KR20050115885A - 원미세에멀젼, 이를 포함하는 세정 도구 및 이의 사용방법 - Google Patents

원미세에멀젼, 이를 포함하는 세정 도구 및 이의 사용방법 Download PDF

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피터 로버트 폴리
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칼 패트릭 론
로널드 데이빗 터너
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Abstract

본 발명에 따르는 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼 조성물은, 원미세에멀젼 중량 기준으로, 이온성 계면활성제 시스템 약 20% 이상, 비이온성 계면활성제 약 10% 미만 및 수불용성 오일 약 0.25% 내지 약 50%를 함유한다. 바람직하게는, PME는 용매 약 5% 내지 약 79%를 함유한다. 원미세에멀젼은 물로 약 10% 내지 약 99%로 희석될 때 미세에멀젼을 형성한다. 원미세에멀젼은 리모넨 및/또는 터핀올을 함유한다. 미세에멀젼은 고성능 오일 흡수상과 저성능 오일 흡수상을 갖는다. 고성능 오일 흡수상은 고성능 오일 흡수 기능에 상응하는 고성능 오일 흡수 값을 갖는다. 고성능 오일 흡수 기능은 고성능 오일 흡수 영역을 정의한다. 저성능 오일 흡수상은 저성능 오일 흡수 기능에 상응하는 저성능 오일 흡수값을 갖는다. 저성능 오일 흡수 기능은 저성능 오일 흡수 영역을 정의한다. 고성능 오일 흡수 영역 대 저성능 오일 흡수 영역의 비는 약 75:25 내지 약 95:5이다. 원미세에멀젼은 이러한 미세에멀젼을 형성할 수 있다.

