KR19980070280A - 엡실론-프탈이미드 퍼옥시헥산산의 과립 조성물 - Google Patents

엡실론-프탈이미드 퍼옥시헥산산의 과립 조성물 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 엡실론-프탈이미드 퍼옥시헥산산(ε-pthalimido peroxyhexanoic acid, 이하 PAP라하며), 제 3급 아민 계면활성제인 질소-산화물 및 PKa가 3.5보다 낮으며 그리고 20℃의 온도에서 적어도 1중량% 물에 용해하는 유기산을 포함하는 과립자 조성물에 관한 것이다.

Description

엡실론-프탈이미드 퍼옥시헥산산의 과립 조성물
본 발명은 세제 제조물에 이용할 수 있는 퍼카르복실산(percarboxylic acid)에 기초한 과립자에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 세제 제조물에 이용할 수 있는 엡실론-프탈이미드 퍼옥시헥산산(ε-phthalimido peroxyhexanoic acid, 이하 PAP라 한다)에 기초한 과립자에 관한 것이다. 더욱 특별하게는 본 발명은 표백과 저장 후에 표백력을 유지하는데 매우 효과적인 과립자에 관한 것이다.
세제 제조물들이 세정과정과 작용동안 오염, 먼지 그리고 자극 현상을 피하기 위해 과립자 형태의 구성요소로 적절하게 제조된다는 것이 잘 알려져 있다. 특히, 과산(peracid)의 경우에는, 과립자의 형태가 제조물의 나머지 구성요소들과 과산의 상호작용을 제한하는 것에 의해 그 화학종의 성질을 적절하게 보호하게 해준다. 또한 과산에 의해 부여된 표백작용이 세제 제조물의 화학적 조성뿐만 아니라 이것을 포함하는 과립자의 화학적 조성에도 의존한다는 것이 알려져 있다.
세제 제조물의 표백제로서 고체 유기과산(organic peracid)을 포함하며, 또한 계면활성제를 포함하는 경우에 향상된 작용을 가지는 과립자 조성물들이 본 분야에서 잘 알려져 있다. 이러한 조성물들의 작용은, 세탁조에서 퍼카르복실산 입자의 분산을 좋게 하며 그렇게 해서 향상된 표백결과를 나오게 하는데 효과를 보이는, 과립자로 존재하는 계면활성제를 인식하는 것에 의해 설명된다. 이러한 예로는 미국특허 4,126,573을 참조한다. 그러나 계면활성제의 첨가는 표백 작용을 약하게 한다는 단점이 있다.
이러한 단점을 제거하기 위해, 계면활성제에 기인한 느린 작용을 보완하기 위한 물에 용해하는 과립의 조성의 유기산을 첨가하는 것이 종래의 기술로 알려져 있다. 상기 두 가지 구성요소들의 올바른 균형으로 인해, 총체적인 표백작용을 극대화할 수 있는 가능성을 보였다. 이러한 예들로서 미국특허 4,374,035를 참조한다. 이것은 최적의 표백작용에 의해, 흰 의복과 색깔이 있는 의복의 양 경우 모두에서 어떠한 손실도 없이 오염을 제거한다는 것을 의미한다.
다음과 같은 특성들이 혼합되어 나타나는 PAP에 기초한 과립자들을 이용할 필요성이 있었다.
상기 특성들은:
(1) 활성 입자(PAP가 될 것이며)들의 높은 함량과,
(2) 일반적으로 45℃이상의 온도와 80%이상의 상대습도와 같은 혹독한 저장 조건하에서, 과립자 및 세제 제조물에 넣어진 과립자 둘 다의 경우에서 오랜 시간 동안의 높은 화학적 안정성과,
(3) 흰색 그리고 색깔 있는 의복인, 일반적으로 다양한 의복의 경우에서 오염의 제거동안 동일한 어떠한 손실도 일으키지 않고 행해지는 우수한 표백작용과,
(4) 우수한 기계적 저항 및 그렇게 해서 큰 규모로 세척하는 것이 용이한 점과,
(5) 어떤 불의의 과열에 있어서의 적절한 작용 그리고 운반되는 양의 제한이 없는 것으로 인한 경제적 및 용이한 운반과,
(6) 쉬운 과정과 그렇게 해서 큰 규모로 경제적이고 산업적인 생산이 가능한 점들이다.
