KR102497301B1 - 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 계면활성제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성세제 대비 동등 또는 그 이상의 우수한 세척력을 발휘할 수 있는 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법에 대하여 개시한다.
이 결과, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물은 표백제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 색소계 오염물에 대한 세탁 효과가 우수하고, 표백제에 의한 단백질 오염물의 세척력 저하가 일어나지 않는다.
이 결과, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물은 표백제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 색소계 오염물에 대한 세탁 효과가 우수하고, 표백제에 의한 단백질 오염물의 세척력 저하가 일어나지 않는다.
Description
본 발명은 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 세제는 흡착, 습윤, 계면장력 저하, 유화, 가용화, 분산 등의 복잡한 물리적 및 화학적 작용에 의하여 물체 표면에 부착된 오염물질을 제거하기 위해 사용되는 혼합물질을 의미하고, 국내외에서 세제의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
이러한 세제는 꾸준히 발전하여 현재 다양한 유형의 세제가 판매되고 있지만, 그 중에서도 세정력이 높은 세제가 널리 사용되고 있다.
그러나, 종래의 세제는 계면활성제를 주 원료로 포함하고 있다. 이러한 계면활성제는 미생물 분해가 어려워 환경오염 문제를 유발할 뿐만 아니라, 거품 헹굼에 따른 물 소비를 증가시키는 요인으로 작용하며, 잔류 세제 또는 세제 접촉에 의한 피부 손상을 일으키는 문제가 있다.
이에 따라, 천연유래 계면활성제 또는 계면활성제가 포함되지 않는 세제가 개발되고는 있지만, 기존 세제 대비 세탁성능이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 환경 오염을 유발하지 않으면서도, 기존의 합성 세제의 세정력에 견줄만한 세정력을 나타내는 친환경 천연 세제 조성물에 대한 요구가 높아지고 있는 상황이다.
본 발명의 목적은 계면활성제가 첨가되지 않으면서도 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제 대비 동등 이상의 세척력을 발휘할 수 있는 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 표백제가 첨가되지 않으면서도 표백제가 첨가된 상용 세제 대비 동등 이상의 세척력을 갖는 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 계면활성제가 첨가되지 않아 피부 독성이 없고, 생분해성이 우수할 뿐만 아니라 세탁시 헹굼수가 절약되기 때문에 수질 환경과 물 사용량 저감에 기여할 수 있는 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 계면활성제가 첨가되지 않아 피부 독성이 없고, 생분해성이 우수할 뿐만 아니라 세탁시 헹굼수가 절약되기 때문에 수질 환경과 물 사용량 저감에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 계면활성제가 첨가되지 않으므로, 기존의 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제에 비하여 물 사용량을 현저히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 계면활성제 없이 천연 물질만을 사용한 세제이므로 수질 오염을 미연에 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 세탁기의 헹굼 행정을 줄일 수 있어 소비전력 감소로 에너지 저감 효과를 발휘할 수 있으며, 기존 합성 세제 대비 우수한 탈취성을 발휘한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물은 수용성 유리 조성물 35 ~ 90 중량%, 탄산수소나트륨 1 ~ 35 중량%, 염화나트륨 1 ~ 10 중량%, 효소 1 ~ 25 중량%, 전분 0.5 ~ 15 중량%, 밀가루 0.5 ~ 15 중량%, 및 폴리비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%를 포함한다.
여기서, 수용성 유리 조성물 및 탄산수소나트륨은 1 : 1 ~ 20 : 1의 중량비로 첨가될 수 있으며, 보다 바람직하게는 2 : 1 ~ 5 : 1의 중량비로 첨가되는 것이 좋다.
아울러, 수용성 유리 조성물은 알칼리성 보로실리케이트 유리인 것이 바람직하다.
보다 구체적으로. 알칼리성 보로실리케이트 유리는 B2O3 50 ~ 85 중량%, SiO2 1 ~ 15 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 50 중량%를 포함한다.
효소는 단백질 분해효소, 지질 분해효소, 탄수화물 분해효소 및 셀룰로오스 분해효소 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
전분은 감자 전분, 옥수수 전분 및 고구마 전분 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 계면활성제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성세제 대비 동등 또는 그 이상의 우수한 세척력을 발휘한다.
