KR19990041611A

KR19990041611A - 알킬글리코시드 제조시 색발생을 억제하는 방법

Info

Publication number: KR19990041611A
Application number: KR1019970062225A
Authority: KR
Inventors: 우태희; 박광호; 주화명; 조동현
Original assignee: 성재갑; 주식회사 엘지화학
Priority date: 1997-11-22
Filing date: 1997-11-22
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR100268247B1

Abstract

본 발명은 APG 제조시 증류 단계에서 얻어지는 증류 잔류물을 이온 정제수와 혼합하는 희석 과정을 level sensor 또는 pressure sensor에 의해 토출구의 자동 개폐가 가능한 밀폐 공간에서 실시하며, 희석 초기에는 질소와 같은 비활성 기체로 충전시켜 산소를 차단하고 APG 희석용으로 pH가 2∼6, 바람직하게는 pH3∼5로 조절된 희석수를 사용하여 혼합하는 작업을 연속적으로 수행함으로써, 희석 전의 중화 단계에서 알칼리 과다 사용이나 증류시 leak 발생 등 색품질 저하 요인이 발생하더라도 희석 단계에서 APG의 갈변화 현상을 억제할 수 있으므로 탈색 공정 비용이 절감되는 등 색품질이 우수한 APG를 용이하게 얻는 방법을 제공하는 것이다.

Description

알킬글리코시드 제조시 색발생을 억제하는 방법.

본 발명은 색품질 및 투명도가 우수한 알킬 폴리 글리코시드계의 비이온성 수성 계면 활성제 및 그에 대한 제조 방법에 관한 것이다.

알킬 폴리 글리코시드(APG)계의 비이온성 계면 활성제는 천연 원료를 사용함으로써 생분해성이 우수하고 피부 자극도가 낮아 세제로 다량 사용될 경우에도 수질 오염 문제를 크게 감소시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이와 같은 환경 친화적인 장점으로 인하여 WO 90-218,084호, WO 90-194,262호 유럽특허공개 제 0,301,298호 및 제 0,357,969호 등 여러 가지 제법이 보고 되어 왔으며, 현재 산업계에서는 고온·고진공·산촉매 하에서 글루코스와 같은 탄수화물계 원료를 과잉의 고급 지방 알코올과 직접 반응시켜 제조하는 방법이 주로 사용되고 있다. 그러나 알킬 폴리 글리코시드가 반응할 때 또는 과잉의 미반응 지방 알코올 제거할 때 갈변 등에 의한 발색 현상이 일어나 최종 제품에 대한 색품질에 크게 영향을 주게된다. 따라서 이와 같은 현상을 피하기 위하여 많은 연구가 진행되어 왔으며 특히 담황색 및 색 안정성 APG의 제조 방법이 유럽 특허 공개 제0,362,671호에 개시되어 있다.

APG가 담황색인 이유는 APG 제조시 중화 단계에서 과잉의 알칼리가 사용될 때 mono-saccharide 등의 열화에서 기인되는 것으로, 중화시 정확한 중화에 의해 발색 정도를 감소시킬 수는 있지만 완전히 억제시키기는 불가능하기 때문이다. 따라서, 이미 발색된 경우에는 최종 단계에서 표백 공정을 거치지 않고는 가정용 세제로서의 적용에 한정을 받을 수 밖에 없다. 이러한 점을 고려하여 각 제조 업체에서는 APG 제조시 후처리로서 H₂O₂와 같은 표백제를 이용하는 표백 공정을 거친다.

또한 표백 효과를 높이기 위하여 마그네슘 화합물을 사용하는 데 이는 일찍이 1960년대 부터 공지된 일반적인 기술로서, 예를 들면 석유 화학 산업에서도 산화 마그네슘의 형태로 사용하는 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있다. 마그네슘 화합물을 이용하여 최종 제품의 pH가 11.0 이상이 되도록 산화성 표백 및 환원제 후처리를 후행함으로서 미생물 안정성과 함께 보다 나은 색품질을 갖는 APG의 제조 방법이 WO 92-08,789에 기재되어 있으며 그 외에도 마그네슘 화합물을 이용하여 APG를 제조하는 방법이 WO 94-02,494호, 제94-24,139호, 제95-23,169호에 개시되어 있다.