본 출원은 뜻밖에도, PAP에 기초한 과립자들에서, 특정 계면활성제가 특정의 카르복실 유기산 또는 설폰 유기산과 혼합되어 이용되는 경우, 선택적으로 이하에서 특정화되는 다른 보조적인 합성물들과 혼합되어 이용되는 경우, 상술한 특징들의 혼합이 얻어진다는 것을 발견했다.
본 발명의 목적은 엡실론-프탈이미드 퍼옥시헥산산에 기초한 과립 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 특징은 계면활성제로서 제 3급 아민(tertiary amine)인 질소-산화물(N-oxide)과 유기산으로서 3.5보다 낮은 PKa를 가지고 20℃의 온도에서 적어도 중량당 1%는 물에 용해하는 산을 포함하는 엡실론-프탈이미드 퍼옥시헥산산에 기초한 과립자들에 있다.
특히, 여기서 고찰되는, 질소-산화물인 제 3급 아민들은 9개에서 28개까지의 탄소원자를 가지는 하나의 선형 또는 가지형의 알킬 사슬(alkalic chain)을 가지며; 질소에 결합된 나머지 두 개의 사슬들은 1개에서 3개까지의 탄소원자를 가지는 알킬과 하이드록시 알킬들이며, 바람직하게는 메틸 또는 에틸들이다.
언급될 수 있는 유기산들은 카르복실산 또는 설폰산이다.
또한 다르게 치환된 파라-톨루엔설폰산(p-toluensulphonic acid)과 프탈산(phthalic acid)도 언급될 수 있다.
바람직한 유기산은 올소-프탈산(ortho-phthalic acid)이다.
과립 형태의 PAP의 양은 20과 80중량%사이, 바람직하게는 40과 80중량%사이의 범위를 가질 수 있다.
본 발명의 계면활성제의 양은 2와 20중량%사이, 바람직하게는 5와 10중량%사이의 범위를 가진다.
유기산의 양은 2와 40중량%사이로 구성된다.
유기 퍼옥소산(organic peroxyacid) PAP와 표백작용에서의 이것의 이용이 본 분야에서 잘 알려져 있으며, 본 명세서에서 언급되는 유럽특허 325,289를 참조한다.
본 발명의 결과들은, 만약에 본 출원인에 의해 실행된 테스트들이, 세정시 양성 분산작용을 제공하기도 하는, 제 3급 아민 반극성 계면활성제들인 질소-산화물이 퍼옥소산 그 자체의 저장에 대한 안정성을 낮추는 수용할 수 없는 효과를 생산한다는 것을 나타낸다는 것을 고찰한다면 더욱 놀랍다. 특히, 다른 선택적인 불활성이며 결합하는 성분들뿐만 아니라, 2에서 20중량%까지의 제 3급 아민인 질소-산화물과 40에서 80중량%까지의 PAP를 포함하는 과립자들이, 특히 상술한 것과 같은 혹독한 환경 조건에 노출된다면, 며칠 안에 이미 과산화 산소의 상당 부분을 잃는다는 것이 주목된다. 또한 순수한 상태에서는, 상기 두 생성물들의 즉각적인 혼합이 일정 시간이상에서는 화학적으로 안정적이지 않으며 그래서 이 두 생성물들이 서로 양립할 수 없다는 것이 조사되었다.
본 발명의 조성물인: PAP, 제 3급 아민 계면활성제인 질소-산화물 및 상술한 유기산의 혼합이 상술한 혹독한 환경 조건하에서 저장하기에 안정하다는 것이 놀랍게도 발견되었다.
상기의 양립할 수 없는 현상은, 본 발명의 유기산들이 이용되지 않는 경우에는, 비록 제 3급 아민인 질소-산화물에 대해 과량이라고 할지라도, 유기산의 존재에 의해 일반적으로 방지되지 않는다.
본 발명의 또 다른 특징은 본 발명의 계면활성제가 본 발명의 산과 함께 염의 형태로 이용될 수 있다는데 있다. 실제로 제 3급 아민들인 질소-산화물들의 염들이 일반적으로 물에 거의 용해되지 않는 것이 발견되었다. 그러한 염들의 형성에도 불구하고, 제 3급 아민들인 질소-산화물들은 상업적으로 단지 용액으로서만 이용할 수 있으며, 그래서 과립 형태의 PAP의 제조에 사용될 수 있는 과립 과정으로(granulation process)서 손쉽게 이용될 수 없다. 그러한 염들의 제조가 본 발명의 목적인 카르복실산 또는 설폰산을 이용하는 것에 의해 수용된다.