이 결과, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 표백제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 색소계 오염물에 대한 세탁 효과가 우수하고, 표백제에 의한 단백질 오염물의 세척력 저하가 일어나지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 계면활성제가 첨가되지 않으므로, 기존의 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제에 비하여 물 사용량을 현저히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 계면활성제 없이 천연 물질만을 사용한 세제이므로 수질 오염을 미연에 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 세탁기의 헹굼 행정을 줄일 수 있어 소비전력 감소로 에너지 저감 효과를 발휘할 수 있으며, 기존 합성 세제 대비 우수한 탈취성을 발휘한다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 친환경 세제 분말 시료에 대한 피부자극 테스트 결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 친환경 세제 분말 시료에 대한 피부자극 테스트 결과를 나타낸 시험성적서이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법을 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 계면활성제가 첨가되지 않으면서도 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제 대비 동등 이상의 세척력을 갖는다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 표백제가 첨가되지 않으면서도 표백제가 첨가된 상용 세제 대비 동등 이상의 세척력을 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 계면활성제가 첨가되지 않아 피부 독성이 없고, 생분해성이 우수할 뿐만 아니라 세탁시 헹굼수가 절약되기 때문에 수질 환경과 물 사용량 저감에 기여할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 기존 합성 세제의 주성분인 계면활성제가 첨가되지 않는다.
일반적으로, 계면활성제는 생분해성이 매우 낮아, 하천에 방류되었을 때, 미생물에 의해 분해되기 어렵고, 하천 표면에 거품을 발생시켜 공기 중의 산소 공급을 차단시켜 하천의 자연 정화활동을 방해한다. 또한, 계면활성제가 첨가된 합성 세제는 많은 양의 거품을 발생시키기 때문에 세탁시에 헹굼수를 다량으로 필요로 하기 때문에 물 사용량을 증가시키는 요인으로 작용한다.
이와 달리, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 기존의 계면활성제가 첨가된 합성 세제 대비 동등 이상의 세탁 성능을 가지면서도, 계면활성제가 첨가되어 있지 않아 수질오염을 일으키지 않으며, 물 사용량을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 피부 접촉에 의한 피부 손상 문제도 발생하지 않는다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 수용성 유리 조성물 35 ~ 90 중량%, 탄산수소나트륨 1 ~ 35 중량%, 염화나트륨 1 ~ 10 중량%, 효소 1 ~ 25 중량%, 전분 0.5 ~ 15 중량%, 밀가루 0.5 ~ 15 중량%, 및 폴리비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%를 포함한다.
여기서, 수용성 유리 조성물 및 탄산수소나트륨은 1 : 1 ~ 20 : 1의 중량비로 첨가될 수 있으며, 보다 바람직하게는 2 : 1 ~ 5 : 1의 중량비로 첨가되는 것이 좋다.
아울러, 수용성 유리 조성물은 알칼리성 보로실리케이트 유리인 것이 바람직하다.
보다 구체적으로. 알칼리성 보로실리케이트 유리는 B2O3 50 ~ 85 중량%, SiO2 1 ~ 15 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 50 중량%를 포함한다.
효소는 단백질 분해효소, 지질 분해효소, 탄수화물 분해효소 및 셀룰로오스 분해효소 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
전분은 감자 전분, 옥수수 전분 및 고구마 전분 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 계면활성제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성세제 대비 동등 또는 그 이상의 우수한 세척력을 발휘한다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 표백제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 색소계 오염물에 대한 세탁 효과가 우수하고, 표백제에 의한 단백질 오염물의 세척력 저하가 일어나지 않는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 계면활성제가 첨가되지 않으므로, 기존의 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제에 비하여 물 사용량을 현저히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 계면활성제 없이 천연 물질만을 사용한 세제이므로 수질 오염을 미연에 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 세탁기의 헹굼 행정을 줄일 수 있어 소비전력 감소로 에너지 저감 효과를 발휘할 수 있으며, 기존 합성 세제 대비 우수한 탈취성을 발휘한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물의 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
수용성 유리 조성물
수용성 유리 조성물은 친환경 세제 조성물의 주 성분으로서, 세탁 성능을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 수용성 유리 조성물은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 35 ~ 90 중량%로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 40 ~ 80 중량%를 제시할 수 있다.
