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 계면활성제는 상기 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 10중량% 이상 20중량%미만일 수 있으며, 바람직하게 상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제 단독 또는 비이온성 계면활성제에 음이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 a) 압축파단강도가 10 내지 200kPa이고, 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa이며, 겔제형제, 계면활성제 및 물을 포함하는 세정용 수화겔 및 b) 상기 세정용 수화겔을 함유하는 다공성 기재를 포함하는 세정도구를 제공한다. 바람직하게 상기 세정용 수화겔은 파우치 형태의 다공성 기재에 포장될 수 있다.

바람직하게, 상기 다공성 기재는 부직포 또는 직포일 수 있으며, 또한 바람직하게, 상기 다공성 기재의 평량이 10 내지 100g/m²이거나, 공극률이 30 내지 70%일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 압축파단강도가 10 내지 200kPa이고, 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa이며, 겔제형제, 계면활성제 및 물을 포함하는 세정용 수화겔 조성물 및 다공성 기재를 포함하는 세정용품 키트를 제공한다.

세정용 수화겔 조성물은 사용감 및 세정력을 위하여 수세미 또는 수세미 내부의 충전재의 유연성과 탄성에 버금가는 물리적 특성을 가져야 한다. 또한, 지속적인 사용이 원활하도록 사용기간 동안 충분한 세정력과 헹굼력을 제공할 수 있어야 하므로, 수화겔 조성물에 다량의 세정성분을 안정하게 포함하여야 한다.

본 발명은 세정성분이 포함된 수화겔의 압축파단강도가 10 내지 200kPa이고, 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa인 두 가지 조건을 동시에 만족하는 겔제형제, 계면활성제 및 물을 포함하는 세정용 수화겔 조성물로 세정용 수화겔 세정용품을 적용하였을 때, 세정제로서 적합한 강도, 탄성 및 계면활성제 성분을 충분하고 안정하게 포함시킬 수 있는 세정용 수화겔 조성물을 제공할 수 있다는 것에 기인한다.

또한, 다른 어떠한 겔제형제 또는 알칼리빌더 성분들 보다 상기 압축파단강도 및 상기 압축탄성률을 만족시키기에 가장 적합한 세정용 수화겔 조성물의 구성을 발견하였다는 것에 기인한다.

본 발명에 따른 세정용 수화겔 조성물 제1조건은 압축파단강도가 10 내지 200kPa, 바람직하게는 20 내지 160kPa이며, 더욱 바람직하게는 30 내지 100kPa이다.

압축파단강도(compressive breaking strength)란 수화겔 강도의 척도이다. 압축파단강도의 측정은 물성측정기(texture analyzer)를 통하여 수화겔 시편에 힘을 가할 때, 시편이 파괴되는 시점에 가해지는 힘으로 측정되며, 하기 식을 통하여 계산된다.

압축파단강도(compressive breaking strength) б= F/A₀

상기에서 F는 수화겔이 파괴되는 시점에 가해지는 힘, A₀는 힘이 가해지는 수화겔 면의 초기 면적이다.

압축파단강도가 10kPa 미만이면, 보관과 유통과정에서 수화겔이 부서지기 쉬우며, 사용할 때 수화겔의 형태가 쉽게 파괴될 수 있다. 또한 압축파단강도가 200kPa 초과이면, 수화겔이 손으로 잡히는 사용감 등이 좋지 않다는 단점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 세정용 수화겔 조성물 제2조건은 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa, 바람직하게는 0.1 내지 60kPa이다.

압축탄성률(compressive modulus)이란 수화겔의 탄성의 척도가 된다. 압축탄성률의 측정은 물성측정기(texture analyzer)를 통하여 수화겔 시편에 힘을 가할 때 시편의 높이의 변형 정도와 작용하는 힘의 크기를 통하여 측정되며, 하기 식을 통하여 계산된다.

압축탄성률(compressive modulus, E) =

상기에서 F는 수화겔이 파괴되는 시점에 가해지는 힘, A₀는 힘이 가해지는 수화겔 면의 초기 면적, ㅿL은 수화겔의 길이 변화량, L₀은 수화겔의 초기 길이를 의미한다.

압축탄성률이 0.1kPa미만이면 세정용 수화겔이 손 안에서 흐물거리거나 형태가 고정되지 않아 불편하고 사용감이 떨어지게 된다. 또한 압축탄성률이 100kPa 초과이면 수화겔이 세정하고자 하는 대상에 밀착되도록 손으로 수화겔을 구부리거나, 수화겔을 편안하게 잡기 위한 힘이 많이 들어 불편하다.