그러나 상기 방법에 의해서도 색도 측면에서 만족스러운 APG를 제조하기는 어려우며 특히 저장기간 중에 황색화 현상(color reversion)이 발생하므로 세제 업계에서는 소비자의 욕구를 만족시키기 위하여 재탈색 공정을 거치지 않으면 안되는 실정이다. 정상적인 1회의 표백 공정에 의해 상품화가 불가능한 원인은 표백 전단계에서 발색 현상이 너무 진행되었기 때문이므로 간단한 표백 공정에 의해서도 색품질이 우수한 APG를 얻으려면 가능한 한 표백 전 단계에서 APG 수용액의 색도를 보존하는 것이 중요함을 알 수 있다.

한편 실제로 APG를 제조해 보면 희석 이전 단계의 여러 가지 조건에 따라 희석 과정에서도 APG의 갈변화가 상당히 진행 됨을 알 수 있다. 하지만 최근까지 진행되어 온 산업계의 연구를 전반적으로 살펴 볼 때 표백 전단계의 APG 색도 즉, APG 수용액의 색도를 보존하기 위한 많은 연구 결과가 발표되어 왔으나 주로 반응과 중화 및 증류 단계에 관한 것들이며, 희석에 관한 연구는 거의 전무한 상태이다.

따라서 본 발명의 목적은 APG 제조 공정시 희석 단계에서 발생하는 APG의 갈변화 현상을 극소화함으로써, 최종 단계에서 색품질이 우수한 APG를 제공하는데 있다.

현재 산업계에서 주로 사용되고 있는 APG의 제조 방법을 단계별로 나누어 보면 반응, 중화, 증류, 희석, 표백 공정으로서 크게 5단계로 나눌 수 있다. 이를 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

(1) 탄소 사슬의 길이가 C_06∼27와 같이 다양한 조성을 갖는 지방족 알코올 혼합물을 글루코스와 같은 탄수화물에 대하여 몰비로 1∼10 배 바람직하게는 2.5∼5 배가 되도록 혼합한 후 PTSA(para-Toluene Sulfonic Acid)와 같은 산촉매를 0.001∼0.01 mol/saccharide mol로 투입하여 교반하면서 90∼130 ℃ 바람직하게는 110∼125 ℃에서 절대압 10∼100 torr로 약 1∼10시간 동안, 탄수화물계 미반응물이 전체 반응물에 대하여 3 % 이하, 바람직하게는 1 % 이하가 되도록 반응시킨다.

(2) 60∼120 ℃의 조건을 유지하는 상태로 중화제를 투입하여 pH가 7.0 이상이 되도록 중화한다.

(3) 이어서 고온 및 고진공 하에서 미반응 지방족 알코올이 2 % 이하가 되도록 증류하여 얻어진 증류 잔류물(농축 APG)을

(4) 수분이 30∼70 %가 되도록 이온 정제수와 혼합시킨 후,

(5) 필요에 따라 표백 공정을 1∼2회 거치면 APG의 제조 과정이 끝난다.

본 발명은 APG 제조시 증류 단계에서 얻어지는 증류 잔류물을 이온 정제수와 혼합하는 과정 즉, 희석 과정을 level sensor 또는 pressure sensor에 의해 토출구의 자동 개폐가 가능한 밀폐 공간에서 실시하며, 희석 초기에는 질소와 같은 불활성 기체로 충전시켜 산소를 차단하고 APG 희석용으로 pH가 2∼6, 바람직하게는 pH 3∼5로 조절된 희석수를 사용하여 혼합하는 작업을 연속적으로 수행함으로써, 희석 전의 중화 단계에서 알칼리 과다 사용이나 증류단계에서 leak 발생 등 색품질 저하 요인이 발생하더라도 희석 단계에서 APG의 갈변화 현상을 억제할 수 있으므로 탈색 공정 비용이 절감되는 등 색품질이 우수한 APG를 용이하게 얻는 방법을 제공하는 것이다.

<비교예 1>

탄소 사슬의 조성이 C₈22%, C₁₀17%, C₁₂47%, C₁₄14%인 지방족 알코올과 글루코스의 무게비가 3.5 : 1인 혼합물 100 kg에 대하여 PTSA 155 g을 사용하여 116∼120℃에서 절대압 20 torr로 약 100분간 반응시키고, 흡습하지 아니하여 micropore에 의한 비표면적이 65 m²/g인 미세 분말 형태의 산화 마그네슘 25 g을 투입하여 95 ℃의 일정한 온도에서 30분간 교반한 후 고온·고진공 하에서 leak가 전혀 없는 증류 장치를 통과해 잔류 알코올이 2 % 이하인 증류 잔류물을, 증류 잔류물과 같은 양인 34 kg의 희석수(pH 6.8)와 충분히 혼합하여 50 % APG 수용액을 얻었다. 색도는 G# 7.2이었다.