수용성 유리 조성물이 35 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 붕산염계 이온에 의한 세탁 및 표백 성능 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 수용성 유리 조성물이 90 중량%를 초과할 경우에는 색소류 및 단백질류의 세척력은 향상되나, 상대적으로 효소의 함량이 낮아지는데 기인하여 코코아 및 단백질류 세척력이 저하될 우려가 있다.
여기서, 수용성 유리 조성물로는 알칼리성 보로실리케이트 유리(Alkali borosilicate glass)를 이용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 알칼리성 보로실리케이트 유리는 B2O3 50 ~ 85 중량%, SiO2 1 ~ 15 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 50 중량%를 포함한다.
알칼리성 보로실리케이트 유리(Alkali borosilicate glass)는 자연에서 쉽게 찾아 볼 수 있는 미네랄 성분(Na+, K+)과 보라이트(borate) 성분(B-O)을 기반으로 고온에서 용융시켜 만든 유리로써, 화학적 내구성이 낮아 물에 첨가 되었을 때, 다량의 Na+, K+, OH-, B(OH)4 - 이온들이 용출된다. 특히, OH- 이온 용출의 증가로 세탁수의 pH를 올려 알칼리성을 띠게 만들어 섬유속 오구들을 분해시킨다.
용출된 OH- 이온과 B(OH)4 - 이온은, 특히 단백질과 지질오구의 세척에 강점을 보인다. 일상생활에서 발생하는 오염의 대략 70 ~ 80%가 단백질 성분을 포함하고 있기 때문에 단백질 오염 세척성능은 매우 중요한 세탁성능 비교 지표라 할 수 있다. 용출된 OH- 이온의 증가는 pH를 증가시켜 대체적으로 산성(pH4 ~ pH6)으로 형성된 단백질 등전점(isoelectric point)에서 벗어나게 되면서 단백질을 불안정하게 만들고, 용출 이온들이 단백질을 분해시켜 오염을 제거한다. 일반적인 pH 증가에 따른 단백질 오염 제거와 달리 유리에서 용출된 B(OH)4 - 이온도 단백질 오염 제거에 도움을 줌으로써, 세탁 성능을 높여준다.
일반적인 알칼리수와 비교해서, 같은 pH에서도 알칼리성 보로실리케이트 유리의 단백질 세척력이 더 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 세탁에 영향을 미치는 붕산염계 유리(borate glass)의 주요 특징 중 하나는 pH 버퍼(buffer) 역할이다. 일반적인 알칼리성 보로실리케이트 유리의 경우에는 물에 알칼리 이온이 다량 용출되게 되면, OH- 이온이 다량으로 형성되게 되므로 pH가 대략 10 ~ 12 이상으로 높아지게 된다. 이 경우, 세척이 어려운 얼룩 중 하나인 색소 성분의 변색이 발생되고 옷감에 손상을 입힐 수 있다.
일반적으로, 색소오염 세탁시 표백제를 첨가한다. 반면, 붕산염계 유리(borate glass)의 경우에는 물에 용출되면 알칼리 이온 뿐만 아니라, B(OH)3, B(OH)4 등이 함께 형성되므로 pH가 일정 수준, 즉 pH 9 ~ 10 이상으로 높아지지 않는다. 따라서, 색소 성분의 변색이 발생하지 않고 옷감에 손상을 입히지 않게 된다.
아울러, 유리 내의 B(OH)3, B(OH)4 - 이온 등은 표백 성능을 가지고 있어, 유사 pH의 표백제가 포함되지 않은 일반 세제에 비해 색소류에 대한 세척력이 우수하다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 기존 세제에 포함된 별도의 표백제 성분들을 첨가하지 않아도 붕산염계 이온에 의해 표백 성능을 나타낸다.
일반적으로, 표백제(산화제)는 위와 같이 색소류의 세탁을 위해 첨가하는데, 첨가의 반작용으로 단백질 오구를 변성시켜 단백질 오구의 세척 성능을 저하시킨다.
이와 달리, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 일반적인 표백제와 달리 단백질 오구의 세척성이 떨어지지 않음을 확인하였다.
표 1은 일상생활에서 쉽게 맡을 수 있는 악취 물질들을 나타낸 것이다.
[표 1]
표 1에 도시된 바와 같이, 수용성 유리 조성물은 물에 용출되어 대략 pH 9 ~ 11 사이의 알칼리성을 나타내기 때문에 산성을 나타내는 악취 성분들을 잘 분해한다.