즉, 본원발명에 따른 세정용 수화겔 조성물은 세정 용도에 최적화된 물질로서, 상기 제1조건인 압축파단강도 및 제2조건인 압축탄성률을 동시에 만족시키는, 세정성분을 안정적으로 포함할 수 있는 수화겔 형태라는 점에 본 발명에 특징이 있다. 압축파단강도와 압축탄성률은 압축파단강도가 높아지면 압축탄성률도 상승하는 상관관계가 있으나, 수화겔의 변형율을 고려하여 두 가지 조건을 동시에 만족하여 가장 현저한 효과를 보이는 세정용 수화겔 조성물을 완성하였다. 이러한 세정용 수화겔 조성물을 적용하였을 때 세정제로서 적합한 강도, 탄성을 가지는 수화겔로 형성되어 세정 효과가 증대 지속적인 사용이 가능하며, 계면활성제 성분을 충분하고 안정하게 포함시킬 수 있도록 형성되어 세정력이 지속적으로 유지될 수 있다는 놀라운 효과가 있다.

상기 두 가지 조건을 만족시키는 세정용 수화겔 조성물은 수용성 고분자 겔제형제를 적절히 가교시킨 수화겔에 적정한 비율로 계면활성제를 포함하여 만들어지게 된다. 이러한 가교겔의 종류 및 함량, 계면활성제의 종류 및 함량 및 기타 필요한 첨가제는 서로 모두 연관되어 있는 바, 본 발명에 따른 원하는 물성을 얻기 위하여 다소 종류 및 함량이 달라질 수 있다.

본 발명에 따른 세정용 수화겔 조성물을 형성하기 위한 바람직한 일 실시예에 따른 세정용 수화겔 조성물은 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의공중합체 중 적어도 하나 이상의 합성고분자를 겔제형제로 사용하거나, 또는 천연고분자를 겔제형제로 사용하여 가교시킨 수화겔에 계면활성제를 포함하여 제조될 수 있다.

이하, 겔제형제로 합성고분자를 사용하는 바람직한 실시예에 대하여 자세히 설명한다.

겔제형제로 합성고분자를 사용하는 경우, 세정용 수화겔 조성물은 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상의 겔제형제, 알칼리빌더, 계면활성제 및 물을 포함한다.

상기 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상의 겔제형제는 상기 알칼리빌더에 의하여 경화된다. 상기 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나의 겔제형제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴아마이드폴리스티렌설폰산, 폴리아크릴옥시에트리메틸암모늄염 등과 같은 다른 수용성 합성고분자 보다 기본적으로 높은 강도를 가지고 있으며 다른 구성요소들과의 조합보다도, 본 발명에 따른 압축파단강도가 10 내지 200kPa 및 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa을 달성하는 데 있어 더욱 놀라운 효과를 보이게 된다. 또 이러한 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐알코올의 공중합체로 만들어진 세정용 수화겔은 소비자가 사용하기에 매우 탁월한 사용감을 가지며, 세정 효과를 발휘하는 데 있어서도 다른 고분자와 달리 효과가 좋다.

보다 구체적으로 상기 폴리비닐알코올의 공중합체의 코모노머는 하기 화학식 1 또는 화학식 2가 바람직하고, 그 코모노머 유닛의 함량은 0.5~5 mol%인 것이 더욱 바람직하다.

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 화학식 1 및 2에 있어서, R₁, R₂ 및 R₃는 서로 독립적으로 H 또는 메틸이며, n은 서로 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.

상기 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐알코올의 공중합체로 이루어진 겔제형제의 수평균분자량은 10,000 내지 200,000가 바람직하며 또는 20,000 내지 100,000이 더 바람직하다. 또한 상기 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐알코올의 공중합체로 이루어진 겔화제의 검화도는 60 내지 99%가 바람직하며 또는 70 내지 99%이 더 바람직하다.

폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 적어도 하나 이상의 겔제형제는 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 1 내지 30중량%으로 포함되는 것이 바람직하고, 겔의 용해성 조절을 위하여 5중량% 내지 20중량%로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 상기의 함량인 경우에 원하는 강도의 수화겔을 만들 수 있으며, 겔제형제가 과하게 포함되지 않아 겔제형제를 충분히 수화시키기에 적합하며, 지속적인 세정력 확보를 위하여 계면활성제 함량을 증가시킬 수 있다.