본 발명의 필수 구성요소들을 포함하는 과립 조성물의 제조에, 원치 않는 과열(overheating)의 경우에 발열의(exothermic) 조절을 위한 부가적인 구성요소들이 또한 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해 펜타하이드레이트 마그네슘 설페이트(pentahydrate magnesium sulphate), 하이드레이트 칼슘 락테이트(hydrate calcium lactate), 바이하이드레이트 칼슘 설페이트(bihydrate calcium sulphate), 붕산 등이 언급될 수 있으며, 붕산이 바람직하다. 이러한 생성물들은 일반적으로 3.5와 35중량%사이의 양으로 이용된다.
다른 선택적인 구성요소들인, 첨가될 수 있으며 그리고 중금속 이온들에 의한 분해의 촉매 작용을 멈추게 하는 기능을 가지는 것들은, 0.005중량%에서 5중량%까지의 양인 킬레트 화재 및/또는 금속이온 봉쇄제(sequestering agent)들이다. 퀴놀린(quinoline) 및 퀴놀린의 염들, 알칼리 금속의 폴리포스페이트(polyphosphates of alkaline metals), 피콜린산(picolinis acid)과 디피콜린산(dipicolinic acid), 예를 들어 1-하이드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산(1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid, 이하 HEDP라 한다)이 바람직한 모노 또는 폴리 포스폰산(mono or poly phosphonic acid)이 언급될 수 있다.
다른 선택적인 구성요소들로는, 예를 들어 아크릴산(acrylic acid)의 중합체들 또는 말레인산(maleic acid) 및/또는 무수말레인산(maleic anhydrade)을 가지는 아크릴산의 공중합체들, 또는 에스테르와 염과 같은 아크릴산 유도체들의 공중합체들과 같은 중합체 타입의 결합제(binding agent)들이며; 아크릴산의 단일중합체들이 바람직하게 사용된다. 이러한 구성요소들은 과립자에게 우수한 기계적 특성들을 부여하기 위한 목적을 가지며; 일반적으로 전체에 대해 0.1중량%에서 5중량%까지의 범위의 양으로 이용된다.
본 발명의 과립 조성물들의 생성은 성분들의 직접적인 혼합에 의해 획득될 수 있으며, 상기 혼합물의 과립은, 과립 분야에서 잘 알려진, 배치 또는 연속 과정을 이용하고 이어서 획득된 과립들을 건조하는 방법에 의해 획득될 수 있다. 건조된 과립들은 스크린(screening) 및/또는 분쇄(milling)되어, 그것들 중에서 원하는 크기로 분해된 것들이 분리될 수 있다. 이러한 과정은 세제 기술에서 잘 알려진 과정이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과립 제조물들은 산업용 및 세탁용의 양 경우 모두의 표백 세척 분야에서 이용된다. 본 발명의 조성물들은 표백, 특히 흰 의복과 색깔이 있는 의복 모두의 경우에서부터, 처리되는 의복들의 모양을 변형시키지 않고, 오염들을 제거하는데 특별히 적당하다.
다음의 실시예들은 단지 본 발명의 목적을 설명하기 위한 것이지, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
시판되는 과립기 이리치 모드 알-02(Eirich mode R-02) 10ℓ에, PAP 전구체[이하 PAC라하며, 물의 존재 하에서 카프로락탐(caprolactam)과 무수프탈산(phthalic anhydride)의 반응에 의해 생성됨] 3.2%을 포함하는 건조 PAP 0.62㎏(역가 96.8%)을 투입하며, PAP의 제조에 관해서는 이태리 특허출원 MI95 A002718과 MI95 A002717을 참조한다. 그리고 나서 올소-프탈산(0-phthalic acid) 0.3㎏과 세틸-디메틸아민(cetyl-dimethylamine)의 질소-산화물 0.8㎏을 투입한다.
상기 혼합물이 1분 동안 균질화된다. 그리고 나서 2분 동안, 러닝 쵸퍼(과립기 이리치 모드 알-02에 포함된 고속도의 터빈)로, 2.5g의 디퀘스트(DEQUESTR) 2010(40중량%의 HEDP)을 포함하는 수용액 0.098㎏이 투입된다.
과립된 물질이 60℃에서 공기를 가지는 에어로메틱 플루이드 베드(aeromatic fluid bed)에서 건조된다. 획득된 생성물이 스크린되고, 크기가 0.25㎜와 1.40㎜사이인 분획을 모은다.