따라서, 본 발명의 수용성 유리 조성물은 수용액 내에서 용출시켜 액상 형태 또는 분말 형태로부터 태블릿 형태까지 다양한 형태의 세제로 제조가 가능하다.
본 발명의 수용성 유리 조성물에서, B2O3는 SiO2, P2O5 등과 함께 대표적으로 사용되는 유리형성제(glass former)로써 충분한 유리화가 가능하게 하는 핵심적인 성분으로, 유리의 구조 내에서 핵심 뼈대를 이루고 있다. B2O3는 주로 유리 내에서 BO3, BO4의 형태로 3배위, 4배위의 형태로 존재하며, 유리의 용융 온도를 저하시키는 역할도 한다.
SiO2계 유리에 비해서, B2O3가 많이 함유된 유리는 물에 취약하여, 유리의 용출성을 극대화시킨다. 또한, B2O3는 용출시 표백 효과가 있으며, pH 버퍼(buffer) 역할을 하므로 색소 오염물의 변색을 유발하지 않는다.
따라서, B2O3는 수용성 유리 조성물 전체 중량의 50 ~ 85 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 65 ~ 80 중량%를 제시할 수 있다. B2O3의 첨가량이 50 중량% 미만일 경우에는 표백 효과를 제대로 발휘하지 못해 세척력 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, B2O3의 첨가량이 85 중량%를 초과할 경우에는 망목형성 구조 내에서 B, P의 구조적인 문제로 원소의 자체 성질에 의해 내수성 저하 현상이 발생할 수 있다.
SiO2는 가장 대표적인 유리형성제(glass former) 산화물로써, 유리화를 증가시키기 때문에 미량 첨가가 필요한 성분이다. 만일, SiO2가 다량 첨가되었을 때는 유리의 내수성을 증가시켜 용출을 제어하는 역할을 하게 된다. 또한, 유리의 용융 온도도 증가시킨다.
따라서, SiO2는 수용성 유리 조성물 전체 중량의 1 ~ 15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 3 ~ 10 중량%를 제시할 수 있다. SiO2가 15 중량%를 초과하여 다량 첨가되면, 유리 용융시 점도가 높아짐에 따라 냉각 과정에서 작업성 및 수율이 저하되는 문제가 있다. 반대로, SiO2가 1 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 유리의 구조가 약화되어 내수성이 저하되는 문제가 있다.
Na2O 및 K2O는 알칼리 산화물(alkali oxide)로서, 유리 조성 내에서 비가교 결합을 하는 망목수식제의 역할을 하는 산화물이다. 이러한 성분들은 단독으로는 유리화가 불가능하지만, SiO2, B2O3, P2O5, V2O5, Ga2O3 등의 유리형성제(glass former)와 일정한 비율로 혼합하면 유리화가 가능해진다.
알칼리 이온은 H3O+와 이온교환하여 물에 용출되고, OH- 이온을 형성시키므로, 세척력 발현의 주요 성분이다. 다만, 알칼리 성분이 다량 함유되게 되면, OH- 이온의 농도가 높아지므로 pH가 10 ~ 11 이상으로 증가하게 되며, 이때 색소 성분의 변색을 유발하게 된다.
따라서, 알칼리 산화물(alkali oxide)과 B2O3의 함량비에 따라서 유리의 용출 특성은 매우 달라지므로, 함량비를 조절하는 것이 본 발명의 핵심이라 할 수 있다. 본 발명에서는 초기 용출 특성이 우수하며, 지속적으로 사용하였을 때도, 용출이 잘 된다.
따라서, Na2O 및 K2O는 합산으로 수용성 유리 조성물 전체 중량의 5 ~ 50 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. Na2O 및 K2O가 합산으로 5 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 세척 지속성 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, Na2O 및 K2O가 합산으로 50 중량%를 초과할 경우에는 OH- 이온의 농도가 높아지는데 기인하여 색소 성분의 변색을 유발할 수 있다.
탄산수소나트륨(베이킹소다)
탄산수소나트륨은 흔히 베이킹소다로 알려진 식품첨가제의 하나로서, OH-이온을 생성시켜 pH를 증가시키고, 오염물질의 깊숙한 곳까지 침투해 세척력을 향상시킬 뿐만 아니라, 살균 작용 및 표백 작용을 수행한다.