겔제형제로 합성고분자를 사용하는 경우 알칼리빌더는 겔제형제를 경화시키는 겔제형조절제 또는 가교제의 역할을 한다. 상기 알칼리빌더를 통하여 상기 겔제형제가 가교되어 본 발명에 따른 압축파단강도 및 압축탄성률을 얻기에 적합하다. 또한, 상기 알칼리빌더는 무기 알칼리 염일 수 있으며, 이에 제한되지는 않으나 상기 무기 알칼리 염은 수산화염, 탄산염, 탄산수소염, 시트르산염, 메타규산염, 알칼리규산염, 중성규산염, 트리폴리인산염, 피로인산염, 붕산염, 알루미노규산염(제올라이트) 및 세스키탄산염으로 이루어 진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 바람직하게 상기 알칼리 빌더는 나트륨 염일 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 나트륨 염은 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 및 시트르산나트륨으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.

상기 알칼리빌더는 상기 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 0.1중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있고, 더 바람직하게 5 내지 20중량%으로 포함될 수 있다. 상기와 같은 함량의 알칼리빌더를 포함하였을 때 적당한 강도와 탄성의 수화겔 제형을 형성할 수 있으며, 과다 경도 특성을 방지할 수 있다.

겔제형제로 합성고분자를 사용하는 경우 계면활성제는 고급알코올계 또는 지방산계 계면활성제를 첨가할 수 있다. 그 중, 음이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 음이온성계 계면활성제는 예를 들어 알킬에테르설포네이트, 글리세롤에테르설포네이트, 설포지방산화합물, 지방산알콜에테르설페이트, 글리세롤에테르설페이트, 히드록시기가 혼합된 에테르설페이트, 페티엑시드아미드(에테르)설페이트, 모노- 또는 디-알킬설포숙시네이트, 설포트리글세라이드, 알킬올리고글리코사이설페이트, 알킬아미노슈가설페이트 및 알킬(에테르)포스페이트 등에서 단독 또는 적어도 2개 이상을 사용한다.

상기 계면활성제의 함량은 필요로 하는 세정력의 세기에 따라 달라질 수 있으며, 다만, 본 발명에 따른 세정용 수화겔 조성물은 다른 수화겔에 비하여 계면활성제를 더 많이 안정적으로 함유할 수 있어서, 세정효과의 지속력이 길다는 장점이 있다. 상기 계면활성제는 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 5 내지 50중량%, 바람직하게는 10 내지 50중량%, 더 바람직하게 10 내지 30중량%으로 포함된다. 상기 범위일 때 계면활성제는 충분한 세정력을 나타낼 수 있고, 겔제형제의 가교를 방해하지 아니하여 원하는 강도의 수화겔을 만들 수 있다.

또한, 겔제형제로 합성고분자를 사용하는 경우 상기 세정용 수화겔 조성물은 장기 사용시 조성물의 변질을 방지하기 위한 방부제, 사용시 보습감을 위한 보습제, 소취효과 및 방향효과를 부여하기 위한 향료, 시각적인 효과를 줄 수 있는 염료 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 겔제형제로 합성고분자를 사용하는 경우, 상기 세정용 수화겔 조성물은 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상의 겔제형제, 계면활성제, 물 및 알칼리빌더를 포함할 수 있으며, 상기 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상의 겔제형제는 수화겔 조성물 총 중량의 1 내지 30중량%, 바람직하게는 5중량% 초과 15중량% 미만 일 수 있으며, 상기 알칼리빌더는 수화겔 조성물 총 중량의 0중량% 초과 15중량%이하, 바람직하게는 5 내지 10중량%일 수 있으며, 상기 계면활성제는 수화겔 조성물 총 중량의 5 내지 50중량%, 바람직하게는 10 내지 50중량%, 더 바람직하게는 10 내지 30중량%일 수 있으며, 또한, 물은 상기 겔제형제, 계면활성제, 알칼리빌더 및 기타 첨가제 이외의 잔량만큼 포함될 수 있다.

겔제형제로 합성고분자를 사용하는 경우 세정용 수화겔 조성물은 예시적으로 아래와 같이 제조될 수 있으나, 본 발명은 이러한 제조 방법에 한정되는 것은 아니다.

물에 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상의 겔제형제를 가온 용해하는 단계; 가온 용해한 겔제형제 용액에 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 및 시트르산나트륨 중 적어도 하나 이상으로 이루어진 알칼리빌더 및 계면활성제 첨가하는 단계를 포함한다. 바람직하게 상기 단계들 이후 제조된 수용액을 상온으로 냉각하는 단계가 추가될 수 있다. 상기 물에 겔제형제를 가온 용해하는 단계는 50 내지 70℃에서 용해하는 것이 바람직하며, 상기 가온 용해한 용액에 알칼리빌더 및 계면활성제를 첨가하는 단계는 상온에서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 알칼리빌더 및 계면활성제를 첨가하는 단계에서 통상적인 방부제, 보습제 향료 및 염료 등의 첨가제의 첨가가 가능하다.

