KR20030050809A - 침투력이 우수한 수계 세정제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수계 세정제 조성물에 관한 것으로, 특히 계면활성제와 오일을 물에 첨가함으로써 유성오염 및 무기오염 물질들을 효과적으로 제거할 수 있으면서도 환경 안전성이 우수한 수계 세정제 조성물에 관한 것이다. 이를 위하여 a) 비이온 계면활성제 10 내지 40 중량%; b) 음이온 계면활성제 5 내지 20 중량%; c) 탄화수소계 오일 5 내지 20 중량%; d) 수용성 용제 10 내지 40 중량%; 및 e) 물 나머지를 포함하는 수계 세정제 조성물을 제공한다.
본 발명의 수계 세정제 조성물은 유성 및 무기 오염물의 제거에 탁월한 성능을 가지면서도 피세정물의 미세구멍 또는 틈새에 침투력이 우수하고, 장기간 보관에도 안정하고, 인체 및 환경에 대하여 안정성이 우수하다.

Description

침투력이 우수한 수계 세정제 조성물{AQUOUS DETERGENT COMPOSITION HAVING SUPERIOR PRNERATING PROPERTIES}
본 발명은 수계 세정제 조성물에 관한 것으로, 특히 계면활성제와 오일을 물에 첨가함으로써 유성오염 및 무기오염 물질들을 효과적으로 제거할 수 있으면서도 환경 안전성이 우수한 수계 세정제 조성물에 관한 것이다.
종래에는 정밀가공 및 미세가공된 구조물 표면 또는 미세틈새에 유기물 및 무기물 등으로 구성된 오염물질을 제거할 때 오염물질에 대하여 젖음성, 침투성 및 용해성이 우수한 프로계 용제 및 염소계 용제를 각종 산업분야에서 폭 넓게 사용하였으며, 또한 일부에서는 에틸알코올 및 이소프로필알코올 등과 같은 알코올류, 리모넨 및 액상 파라핀 등과 같은 탄화수소계 유기용제 등을 사용하였다.
그러나 이러한 용제계 세정제에 있어서, 특히 프론계 용제 및 염소계 용제 등은 세정제로서는 우수한 특성을 가지고 있으나, 대기 중의 오존층을 파괴하고 환경에 축적되어 지구 생태계에 악영향을 미치는 등의 환경오염을 일으킬 수 있기 때문에, 이를 환경오염의 문제 물질로 구분하여 1987년 몬트리올 의정서 협약에 따라서 선진국 등에서는 1996년부터 이들의 사용이 전면 규제되었으며, 개발도상국에서도 2010년 이후부터는 사용금지 품목으로 구분되게 되었다.
또한 상기 용제류 중에서 알코올 및 탄화수소계 용제 등은 인화성 및 인체독성의 문제가 있으므로 사용시 방폭 설비 등의 특수한 장치가 필요하며, 더욱이 피세정물의 재질 변화 등의 영향으로 인하여 현재에도 한정된 용도로 밖에는 사용되지 않고 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 고려하여, 유성 및 무기 오염물의 제거에 탁월한 성능을 가지면서도 환경친화적인 수계 세정제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 피세정물의 미세구멍 또는 틈새에 침투력이 우수하고 오염물질의 제거성능이 우수한 수계 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 또 다른 목적은 장기간 보관에도 안정하고, 인체 및 환경에 대한 안정성이 우수한 수계 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 수계 세정제 조성물에 있어서,
a) 비이온 계면활성제 10 내지 40 중량%;
b) 음이온 계면활성제 5 내지 20 중량%;
c) 탄화수소계 오일 5 내지 20 중량%;
d) 수용성 용제 10 내지 40 중량%; 및
e) 물 나머지
를 포함하는 수계 세정제 조성물을 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 프론계 용제, 염소계 용제 및 알코류 등의 용제를 사용하지 않고 유성 및 무기 오염물의 제거에 탁월한 성능을 가지는 계면활성제 및 수용성 용제를 사용하고, 또한 피세정물의 미세구멍 또는 틈새의 침투력을 향상시키는 오일을 물에 포함하는 처방을 사용함으로써, 장기간 보관하는 동안에도 안정하고, 인체 및 환경에 대한 안전성이 우수한 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 조성물에 함유되는 비이온 계면활성제와 오일은 피세정물 표면에 부착되어 있는 유성 오염물질과의 친화성을 향상시켜 이들의 제거를 원할히 수행하며, 수용성 용제는 이러한 비이온성 계면활성제 및 오일을 물과의 친화성을 향상시켜 세정제 조성물에서 균일상으로 안정하게 유지시켜 준다. 또한 음이온성 계면활성제는 피세정물의 미세구멍 및 틈새의 침투력을 향상시켜 오염물질의 제거력을 향상시켜주는 역할을 한다.