이러한 탄산수소나트륨은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 1 ~ 35 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄산수소나트륨이 1 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 살균 작용 및 표백 작용을 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄산수소나트륨이 35 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 OH- 이온의 농도가 높아지는데 기인하여 색소 성분의 변색을 유발할 수 있다.
염화나트륨(소금)
염화나트륨은 천연식품으로서 부패방지(방부제) 해독, 살균, 냄새제거, 동결방지, 피부보호제 등의 역할을 하는데, 특히 천연 제습제로써, 습기에 취약한 분말 세제의 케이킹(caking) 방지제로서 사용된다.
염화나트륨은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 1 ~ 10 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 4 ~ 6 중량%를 제시할 수 있다. 염화나트륨이 1 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 케이킹 방지제로서의 기능을 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 염화나트륨이 10 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조비용만을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
효소
효소는 고착화된 단백질과 같은 산화된 얼룩을 제거하는데 효과적이다. 이러한 효소로는 프로테아제, 리파아제, 셀룰라아제 및 아밀라아제 중 선택된 1종 이상이 첨가된다.
표 2는 각 효소의 기능을 정리하여 나타낸 것이다.
[표 2]
표 2에 도시된 바와 같이, 프로테아제는 고착화된 단백질과 같은 산화된 얼룩을 제거하는데 효과적이고, 리파아제는 지방성분을 분해시켜 제거하는데 효과적이다. 아울러, 아밀라아제는 전분계 성분을 분해시켜 제거하는데 효과적이고, 셀룰라아제는 섬유 표면을 정리하는데 효과적이다.
이러한 효소는 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 1 ~ 25 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 5 ~ 20 중량%를 제시할 수 있다. 효소의 첨가량이 1 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 고착화된 단백질과 같은 산화된 얼룩을 제거하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 효소의 첨가량이 25 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 코코아 및 단백질류 세척력은 향상되나, 상대적으로 수용성 유리 조성물의 함량이 낮아지는데 기인하여 색소류 및 단백질류의 세척력이 저하될 우려가 있다.
전분
전분은 분자 상호 간의 강한 결합에 의해 규칙적인 미셀(micelle) 구조로 이루어져 있다. 이러한 전분에 물을 첨가하고 가열하면, 미셀 구조 내에 물 분자가 스며들게 되고, 전분 입자 사이의 거리가 점차 멀어져 팽창되고, 미셀 구조가 흐트러지는 호화가 진행된다. 즉, 전분의 팽창으로 인해 오염물질과 접촉할 수 있는 표면적이 넓어져서 세제의 세정력이 향상된다. 이를 위해, 전분은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 0.5 ~ 15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
밀가루
밀가루는 친유성기와 친수성기를 동시에 가진 계면활성제는 아니지만, 밀가루가 가진 다공성 성질에 의해 흡착 과정을 거쳐 세척 능력을 가지게 된다. 즉, 밀가루에 있는 전분, 단백질이 일종의 탄화수소 물질인 친유기 역할을 하기 때문에 흡착된 기름이 밀가루에 잘 달라붙게 되어 더 효과적인 세척이 이루어질 수 있다.
이를 위해, 밀가루는 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 0.5 ~ 15 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 전분 및 밀가루를 동시에 사용함으로써, 전분의 팽창에 의해 오염물질, 예를 들어 기름때와의 접촉 면적이 증가하고, 밀가루의 다공성 성질에 의해 기름이 흡착됨으로써, 밀가루 또는 전분 중 어느 하나만을 사용하는 경우에 비해 세정력이 현저히 향상될 수 있다.
폴리비닐알콜
폴리비닐알콜은 세제의 형상을 유지해주는 제형제이자, 내수성이 약한 유리의 상태 변화를 위해 첨가한다.
폴리비닐알콜은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 0.5 ~ 5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 폴리비닐알콜이 0.5 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 그 첨가량이 너무 적어 제형제로서의 기능을 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 폴리비닐알콜이 5 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 더 이상의 효과 없이 제조비용만을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법은 혼합 단계(S110), 용융 단계(S120), 냉각 단계(S130) 및 분쇄 단계(S140)를 포함한다.
혼합
혼합 단계(S110)에서는 수용성 유리 조성물 35 ~ 90 중량%, 탄산수소나트륨 1 ~ 20 중량%, 염화나트륨 1 ~ 10 중량%, 효소 1 ~ 10 중량%, 전분 0.5 ~ 15 중량%, 밀가루 0.5 ~ 15 중량% 및 폴리비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%로 혼합하고 교반하여 세제 조성물을 형성한다.