이하, 겔제형제로 천연고분자를 사용하는 경우에 대하여 자세히 설명한다.

겔제형제로 천연고분자를 사용하는 경우, 세정용 수화겔 조성물은 천연 고분자 겔제형제, 계면활성제 및 물을 포함한다.

본 발명에 따른 천연 고분자 겔 제형제란 수화겔 형성이 가능한 천연 유래의 친수성 고분자 물질을 의미하며, 친수성 다당류 고분자, 친수성 다당류 고분자의 치환체 및 변성 단백질 유래 고분자를 포함한다. 보다 구체적으로 알지네이트, 한천, 키토산, 콜라겐, 전분, 카라기난, 잔탄검, 로커스트빈검, 카르복시메틸셀룰로오스, 젤란검, 젤라틴, 및 곤약으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질이 사용될 수 있으며, 이에 한정되지는 아니한다. 바람직하게, 젤라틴, 젤란검 및 곤약으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이 사용될 수 있으며, 더 바람직하게는 젤라틴이 사용될 수 있다.

그 중 젤라틴 겔제형제는 카라기난, 잔탄검, 로커스트빈검, 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 다른 겔제형제 보다 본 발명에 따른 구성요소들의 조합 등을 통하여 본 발명에 따른 압축파단강도가 10 내지 200kPa 및 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa을 달성하는데 있어 놀라운 효과를 보이게 되며, 또한 소비자가 사용하기에 우수한 사용감을 가지고 세정 효과를 발휘하는데 있어서도 좋다.

상기 천연 고분자 겔제형제는 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 0.5 내지 20중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 0.5 내지 10중량%로 포함되는 것이 더 바람직하다. 상기 함량의 경우에 원하는 강도의 수화겔을 만들 수 있으며, 지속적인 세정력 확보를 위하여 계면활성제 함량을 증가시킬 수 있다.

겔제형제로 천연고분자를 사용하는 경우 계면활성제는 비이온성 계면활성제단독으로 사용하거나, 또는 비이온성 계면활성제와 함께 음이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제 중 적어도 하나 이상을 함께 사용할 수 있다. 겔제형제로 천연고분자를 사용하는 경우 주계면활성제로 비이온성 계면활성제를 사용하는 것이 바람직하다. 주계면활성제로 비이온성 계면활성제를 사용하였을 때, 상이 분리되지 않고 겔이 잘 형성되게 된다.

비이온성 계면활성제는 지방산모노글리세린에스테르형, 지방산폴리글리콜에스테르형, 지방산소르비탄에스테르형, 지방산자당에스테르형, 지방산알칸올아미드형 또는 폴리에틸렌글리콜축합형 등이 있다.

보조계면활성제로 음이온성 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제 등의 단독 또는 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 음이온성 계면활성제로는 라우릴황산나트륨, 라우릴황산암모늄, 라우릴황산마그네슘, 라우릴황산트리에탄올아민, 폴리옥시에틸렌라우릴황산나트륨 또는 폴리옥시에틸렌라우릴황산암모늄 등을 사용할 수 있으며, 양쪽성 계면활성제로는 코카미도프로필렌베타인, 코코암포카르보실글리시네이트 또는 코코암포카르복시프로피오네이트 등을 사용할 수 있다.

상기 계면활성제의 함량은 필요로 하는 세정력의 세기에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명에 따른 세정용 수화겔 조성물은 다른 수화겔에 비하여 계면활성제를 더 많이 안정적으로 함유할 수 있어서, 세정효과의 지속력이 길다는 장점이 있다. 상기 계면활성제는 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 5 내지 50중량%, 바람직하게 5중량% 이상 20중량% 미만, 더 바람직하게는 10중량%이상 20중량%미만으로 포함된다. 상기 범위일 때 계면활성제는 충분한 세정력을 나타낼 수 있고, 겔 제형제의 가교를 방해하지 아니하여 원하는 강도의 수화겔을 만들 수 있다.

또한, 겔제형제로 천연고분자를 사용하는 경우 상기 세정용 수화겔 조성물은 수화겔의 가교를 돕고 경도를 조절하기 위한 가교제, 장기 사용시 조성물의 변질을 방지하기 위한 방부제, 사용시 보습감을 위한 보습제, 소취효과 및 방향효과를 부여하기 위한 향료, 시각적인 효과를 줄 수 있는 염료 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 겔제형제로 천연고분자를 사용하는 경우, 상기 세정용 수화겔 조성물은 천연 고분자 겔제형제, 계면활성제 및 물을 포함할 수 있으며, 상기 천연 고분자 겔제형제는 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 0.5 내지 20중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10중량%로 포함될 수 있으며, 상기 계면활성제는 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 5 내지 50중량%, 바람직하게 5중량% 이상 20중량% 미만, 더 바람직하게는 10중량% 이상 20중량% 미만일 수 있으며, 또한, 물은 상기 겔제형제, 계면활성제, 기타 첨가제 이외의 잔량으로 포함될 수 있다.