원하는 크기의 과립 생성물 0.61㎏이 획득된다. 생성된 과립물들은 기계적인 관점에서는 충분히 강하지 않으며, 그리고 강한 작동을 겪는 경우 쉽게 부서진다.[예로서 압축수송(pneumatic transport)이 있다]
상기와 같은 과정에 의해 생성된 조성물의 특징은 다음과 같다.
- 안정성 테스트: 실온에서 7일 후에 어떠한 활성 산소의 손실도 없었다.(요오드 환원 적정에 의함)
- 표백 테스트: 양성[실온에서, 스탠딩 증류기(standing still)로 2중량%의 Na2CO3을 가지는 에리오크롬 블랙(eriochromium black)수용액 상에서 실행]
- 실온에서 한달 동안의 저장 후에 반복된 표백 테스트: 양성(과정은 상기와 같음)
실시예 2
로에디즈 모델 에프케이엠-150(Loedige Model FKM-150) 과립기 150ℓ에, 실시예 1에 나타난 방법에 따라 제조된, 건조 PAP 혼합물 17.00㎏(역가는 96%이며, PAC 4%를 포함한다); 올소-프탈산(0-phthalic acid) 5.65㎏, 붕산 2.00㎏, 실시예 1의 질소-산화물 2.00㎏을 투입한다.
상기 혼합물이 1분 동안 균질화된다.
그리고 나서 3분 동안, 교반하에서 러닝 쵸퍼로, 3.3㎏의 아쿠머(ACUMERR) 1510[분자량 PM이 60,000인 25중량%의 폴리아크릴산(polyacrylic acid:이하 PAA라 한다)]와 디퀘스트 2010 0.07㎏의 혼합에 의해 획득된 수용액 3.37㎏이 투입된다.
과립된 습기가 있는 물질이 획득되고 그리고 이것은 60℃까지 가열된 공기를 가지는 에어로메틱 플루이드 베드(aeromatic fluid bed)에서 건조된다. 그러한 건조 후에, 스크린과정을 거쳐서, 0.25㎜와 1.40㎜사이로 구성된 입자 크기를 가지고 최적의 기계적 저항 특성을 가지는 과립물 19.5㎏이 획득된다.
상기 과립물의 특징은 다음과 같다.
- 안정성 테스트: 실온에서 7일 후에 어떠한 활성 산소의 손실도 없었다.(요오드 환원 적정에 의함)
- 표백 테스트: 양성[실온에서, 스탠딩 증류기로, 2중량%의 Na2CO3의 수용액의 에리오크롬 블랙(eriochromium black)위에서 실행]
- 실온에서 한달 이상 저장 후에 반복된 표백 테스트: 양성(조건은 상기와 같음)
실시예 3(비교예)
실시예 2의 설비와 과정으로 조작되었으나, 올소-프탈산이 시스템에 첨가되지 않았다. 획득된 과립물의 화학적 조성은:
(PAP+PAC)가 61중량%, 실시예 1의 질소-산화물이 8중량%, 붕소가 28중량%, PAA가 3중량%, HEDP가 0.1중량%로 이루어져 있다.
상기 조성물의 특징은 다음과 같다.
- 안정성 테스트: 실온에서 7일 후에 활성 산소의 50%가 손실됨(요오드 환원 적정에 의함)
- 표백 테스트: 양성[실온에서, 스탠딩 증류기로, 2중량%의 Na2CO3의 용액에서의 에리오크롬 블랙(eriochromium black)위에서 실행]
- 실온에서 한달 동안 저장 후에 반복된 표백 테스트: 음성(조건은 상기와 같음)
실시예 4(비교예)
실시예 2의 설비와 과정으로 조작되었으나, 올소-프탈산 대신에 아디핀산(adipic acid)이 시스템에 첨가된다.
조성물의 특징은 다음과 같다.