이하에서는 각 성분에 대하여 설명한다.
상기 a)의 비이온성 계면활성제는 유성오염물의 제거 목적으로 사용되며, 폴리옥시 알킬렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시 알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시 에틸렌 폴리옥시 프로필렌 블록 폴리머, 폴리 에틸렌 글리콜 지방산 에스테르, 및 폴리 옥시 에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택하여 사용할 수 있으며, 특히 하기 화학식 1로 나타내는 폴리옥시 알킬렌 알킬 페닐 에테르, 또는 화학식 2로 나타내는 폴리옥시 알킬렌 알킬 에테르가 바람직하다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 화학식 2의 식에서,
m은 5 내지 21의 정수이고, n은 1 내지 10의 정수이다.
바람직한 상기 화학식 1의 화합물은 폴리옥시 에틸렌 헥사 페닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 헵타 페닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 옥틸 페닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 노닐 페닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 라우리 페닐 에테르 등이며, 바람직한 상기 화학식 2의 화합물은 폴리옥시 에틸렌 도데카닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 테트라 데카닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 헥사 데카닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 헵타 데카닐 에테르 등이다.
이러한 비이온성 계면활성제의 조성물 내 농도는 10 내지 40 중량%이며, 조성물 내의 농도가 10 중량% 미만이면 유성오염 물질의 제거능력이 미미하며, 40 중량%를 초과하면 세정제의 균일상 유지에 문제가 있을 수 있다.
상기 b)의 음이온성 계면활성제는 미세틈새 침투력 향상 및 계면장력의 저하를 목적으로 사용되며, 알킬 벤젠 술포사쿠시네이트, 알킬 벤젠 술포네이트, 폴리옥시 에틸렌 알킬 술포네이트, 및 알킬 포스페이트로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택하여 사용할 수 있으며, 특히 하기 화학식 3으로 나타내는 알킬 술포사쿠시네이트 또는 알킬 벤젠 술포네이트가 바람직하다.
[화학식 3]
상기 화학식 3의 식에서,
m은 6 내지 21의 정수이고, n은 1 내지 5의 정수이고,
M은 칼륨(K), 나트륨(Na), 또는 리튬(Li)이다.
바람직한 상기 화학식 3의 화합물은 옥틸 벤젠 술포네이트, 데카닐 벤젠 술포네이트, 도데카닐 벤젠 술포네이트, 테트라 데카닐 벤젠 술포네이트, 헥사 데카닐 벤젠 술포네이트, 옥타 데카닐 벤젠 술포네이트, 디헥실 술포사쿠시네이트, 디옥틸 술포사쿠시네이트, 디데카닐 술포사쿠시네이트, 디도데카닐 술포사쿠시네이트, 디테트라 데카닐 술포사쿠시네이트 등이다.
이러한 음이온성 계면활성제의 조성물 내 농도는 5 내지 20 중량%이며, 조성물 내의 농도가 5 중량% 미만이면 미세틈새의 침투력이 약하며, 20 중량%를 초과하면 세정제 균일상 유지에 문제가 있을 수 있다.
상기 c)의 탄화수소계 오일은 유성오염의 제거 및 미세틈새 침투력 향상을 목적으로 사용되며, 올레핀계 탄화수소, 파라핀계 탄화수소, 및 방향족계 탄화수소로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택하여 사용할 수 있으며, 특히 올레핀, 이소파라핀, 및 n-파라핀이 바람직하다. 이들 오일의 비등점은 30 내지 300 ℃인 것이 바람직하다. 비등점이 30 ℃ 미만이면 수용성 용제의 장기 상안정성 유지가 곤란하며, 300 ℃를 초과하면 세정 성능이 저하될 수 있다.
이러한 탄화수소계 오일의 조성물 내 농도는 5 내지 20 중량이며, 조성물 내의 농도가 5 중량% 미만이면 세정 성능이 미미하고, 미세틈새 침투력이 약하며, 20 중량%를 초과하면 세정제 균일상 유지에 문제가 있을 수 있으며, 또한 세정시 과량의 오일성분이 오염물로 작용하여 세정성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 d)의 수용성 용제는 알코올류, 글리콜류, 및 글리콜 에테르류로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택하여 사용할 수 있으며, 특히 하기 화학식 4 또는 화학식 5로 표시되는 글리콜 에테르류가 바람직하다.
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 화학식 4, 및 화학식 5의 식에서,
m은 1 내지 5의 정수이고, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬이다.