겔제형제로 천연고분자를 사용하는 경우 바람직한 세정용 수화겔 조성물은 예시적으로 아래와 같이 제조되나, 본 발명은 이러한 제조 방법에 한정되는 것은 아니다.

물에 천연 고분자 겔제형제를 가온 용해하는 단계; 가온 용해한 겔제형제 용액에 계면활성제를 첨가하는 단계를 포함한다. 바람직하게 상기 단계들 이후 제조된 수용액을 상온으로 냉각하는 단계가 추가될 수 있다. 상기 천연 고분자 겔제형제를 가온 용해하는 단계는 50 내지 70℃에서 용해하는 것이 바람직하며, 상기 가온 용해한 용액에 계면활성제를 첨가하는 단계는 상온에서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 계면활성제를 첨가하는 단계에서 통상적인 가교제, 방부제, 보습제 향료 및 염료 등의 첨가제의 첨가가 가능하다.

이러한 수화겔 조성물은 용도에 맞추어서 주방용, 세탁용, 화장실용 등 여러 용도의 세정의 목적으로 사용되는 어느 곳에든 사용이 가능하며, 특히 주방용에 있어서 그릇을 세정하는 용도에 가장 바람직하다.

본 발명은 또한 a) 압축파단강도가 10 내지 200kPa이고, 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa이며, 겔제형제, 계면활성제 및 물을 포함하는 세정용 수화겔 및 b) 상기 세정용 수화겔을 함유하는 다공성기재를 포함하는 세정도구를 제공한다. 상기 세정용 수화겔을 함유하는 의미는 다공성 기재로 세정용 수화겔을 포장하거나 예를 들어, 세정용 수화겔이 파우치 형태의 다공성 기재에 포장되거나, 다공성 기재 안에서 수화겔이 여러 모양으로 성형되는 등 다공성 기재와 수화겔 세정 성분의 융합이 가능하여 세정용 수화겔에서 인출되는 세정성분을 유출을 저해하지 아니하는 모든 의미를 포함한다. 상기 다공성 기재가 함유된 수화겔 세정 조성물은 세정시에 세정제를 별도로 묻히지 아니하여도 되고, 세제를 반복적으로 도포할 필요도 없다. 특히, 세정용 수화겔을 포함하기 때문에 수화겔 자체의 유연성과 다공성 기재와의 유기적 결합으로 인하여 세정에 적합한 강도 및 탄성을 유지하기에 놀라운 효과를 가질 수 있으며, 또한 거품의 양이 증대되며, 세정력의 효과도 더욱 증대되게 된다. 다공성 기재에 세제를 묻혀서 사용하거나 수화겔 단독으로 사용하였을 때보다 다공성 기재와 세정용 수화겔의 융합으로 세제의 유출이 더욱 지속적으로 인출이 되며, 세정작업에서 세정대상과의 물리적 마찰력을 겪을 때 수화겔의 형태를 유지할 수 있는 효과 역시 가지게 되는 시너지적 효과를 가질 수 있다. 또한 다른 형태인 액상 세제 인출용기를 다공성 기재에 설치하여 액상 세제를 소량씩 유출시키는 방법(대한민국 특허 10-0909810호) 보다 수화겔 상태를 이용하였을 때 그 자체의 유연성으로 인하여 사용감, 세정력 등의 큰 향상성을 보인다.

또한 본 발명은 상기 압축파단강도가 10 내지 200kPa이고, 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa이며, 겔제형제, 계면활성제 및 물을 포함하는 세정용 수화겔 조성물 및 다공성 기재를 포함하는 세정용품 키트를 제공한다.

상기 다공성 기재는 스펀지, 부직포, 직포 등 세정용 수화겔에서 인출되는 세정성분을 유출을 저해하지 아니하며 세정용으로 사용 가능한 모든 다공성 기재를 포함한다.