- 안정성 테스트: 실온에서 7일 후에 활성 산소의 25% 손실됨(요오드 환원 적정에 의함)
- 표백 테스트: 양성[실온에서, 스탠딩 증류기로, 2중량%의 Na2CO3를 가지는 수용액에서의 에리오크롬 블랙(eriochromium black)위에서 실행]
- 실온에서 한달 동안 저장한 후 반복된 표백 테스트: 음성(조건은 상기와 같음)
실시예 5
실시예 2의 설비와 과정으로 조작하나, 실시예 2의 질소-산화물 대신 그리고 올소-프탈산의 화학양 대신에, 실시예 2의 질소-산화물을 가지는 올소-프탈산 그 자체의 미리 형성된 염에 상응하는 양과, 질소-산화물과 올소-프탈산을 수용액으로 연속해서 냉각, 여과 및 건조로 처리하는 반응에 의해 이미 획득된 실시예 2와 동일한 양이 시스템에 첨가된다. 시스템의 최종적인 화학적 조성(개개의 구성요소에 관해)은 실시예 2에 상응한다.
조성물의 특징은 다음과 같다.
- 안정성 테스트: 실온에서 7일 후에 어떠한 활성 산소의 손실도 없음(요오드 환원 적정에 의함)
- 표백 테스트: 양성[실온에서, 정지상태로, 2중량%의 Na2CO3의 수용액에서 에리오크롬 블랙(eriochromium black)위에서 실행]
- 실온에서 한달 동안 저장 후에 반복된 표백 테스트: 양성(조건은 상기와 같음)
실시예 6
실시예 2의 설비와 과정으로 조작되었으나, 실시예 1의 질소-산화물 또는 올소-프탈산 어떠한 것도 시스템에 투입되지 않는다.
획득된 과립물의 화학적 조성(건조)은:
(PAP+PAC)가 73중량%, 붕소가 23중량%, PAA가 3중량%, HEDP가 0.1중량%이다.
조성물의 특징은 다음과 같다.
- 안정성 테스트: 실온에서 7일 후에 어떠한 활성산소의 손실도 없었음(요오드 환원 적정에 의함)
- 표백 테스트: 음성[실온에서, 정지상태로, 2중량%의 Na2CO3의 수용액에서 에리오크롬 블랙(eriochromium black)위에서 실행]
본 발명인 PAP에 기초한 과립자들에 의해, 혹독한 저장 조건하에서의 높은 화학적 안정성, 흰색 그리고 색깔 있는 의복 모두의 경우에서 행해지는 우수한 표백작용, 우수한 기계적 저항, 용이한 운반 등과 같은 효과를 발생할 수 있다.

Claims (13)

  1. 엡실론-프탈이미드 퍼옥시헥산산(ε-pthalimido peroxyhexanoic acid, 이하 PAP라하며), 제 3급 아민 계면활성제인 질소-산화물 및 PKa가 3.5보다 낮으며 그리고 20℃의 온도에서 적어도 1중량% 물에 용해하는 유기산을 포함하는 과립자 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 질소-산화물이 사용되는 제 3급 아민들은 9개부터 28개까지의 탄소원자를 가지는 하나의 선형 또는 가지형의 알킬 사슬을 가지며, 질소에 결합된 나머지 두 개의 사슬들이 1에서 3개까지의 탄소원자를 가지는 알킬 및 하이드록시 알킬인 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 3급 아민에서 질소에 결합된 나머지 두 개의 사슬들이 메틸 또는 에틸인 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기산이 카르복실산 또는 설폰산에서 선택되는 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 유기산이 올소-프탈산(ortho-phthalic acid)인 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 PAP의 양이 20-80중량%사이이며, 계면활성제의 양이 2-20중량%사이이며, 유기산의 양이 2-40중량%사이인 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계면활성제와 유기산 대신에 계면활성제염, 즉 계면활성제와 유기산 사이의 반응 생성물이 사용되는 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열(exothermic)의 조절을 위한 구성요소들이 존재하는 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 발열의 조절을 위한 구성요소들이 펜타하이드레이트 마그네슘 설페이트(pentahydrate magnesium sulphate), 하이드레이트 칼슘 락테이트(hydrate calcium lactate), 바이하이드레이트 칼슘 설페이트(bihydrate calcium sulphate), 붕산에서 선택되는 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 발열의 조절을 위한 구성요소가 붕소인 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 과립 조성물이 0.005%에서 5%까지의 양으로 중금속 이온의 킬레트 화제 및/또는 금속이온 봉쇄제(sequestering agent) 및/또는 0.1%에서 5%까지의 양으로 중합결합제(polymeric binding agent)를 포함하는 것을 특징으로 하는 과립자 조성물.
  12. 선택적으로 적어도 7일간은 저장되는, 세제 조성물로서의 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 과립자 조성물의 용도.
  13. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 계면활성제와 산(acid)사이의 반응 생성물.
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