여기서, 수용성 유리 조성물 및 탄산수소나트륨은 1 : 1 ~ 20 : 1의 중량비로 첨가될 수 있으며, 보다 바람직하게는 2 : 1 ~ 5 : 1의 중량비로 첨가되는 것이 좋다.
아울러, 수용성 유리 조성물은 알칼리성 보로실리케이트 유리인 것이 바람직하다.
보다 구체적으로. 알칼리성 보로실리케이트 유리는 B2O3 50 ~ 85 중량%, SiO2 1 ~ 15 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 50 중량%를 포함한다.
효소는 단백질 분해효소, 지질 분해효소, 탄수화물 분해효소 및 셀룰로오스 분해효소 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
전분은 감자 전분, 옥수수 전분 및 고구마 전분 중 선택된 1종 이상을 포함한다.
용융
용융 단계(S120)에서는 세제 조성물을 용융시킨다.
본 단계에서, 용융은 900 ~ 1,400 ℃에서 1 ~ 60분 동안 실시하는 것이 바람직하다. 용융 온도가 900℃ 미만이거나, 용융 시간이 1분 미만일 경우에는 수용성 유리 조성물이 완전히 용용되지 못하여 유리 용융물의 불혼화를 발생시키는 문제가 있다. 반대로, 용융 온도가 1,400℃를 초과하거나, 용융 시간이 60분을 초과할 경우에는 과도한 에너지 및 시간이 필요하므로 경제적이지 못하다.
냉각
냉각 단계(S130)에서는 용융된 세제 조성물을 상온까지 냉각한다.
본 단계에서, 냉각은 노냉(cooling in furnace) 방식으로 수행되는 것이 바람직하다. 공냉 또는 수냉을 적용할 경우에는 내부응력이 심하게 형성되어 경우에 따라서는 크랙이 발생할 수 있는 바, 냉각은 노냉이 바람직하다.
분쇄
분쇄 단계(S140)에서는 냉각된 세제 고형물을 분쇄한다. 이때, 분쇄는 건식 분쇄기를 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 분쇄에 의해, 세제 고형물이 미세하게 분쇄되어 친환경 세제 분말이 제조된다. 이러한 친환경 세제 분말은 30㎛ 이하의 평균 직경을 갖는 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이상으로, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법이 종료될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 친환경 세제 분말 시료 제조
표 3은 실시예 1 ~ 5에 따른 친환경 세제 조성물에 대한 성분 및 이의 성분비를 나타낸 것이다. 이때, 표 3에 기재된 조성을 갖는 친환경 세제 조성물을 전기로에서 1,000℃의 온도로 용융시킨 후, 스테인리스(stainless steel) 강판에 공냉 방식으로 글래스 벌크 형태로 냉각하여 컬릿(cullet) 형태의 세제 고형물을 얻었다. 이후, 세제 고형물을 건식분쇄기(ball mill)로 분쇄한 후, 400메쉬 시브에 통과시켜 친환경 세제 분말을 제조하였다. 여기서, 수용성 유리 조성물로는 B2O3 70wt%, SiO2 8wt%, Na2O 10wt% 및 K2O 12wt%로 조성된 것을 이용하였다.
[표 3] (단위 : 중량%)
2. 세척력 측정
표 4는 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시료들에 대한 세척력 측정 결과를 나타낸 것이다. 여기서, 비교예 1 ~ 3에 따른 시료들은 시중에 판매되는 상용 세제 3개를 입수한 것을 이용하였다.
[표 4]
표 3 및 표 4에 도시된 바와 같이, 세척력 측정 결과, 실시예 1 ~ 5에 따라 제조된 시료들은 계면활성제가 첨가되지 않았음에도 불구하고, 상용 세제 대비 세척력 동등 수준을 나타내었으며, 특히 실시예 1에 따라 제조된 시료의 경우에는 상용 세제 대비 세척력에서 우위를 나타내었다.