예를 들어, 다공성 부직포 소재는 모두 가능하며 그 중 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 나이론, 레이온, 펄프 및 아크릴로 이루어진 군 중에서 선택된 고분자 섬유를 열접착(thermal bonding), 에어 스루(air through), 스펀 본드(spun bonding) 또는 멜트블로운(melt-blown)방식을 통하여 제조된 부직포가 바람직하다. 또한, 다공성 직포 소재는 모두 가능하며 그 중 폴리프로필렌, 폴리에스터, 폴리에틸렌, 나이론, 레이온 및 아크릴로 이루어진 군 중에서 선택된 고분자 섬유를 압출 성형으로 뽑아내어 망상 구조로 직조한 여과포가 바람직하다.

상기 다공성 기재의 기공 크기는 0.01 내지 2mm가 바람직하다. 또한, 상기 다공성 기재 특히 부직포 소재의 평량은 10 내지 100g/m², 혹은 10 내지 70g/m²이 바람직하다. 바람직하게는 20 내지 70g/m²이다. 평량은 1m²당 질량(g)을 의미한다. 다공성 기재가 상기 평량인 경우 세정용 수화겔을 함유한 다공성 기재는 강도가 너무 낮지 아니하여 세정용으로 반복 사용 단계에서 그 형태를 유지하는데 적합하며, 다공성 기재의 재질이 너무 치밀하지 아니하여 세정용으로 사용 중에 다공성 기재 내부로 침투한 물이 삼투압에 의하여 빠져나오지 아니하는 불편함을 줄일 수 있다.

또한 상기 다공성 기재 특히 직포의 공극율은 20 내지 80%, 혹은 30 내지 70%인 것이 바람직하다. 공극율이란 공극을 지닌 다공성 물질의 특성을 나타내는 양으로 물질 전체 면적 중 기공 면적이 차지하는 비율을 의미한다. 상기 다공성 기재가 상기 공극율일 경우에 투과성이 적합하여 세정 성분의 원활한 유출을 가능하게 하여 세정용 사용 단계에서 수화겔의 용해성을 높이며, 수화겔 형태를 유지하기에 적절하다.

본 발명에 따른 세정용 수화겔을 함유하는 다공성 기재는 세정 용도에 맞추어, 주방용, 세탁용, 화장실용 등 여러 용도의 세정의 목적으로 사용되는 어느 곳이든지 가능하며, 특히 주방용에 있어서 그릇을 세정하는 용도의 수세미의 대용으로 사용됨이 가장 바람직하다.

본 발명에 따른 세정용 수화겔 조성물은 소비자가 세정 용도로 사용하기에 매우 적절한 강도와 탄성을 가지며, 충분한 양의 세정성분을 안정하게 포함시킬 수 있다. 이러한 세정용 수화겔 조성물은 그 형태가 쉽게 흐트러지지 않으며 일정기간 동안 세정성분을 서서히 충분하게 방출할 수 있어 지속적인 사용을 가능하게 한다.

또한, 본 발명에 따른 세정용 수화겔 조성물을 함유하는 다공성 기재는 상기 효과뿐 만 아니라 세정력 및 사용감이 더욱 더 증대된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

<합성고분자 이용한 수화겔 형성>

물에 겔제형제를 60℃에서 완전히 가온 용해한 후 상온에서 계면활성제 및 알칼리빌더를 첨가하여 제조하였다. 자세한 수화겔 성분 및 이에 대한 결과는 이하 표 1 및 표 2와 같다.

겔제형성 평가: 수화겔을 직사각형 형태로 성형한 뒤, 상온에서 1일 후에 관찰하여 그 형태가 유지되는 정도와 겔의 겉면으로 배어나오는 액상의 유무로 판단하였다. 평가 기준은 수화겔이 형성되지 않아 형태를 전혀 유지하지 못하는 경우는 '형성안됨', 수화겔 형태가 유지되지만 액상이 겉면으로 묻어나오는 경우는 '미흡'으로 구분하였다. 그리고 수화겔의 형태가 유지되며 액상이 겔의 겉면으로 묻어나오지 않는 경우는 '양호', 수화겔이 과도하게 경화되어 액상과 겔상이 심하게 분리되며, 원하는 형태로의 성형이 어려운 경우에 '과다경도'로 구분하였다. 또한, 겔제형제의 충분한 가온 용해가 어려운 경우는 '용해불량'으로 구분하였다.

상기 표 1과 같이, PVA가 5중량%인 경우 수화겔 제형을 만들기에 겔제형제의 양이 부족하여 겔형태를 이루지 못하였다. 또한, PVA가 15중량%를 초과하는 경우 겔의 형태는 유지되나 상온에서 하루 경과시 겔 표면에 액상이 배어나오는 문제가 있었다. 특히, PVA가 25중량%인 경우 제형제의 충분한 가온용해가 어려워 겔의 원활한 제조가 불가능 하였다.