<실시예 1>

비교예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하였으며 citric acid를 이용, 희석수의 pH만 조절하여 사용하였다. 희석수는 pH 4.0, 50 % APG 수용액의 색도는 G# 5.6이었다.

<비교예 2>

비교예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하였으며, 증류시 미량의 leak를 발생시켰다. 희석수는 pH 6.8, 50 % APG 수용액의 색도는 G# 10∼14이었다.

<실시예 2>

비교예 2와 동일한 방법으로 실험을 진행하였으며 citric acid를 이용, 희석수의 pH만 조절하여 사용하였다. 희석수는 pH 4.0, 50 % APG 수용액의 색도는 G# 7∼10이었다.

<비교예 3>

비교예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하였으며, 중화시 산화 마그네슘을 36g으로 증량하였다. 희석수는 pH 6.8, 50 % APG 수용액의 색도는 G# 9.0이었다.

<실시예 3>

비교예 3과 동일한 방법으로 실험을 진행하였으며 cirtric acid를 이용, 희석수의 pH만 조절하여 사용하였다. 희석수는 pH 4.0, 50 % APG 수용액의 색도는 G# 6.5이었다.

<비교예 4>

비교예 1과 동일한 방법으로 실험을 진행하였으며 희석 초기, 희석 용기 내에 질소를 충진하여 산소를 차단하였다. 희석수는 pH 6.8, 50 % APG 수용액의 색도는 G# 6.3∼7.0이었다.

<실시예 4>

비교예 4와 동일한 방법으로 실험을 진행하였으며 citric acid를 이용, 희석수의 pH만 조절하여 사용하였다. 희석수는 pH 4.0, 50 % APG 수용액의 색도는 G# 4.8∼5.5이었다.

<표 1>

실험구간	희석수(pH)	50% APG 수용액색도(G#)	희석초기질소 분위기	증류시leak여부	비고
실시예 1	4.0	5.6	×	없음
실시예 2	4.0	7∼10	×	미량 있음
실시예 3	4.0	6.5	×	없음	중화제량 증가
실시예 4	4.0	4.8∼5.5	○	없음
비교예 1	6.8	7.2	×	없음
비교예 2	6.8	10∼14	×	미량 있음
비교예 3	6.8	9.0	×	없음	중화제량 증가
비교예 4	6.8	6.3∼7.0	○	없음

Claims

a) 지방족 알코올을 글루코스와 반응시키는 단계;

b) 반응물의 pH가 7.0 이상이 되도록 중화제를 투입하는 단계;

c) 반응 혼합물을 증류하여 알킬 폴리 글리코시드의 농축물을 수득하는 단 계; 및

d) 이온 정제수를 투입하여 희석시키는 단계

를 포함하는 알킬 폴리 글리코시드의 제조 방법에 있어서,

상기 희석시키는 단계에서 pH 2∼6의 이온 정제수를 사용함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, pH 3∼5의 이온 정제수를 사용하는 방법.
a) 지방족 알코올을 글루코스와 반응시키는 단계;

b) 반응물의 pH가 7.0 이상이 되도록 중화제를 투입하는 단계;

c) 반응 혼합물을 증류하여 알킬 폴리 글리코시드의 농축물을 수득하는 단 계; 및

d) 이온 정제수를 투입하여 희석시키는 단계

를 포함하는 알킬 폴리 글리코시드의 제조 방법에 있어서,

상기 희석시키는 단계를 비활성 기체가 충전된 공간에서 수행하는 방법.
제3항에 있어서, 비활성 기체가 질소인 방법.
a) 지방족 알코올을 글루코스와 반응시키는 단계;

b) 반응물의 pH가 7.0 이상이 되도록 중화제를 투입하는 단계;

c) 반응 혼합물을 증류하여 알킬 폴리 글리코시드의 농축물을 수득하는 단 계; 및

d) 이온 정제수를 투입하여 희석시키는 단계

를 포함하는 알킬 폴리 글리코시드의 제조 방법에 있어서,

상기 희석시키는 단계를 자동 개폐가 가능한 밀폐 공간에서 수행 하는 방법.
제5항에 있어서, 수위 검지기(level sensor)에 의해 자동 개폐가 가능한 밀폐 공간에서 수행하는 방법.
제5항에 있어서, 압력 검지기(pressure sensor)에 의해 자동 개폐가 가능한 밀폐 공간에서 수행하는 방법.