바람직한 상기 화학식 4 또는 화학식 5의 글리콜 에테르 화합물은 모노 에틸렌 글리콜 모노 벤질 에테르, 디 에틸렌 글리콜 모노 벤질 에테르, 트리 에틸렌 글리콜 모노 벤질 에테르, 테트라 에틸렌 글리콜 모노 벤질 에테르, 펜타 에틸렌 글리콜 모노 벤질 에테르, 디 에틸렌 글리콜 모노 메틸 에테르, 트리 에틸렌 글리콜 모노 메틸 에테르, 테트라 에틸렌 글리콜 모노 메틸 에테르, 디 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 트리 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 테트라 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 디 에틸렌 글리콜 모노 프로필 에테르, 트리 에틸렌 글리콜 모노 프로필 에테르, 테트라 에틸렌 글리콜 모노 프로필 에테르, 디 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르, 트리 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르, 테트라 에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르 등이다.
이러한 수용성 용제의 조성물 내 농도는 10 내지 40 중량%이며, 조성물 내의 농도가 10 중량% 미만이면 세정 성능 저하의 문제가 있을 수 있고, 40 중량%를 초과하면 세정제 균일상 유지에 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 수계 세정제 조성물을 제조할 때에는 여러 가지 성분을 임의의 순서로 혼합하여도 무방하며, 특히 물 이외의 성분들을 먼저 혼합한 후 물을 소량씩 첨가하면서 균일액으로 제조하는 것이 바람직하다.
이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1∼4, 비교예 1∼12
하기 표 1의 조성으로 각각의 세정제를 제조하였다. 이때 물에 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 오일, 및 수용성 용제를 가하고 상온에서 투명액상이 될 때까지 교반하여 제조하였다.
구 분 비이온성계면활성제 음이온성계면활성제 오일 수용성 용제 물
실시예 1 SA-7 10 중량% SLES 8 중량% ISO 5 중량% BZE 30 중량% 나머지
비교예 1 SA-7 5 중량% SLES 13 중량% ISO 5 중량% BZE 30 중량% 나머지
비교예 2 SA-7 10 중량% SLES 3 중량% ISO 5 중량% BZE 35 중량% 나머지
비교예 3 SA-7 10 중량% SLES 8 중량% ISO 2 중량% BZE 33 중량% 나머지
실시예 2 NP-5 30 중량% SLES 8 중량% ISO 7 중량% BZE 20 중량% 나머지
비교예 4 NP-5 35 중량% SLES 5 중량% ISO 7 중량% BZE 5 중량% 나머지
비교예 5 NP-5 30 중량% SLES 3 중량% ISO 7 중량% BZE 25 중량% 나머지
비교예 6 NP-5 30 중량% SLES 8 중량% ISO 3 중량% BZE 24 중량% 나머지
실시예 3 LA-3 15 중량% SS-Na 5 중량% ISO 7 중량% BZE 30 중량% 나머지
비교예 7 LA-3 8 중량% SS-Na 12중량% ISO 7 중량% BZE 30 중량% 나머지
비교예 8 LA-3 25 중량% SS-Na 15중량% ISO 7 중량% BZE 5 중량% 나머지
비교예 9 LA-3 15 중량% SS-Na 5 중량% ISO 3 중량% BZE 34 중량% 나머지
실시예 4 LA-5 20 중량% SS-Na 7 중량% ISO 10 중량% BZE 20 중량% 나머지
비교예 10 LA-5 10 중량% SS-Na 3 중량% ISO 10 중량% BZE 34 중량% 나머지
비교예 11 LA-5 35 중량% SS-Na 7 중량% ISO 10 중량% BZE 5 중량% 나머지
비교예 12 LA-5 20 중량% SS-Na 7 중량% ISO 5 중량% BZE 27 중량% 나머지
상기 표 1에서,
SA-7은 폴리옥시 에티렌 옥타데실 에테르 EO 7몰 부가물이고,
NP-5는 폴리옥시 에틸렌 노닐 페닐 에테르 EO 5몰 부가물이고,
LA-3은 폴리옥시 에틸렌 에틸렌 도데실 에테르 부가물이고,
LA-5는 폴리옥시 에틸렌 도데실 에테르 EO 5몰 부가물이며,
SLES는 폴리옥시 에틸렌 도데실 술페이트 나트륨염이고,
SS-Na는 디옥틸 술로사쿠시네이트 나트륨염이며,
BZE는 디에틸렌 글리콜 벤질 에테르이며,
ISO는 이소파라핀(비등점 30 내지 300 ℃)이다.