또한, 상기 표 2와 같이 겔의 강도 조절제인 알칼리빌더가 없을 때는 겔화가 일어나지 않아 수화겔을 만들 수 없었다. 또한, 소다의 경우 5중량% 첨가 시 적절한 수화겔을 만든 반면 중조는 5중량% 첨가시 겔 표면에 액상이 배어나오는 문제가 있었다. 표2의 결과로 보아 중조보다 강알칼리성인 소다가 PVA를 경화시키는 능력이 크다는 것을 알 수 있다.

<천연고분자 이용한 수화겔 형성>

수화겔은 겔제형제로 젤라틴을 사용하여 완전히 가온 용해한 후, 가교제를 추가하였다. 자세한 수화겔 성분 및 이에 대한 결과는 이하 표3과 같다.

겔제형성 평가는 상기 표 1 및 표 2에 기재된 방법과 동일하게 평가하였다.

상기 표 3과 같이 알킬글루코사이드를 계면활성제를 사용한 경우에는 5 내지 10중량%에서 수화겔 형성에 어려움이 없었으나, 20중량%이상의 알킬글루코사이드가 포함되면 상이 분리되어 수화겔을 형성하지 않았다. 반면 소듐라우릴설페이트를 계면활성제로 사용한 경우에는 배합액의 상이 분리되어 겔이 형성되지 않았다. 다만 표 4의 실시예ㅂ에서 볼 수 있듯이, 알킬글루코사이드를 주 계면활성제로 사용하고 소량의 소듐라우릴설페이트를 보조계면활성제로 사용할 경우에는 수화겔을 형성할 수 있었다.

<다공성 기재로 포장된 수화겔 >

실시예 b에 따라 제조한 수화겔 100g을 10cm*15cm의 직사각형태로 성형하여 다음의 폴리프로필렌(Polypropylene)부직포와 폴리에틸렌(polyethylene)직포로 포장하였다. 부직포는 spun bonding방법으로 제조된 것과 spun bonding 과 melt-blown혼합방식으로 제조된 것으로 각각 평량 40, 50의 두 종류를 사용하였다. 직포는 공극률 40, 50, 60%의 세 종류를 사용하였다. 포장한 수화겔은 상온에서 7일간 보관한 후에 재질의 표면을 관찰하여 액상이 포장 기재 밖으로 배어나오는 정도에 따라 안정성을 평가하였다. 용해성은 위와 동일하게 준비된 수화겔 100g을 1000ml의 비커에 20℃의 정제수 700ml 투입후 일정한속도로 24시간 교반한 뒤 포장내부에 용해되지 않고 남은 수화겔의 정도에 따라 평가하여 표4에 나타내었다.

안정성점수: 액상이 포장 밖으로 배어나오지 않는 정도, 안정성 기준:5-뛰어남, 3-양호, 1-미흡

용해성 점수: 수화겔의 용해되는 정도, 용해성 기준:5- 거의 다 녹음, 3- 절반 정도 녹음, 1-거의 녹지 않음

상기 표 4와 같이 부직포, 또는 직포를 사용하여 세정용 수화겔을 형성하였을 때, 충분한 안정성 및 용해성을 확보하여 세정시에 적합하게 사용 가능하다는 것을 알 수 있다. 다만, 부직포 포장의 경우 대체로 직포보다 안정성은 높으나 물과 수화겔 성분의 투과성이 떨어져서 부직포 보다 상대적으로 다소 용해성이 낮은 경향을 보이며, 특히 멜트블로운 혼합 방식으로 제조된 부직포는 용해도 실험에서 물 빠짐이 좋지 못하여 다른 실험에 비하여 상대적으로 다소 포장이 팽윤하는 결과를 초래했다. 직포의 경우 물과 수화겔 성분이 투과하는데 어려움이 없어서 용해성은 대체로 뛰어났다. 직포로 포장된 수화겔의 안정성은 재질의 공극율에 따라 안정성이 좌우되며 공극률 40%에서는 충분한 안정성을 확보하여 포장 밖으로 배어 나오는 액상성분이 거의 없었다.

< 수화겔의 압축파단강도 및 압축탄성률측정>

하기 표 5 및 표 6의 나타난 조성으로 만들어진 세정용 수화겔 조성물의 압축파단강도 및 압축탄성률을 측정하였다. 또한, 이러한 세정용 수화겔 조성물의 평가를 하기 표 5 및 표 6에 나타내었다.