이와 같이, 실시예 1 ~ 5에 따라 제조된 친환경 세제 분말 시료들의 경우, 각 성분 및 이들의 성분비에 따라 특정 오구들의 세탁력이 증가하거나, 또는 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 알칼리성 보로실리케이트 유리(Alkali borosilicate glass)의 함량이 높으면, 색소류(wine) 및 단백질류(Blood)의 세척력이 향상되며, 효소의 함량이 높으면, 코코아(cocoa) 및 단백질류 세척력이 향상된다.
위의 실험 결과를 토대로, 친환경 세제 분말 시료들의 경우, 각 성분 및 이들의 성분비를 제어함에 따라, 특정 오구에 특화된 세제의 개발이 가능하다는 것을 입증하였다.
3. 피부자극 및 독성 테스트
도 2는 실시예 1에 따라 제조된 친환경 세제 분말 시료에 대한 피부자극 테스트 결과를 나타낸 시험성적서이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 친환경 세제 분말 시료에 대한 피부자극 테스트를 위해, 3자 공인인증기관 (한국의류시험연구원)에 의뢰하였고, 의뢰 결과 피부자극 테스트 결과에서 음성 판정을 받은 것을 확인할 수 있다.
아울러, 실시예 2에 따라 제조된 친환경 세제 분말 시료에 대한 독성을 평가하기 위해, 한국생물안정성연구소에서 경구급성독성 평가와 어류 급성독성시험(ETF-20057)을 평가하였다.
이때, 경구급성독성 평가는 토끼를 대상으로 14일간 일정량의 세제를 투여하는 시험인데, GHS 분류 5등급(최저 독성)을 받았으며, 어류 급성독성시험은 송사리를 대상으로 세제의 독성을 평가하는데, 최저독성을 평가 받았다.
위의 실험 결과를 토대로, 본 발명의 친환경 세제는 저독성이라고 판단 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
S110 : 혼합 단계
S120 : 용융 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 분쇄 단계
S120 : 용융 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 분쇄 단계
Claims (12)
- 수용성 유리 조성물 35 ~ 90 중량%;
탄산수소나트륨 1 ~ 35 중량%;
염화나트륨 1 ~ 10 중량%;
효소 5 ~ 20 중량%;
전분 0.5 ~ 15 중량%;
밀가루 0.5 ~ 15 중량%; 및
폴리비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%;를 포함하며,
상기 수용성 유리 조성물은 B2O3 50 ~ 85 중량%; SiO2 1 ~ 15 중량%; 및 Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 49 중량%;를 포함하는 알칼리성 보로실리케이트 유리인 친환경 세제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 수용성 유리 조성물 및 탄산수소나트륨은
2 : 1 ~ 5 : 1의 중량비로 첨가된 친환경 세제 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 효소는
단백질 분해효소, 지질 분해효소, 탄수화물 분해효소 및 셀룰로오스 분해효소 중 선택된 1종 이상을 포함하는 친환경 세제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 전분은
감자 전분, 옥수수 전분 및 고구마 전분 중 선택된 1종 이상을 포함하는 친환경 세제 조성물.
- (a) 수용성 유리 조성물 35 ~ 90 중량%, 탄산수소나트륨 1 ~ 35 중량%, 염화나트륨 1 ~ 10 중량%, 효소 5 ~ 20 중량%, 전분 0.5 ~ 15 중량%, 밀가루 0.5 ~ 15 중량% 및 폴리비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%로 혼합하고 교반하여 세제 조성물을 형성하는 단계;
(b) 상기 세제 조성물을 용융시키는 단계;
(c) 상기 용융된 세제 조성물을 냉각하는 단계; 및
(d) 상기 냉각된 세제 고형물을 분쇄하는 단계;를 포함하며,
상기 (a) 단계에서, 상기 수용성 유리 조성물은 B2O3 50 ~ 85 중량%; SiO2 1 ~ 15 중량%; 및 Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 49 중량%;를 포함하는 알칼리성 보로실리케이트 유리인 친환경 세제 분말 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 수용성 유리 조성물 및 탄산수소나트륨은
2 : 1 ~ 5 : 1의 중량비로 첨가하는 친환경 세제 분말 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 효소는
단백질 분해효소, 지질 분해효소, 탄수화물 분해효소 및 셀룰로오스 분해효소 중 선택된 1종 이상을 포함하는 친환경 세제 분말 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 전분은
감자 전분, 옥수수 전분 및 고구마 전분 중 선택된 1종 이상을 포함하는 친환경 세제 분말 제조 방법.
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