상기에서 제조한 각각의 수계 세정제 조성물들을 하기 시험방법에 따라서 시험하여 평가하고 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
(세척률)
2 ㎛의 미세틈새를 가지는 유리판에 오염물(액정)을 주입시킨 후, 상온에서상기에서 제조한 각각의 세정제 조성물 원액을 사용하여 초음파 처리를 각각 5 분간 실시하였다. 초음파 처리 후, 미세틈새에 잔존하는 액정 오염물을 편광현미경을 사용하여 육안관찰하였다. 이때 미세틈새의 총면적중 액정 오염물이 잔존하는 면적을 환산하여 세척률로 표기하였다. 즉, 액정이 없다면 세척률은 100 %로 하고, 미세틈새 전체 면적 중 50 % 면적에 액정이 잔존하면 세척률은 50 %로 표기하였다.
(100 % 세척에 소요되는 시간)
상기 세척률 시험과 동일하게 실시하되 미세틈새에 잔존하는 액정 오염물의 제거가 100 %가 될 때까지 초음파 세척을 실시하였다. 초음파 세척시간이 10 분이 경과하여도 오염물이 잔존하면 "-"으로 표시하였다.
(오염물의 가용화력 - 가용화 양 및 가용화 시간)
각각의 세정제 조성물 원액 100 g을 교반시키면서 오염물(액정)을 서서히 투입하여 세정제 원액이 현탁상으로 변환될 때까지 투입된 오염물(액정)의 양을 측정하여 가용화 양을 평가하였다.
또한 각각의 세정제 조성물 원액 100 g을 교반시키면서 오염물(액정) 6 g을 투입하고, 계속 교반하여 세정액 전체가 투명성을 나타낼 때까지의 시간을 측정하여 가용화 시간을 평가하였다.
구 분 세척률(%) 100 % 세척에소요되는 시간(min) 오염물 가용화력
가용화 양(g) 가용화 시간(sec)
실시예 1 100 < 5 8.0 < 100
비교예 1 < 70 - 6.5 135
비교예 2 < 80 - 6.7 130
비교예 3 < 80 - 7.6 < 100
실시예 2 100 < 5 7.5 < 100
비교예 4 < 60 - 6.4 150
비교예 5 < 60 - 6.5 140
비교예 6 < 70 - 7.0 105
실시예 3 100 < 5 8.2 < 100
비교예 7 < 70 - 7.4 110
비교예 8 < 90 < 9 7.8 110
비교예 9 < 90 < 8 8.0 < 100
실시예 4 100 < 5 8.3 < 100
비교예 10 < 80 - 7.9 105
비교예 11 < 90 < 8 8.0 < 100
비교예 12 < 95 < 6 8.0 < 100
표 2에서, "<" 표시는 최대 측정값으로 표기된 것을 의미한다.
상기 결과로부터 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 오일, 및 수용성 용제를 물에 첨가하여 제조되는 본 발명의 수계 세정제 조성물은 미세 가공된 구조물의 구멍 또는 미세간극에 존재하는 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있으며, 액정만이 아니라 다른 유성, 또는 무기 오염물질에도 동등한 결과를 얻었다.
본 발명의 수계 세정제 조성물은 유성 및 무기 오염물의 제거에 탁월한 성능을 가지면서도 피세정물의 미세구멍 또는 틈새에 침투력이 우수하고, 장기간 보관에도 안정하고, 인체 및 환경에 대하여 안정성이 우수하다.

Claims (5)

  1. 수계 세정제 조성물에 있어서,
    a) 비이온 계면활성제 10 내지 40 중량%;
    b) 음이온 계면활성제 5 내지 20 중량%;
    c) 탄화수소계 오일 5 내지 20 중량%;
    d) 수용성 용제 10 내지 40 중량%; 및
    e) 물 나머지
    를 포함하는 수계 세정제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 a)의 비이온 계면활성제가 하기 화학식 1로 나타내는 폴리옥시 알킬렌 알킬 페닐 에테르, 또는 화학식 2로 나타내는 폴리옥시 알킬렌 알킬 에테르로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 수계 세정제 조성물:
    [화학식 1]
    [화학식 2]
    상기 화학식 1 및 화학식 2의 식에서,
    m은 5 내지 21의 정수이고, n은 1 내지 10의 정수이다.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 b)의 비이온 계면활성제가 하기 화학식 3으로 나타내는 화합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 수계 세정제 조성물:
    [화학식 3]
    상기 화학식 3의 식에서,
    m은 6 내지 21의 정수이고, n은 1 내지 5의 정수이고,
    M은 칼륨(K), 나트륨(Na), 또는 리튬(Li)이다.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 c)의 탄화수소계 오일이 비등점이 30 내지 300 ℃의 올레핀계 탄화수소, 파라핀계 탄화수소, 및 방향족계 탄화수소로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 수계 세정제 조성물:
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 d)의 수용성 용제가 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 및 화학식 5로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 수계 세정제 조성물:
    [화학식 4]
    [화학식 5]
    상기 화학식 4, 및 화학식 5의 식에서,
    m은 1 내지 5의 정수이고, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬이다.
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