압축파단강도 및 압축탄성률을 물성 측정기(texture analyzer)를 이용하여 평가하였다. 평가용 수화겔 샘플은 제조한 수화겔을 지름 4cm, 높이 2cm인 원기둥형태로성형하고, 상온에서 7일간 숙성시켜 준비하였다. 물성 측정기에 부착된 지름 4cm인 원형 압축판이 수화겔 샘플을 누르는 속도가 1mm/sec로 일정할 때, 수화겔에 작용하는 힘을 측정하였다. 수화겔 샘플의 높이의 변형 정도와 작용하는 힘의 크기의 관계를 통해 수화겔의 강도와 탄성을 알 수 있었다. 압축파단강도는 б= F/A₀식에 의하여,압축탄성률은 E=

식에 의하여 계산되며, 압축탄성률에 있어서 변형율(ㅿL/L₀)은 0.5일 때를 기준으로 계산하였다.

세정력: 수화겔을 성인 남녀 14명에게 사용하게 하여 세정력을 평가하였다. 평가 기준은 '5점: 세정효과가 매우 우수함'부터 '1점: 세정효과가 불만족스러움'으로 기준하여 평가하였다.

사용감: 수화겔을 성인 남녀 14명에게 사용하게 하여 사용감을 평가하였다. 평가 기준은 '5점: 수화겔이 유연하고 탄력있어 사용감이 매우 우수함'부터 '1점: 수화겔의 유연성과 탄력이 부족하여 사용감이 불만족스러움'으로 기준하여 평가하였다.

거품발생지속력: 수화겔의 거품발생 지속력을 평가하였다. 상기 수화겔을 세정용도로 사용하였을 때, 거품발생 지속력이 통상적인 수화겔에 세정용품을 묻혀서 사용하였을 때 보다 더 길면 '우수', 유사하면 '보통', 더 짧으면 '미흡'으로 평가하였다.

상기 표 5 및 표6에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따르는 구성요소를 포함하며 본 발명에 따르는 압축파단강도 및 압축탄성률을 가지는 세정용 수화겔 조성물은 세정력이 뛰어나며, 손에 잘 잡히고, 부서지지 않을 정도로 사용감이 뛰어나고, 거품이 지속적으로 오랫동안 발생되어서 지속적인 세정의 효과를 나타낼 수 있었다.

Claims

압축파단강도가 10 내지 200kPa이고, 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa이며, 겔제형제, 계면활성제, 알칼리빌더 및 물을 포함하고,
상기 겔 제형제는 폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 알칼리빌더는 나트륨 염인 것을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
삭제
제1항에 있어서,
상기 폴리비닐알코올의 공중합체의 코모노머는 하기 화학식 1 또는 화학식 2인 것을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
[화학식 1]

[화학식 2]

상기 화학식 1 및 2에 있어서, R₁, R₂ 및 R₃는 서로 독립적으로 H 또는 메틸이며, n은 서로 독립적으로 0 내지 3의 정수이다.
제1항에 있어서,
폴리비닐알코올 및 폴리비닐알코올의 공중합체 중 적어도 하나 이상의 겔제형제의 검화도는 60 내지 99%인 것을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 나트륨 염은 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 및 시트르산나트륨으로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
제1항에 있어서,
상기 계면활성제는 상기 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 10 내지 50중량%임을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
제1항에 있어서,
상기 계면활성제는 음이온성 계면활성제임을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
압축파단강도가 10 내지 200kPa이고, 압축탄성률이 0.1 내지 100kPa이며, 천연 고분자 겔 제형제, 계면활성제 및 물을 포함하고,
상기 겔 제형제는 젤라틴, 젤란검 및 곤약으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
제11항에 있어서,
상기 세정용 수화겔 조성물은 가교제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
제11항에 있어서
상기 계면활성제는 상기 세정용 수화겔 조성물 총 중량의 10중량% 이상 20중량% 미만임을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
제11항에 있어서
상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제 단독 또는 비이온성 계면활성제에 음이온성 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정용 수화겔 조성물.
a) 제1항, 제3항 내지 제4항 및 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따르는 세정용 수화겔 조성물 및 b) 상기 세정용 수화겔을 함유하는 다공성 기재를 포함하는 세정도구.
제15항에 있어서,
상기 세정용 수화겔은 파우치 형태의 다공성 기재에 포장된 것을 특징으로 하는 세정도구.
제15항에 있어서,
상기 다공성 기재는 부직포 또는 직포인 것을 특징으로 하는 세정도구.
제15항에 있어서,
상기 다공성 기재는 평량이 10 내지 100g/m²인 것을 특징으로 하는 세정도구.
제15항에 있어서,
상기 다공성 기재는 공극률이 30 내지 70%인 것을 특징으로 하는 세정도구.
제1항, 제3항 내지 제4항 및 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따르는 세정용 수화겔 조성물 및 다공성 기재를 포함하는 세정용품 키트.