Description

원미세에멀젼, 이를 포함하는 세정 도구 및 이의 사용방법 {Protomicroemulsion, cleaning implement containing same, and method of use therefor}
본 발명은 물로 희석될 때 미세에멀젼을 형성하는 조성물에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 물로 희석될 때 수중유 미세에멀젼을 형성하는 조성물에 관한 것이다.
미세에멀젼(ME)은 150㎚ 미만의 일반적인 직경을 갖는 분산된 상의 소적으로 형성되고 오일, 물 및 계면활성제로 구성된 열역학적으로 안정하며 일반적으로 투명한 미셀성 조성물이다. 이러한 ME는 수중유, 유중수 또는 중간상 ME일 수도 있으며, 당업계에서 공지되어 있다. 또한, 물로 희석될 때 ME를 형성하는 조성물도 또한 알려져 있다. 이러한 "원미세에멀젼"(PME) 및 더욱 구체적으로는 수중유 ME를 형성하는 PME는 일반적으로 고농도의 비이온성 계면활성제 및 종종 염을 함유하여 PME가 물로 희석될 때 안정한 ME가 형성되게 한다. 이러한 ME는 일반적으로 소비자 세정 제품으로 사용하기 위해 허용할만한 거품 생성 프로파일을 제공하지 못한다.
선택적으로, 알코올 및 저농도의 음이온성 계면활성제가 또한 PME 및/또는 ME에 존재할 수도 있다. 예를 들어, 오일 회수 및 특정 향유의 전달을 위해 이러한 PME를 사용할 것이 제안되어 왔지만, 이러한 PME는 성공적으로 소비자 제품으로 상업화되지 못했다.
더욱이, 당해 PME는 오일을 용해하여 회수할 수 있는 ME를 형성할 수 있지만, 이를 위해서는 상당한 시간, 즉, 약 30분 내지 1시간 이상이 걸리고/걸리거나 매우 뜨거운 가압수를 필요로 한다는 것이 밝혀졌다. 이러한 요구사항은, 예를 들어 오일 회수에서는 허용가능하지만, 예를 들어 가재 도구를 세정할 때 개인에게는 너무 부담이 된다는 것이다. 또한, 이러한 산업적 규모의 ME는 미세에멀젼의 형성을 강제하기 위해 높은 염도를 이용하는 염수 및 소금물로 형성된다. 그러나, 이러한 고농도의 염 및 특히 할라이드 이온은 일부 경우에 가정에서 식기류, 접시류, 크리스탈 및 유리 및/또는 배관의 부식을 야기할 수도 있으므로 소비자가 사용하기 위한 조성물에는 허용될 수 없다. 또한, 이러한 고농도의 할라이드 이온을 갖는 조성물은 특별한 비부식성 혼합, 펌핑 및 포장 설비를 요구하므로 제조하기가 어렵고 비용이 많이 들 수도 있다. 더욱이, 이러한 고농도의 할라이드 이온은, 예를 들어 제품 안정성 및/또는 제품 심미성에 악영향을 끼칠 수도 있으며 이는 소비자 제품에서는 허용될 수 없다.
일반적으로, ME는 고성능 오일 흡수상의 가장 효율적인 최대치(peak)에 상응하는 성분 농도로 제조된다. 그러나, 많은 경우에 일반 사용자가 세정을 위해 그대로의 ME를 사용하지 않기 때문에 이러한 제제가 효과적이지 않다는 놀라운 사실이 밝혀졌다. 본 발명에 이르러, 일반 사용자는 거의 항상 사용 전 또는 사용 중에 세정 조성물을 희석한다는 것이 인지되었다. 예를 들어, 당해 조성물을 물로 채워진 싱크대(sink)에 첨가하거나 또는 이미 물을 함유하거나 기재를 세정하기 전에 곧 물이 첨가될 스펀지에 상기 조성물을 첨가한다. 따라서, 많은 경우에, 이러한 방식으로 적용되어 사용되는 ME는 고성능 오일 흡수상이 파괴되는 파인트(pint)로 희석되고, 단지 저성능 오일 흡수상이 주가 되게 된다. 이는 다시 ME의 오일 흡수 효능을 현저히 감소시키게 된다.
그러므로, 비이온성 계면활성제 기재의 PME에 내재된 상기 문제점들이 없는 PME 조성물이 요구된다. 더욱이, 상응하는 ME가 더 신속하게 오일을 흡수하는 PME 및 사용을 위해 희석될 때 고성능 오일 흡수상을 제공하는 조성물이 요구된다.
발명의 개요
본 발명은 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼 조성물에 관한 것으로, 특히 원미세에멀젼의 중량을 기준으로, 이온성 계면활성제 시스템 약 20% 이상, 비이온성 계면활성제 약 10% 미만 및 수불용성 오일 약 0.25% 내지 약 50%를 함유하는 가정내 소비자 식기 세척 용도를 위한 원미세에멀젼에 관한 것이다. 바람직하게는, PME는 용매 약 5% 내지 약 79%를 함유한다. 원미세에멀젼은 물로 약 10% 내지 약 99%로 희석될 때 미세에멀젼을 형성한다.
본 발명은 또한 리모넨 및/또는 터핀올, 및 바람직하게는 항산화제를 함유하는 원미세에멀젼에 관한 것이다.
본 발명은 또한 고성능 오일 흡수상 및 저성능 오일 흡수상을 갖는 미세에멀젼에 관한 것이다. 고성능 오일 흡수상은 고성능 오일 흡수 기능에 상응하는 고성능 오일 흡수값을 갖는다. 고성능 오일 흡수 기능은 고성능 오일 흡수 영역을 정의한다. 저성능 오일 흡수상은 저성능 오일 흡수 기능에 상응하는 저성능 오일 흡수값을 갖는다. 저성능 오일 흡수 기능은 저성능 오일 흡수 영역을 정의한다. 고성능 오일 흡수 영역 대 저성능 오일 흡수 영역의 비는 약 75:25 내지 약 95:5이다. 이러한 미세에멀젼을 형성하기 위한 원미세에멀젼이 또한 제공된다.
이러한 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼은 직접 또는 간접적으로 표면에 가해지고, 이어서 물과 접촉하여 목적하는 미세에멀젼을 형성할 때 놀랍게도 신속하고 용이한 유지 및 오일 세정 특성을 제공할 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 미세에멀젼은 이어서 바람직한 거품 생성 특성, 허용가능한 미적 효과 및 저장 안정성을 제공한다. 또한, 본 발명의 원미세에멀젼은 식기류, 접시류, 크리스탈 및 유리 등과 같은 사실상 모든 가재 도구의 세정 및 배관에 대해 비부식성이며 안전하다.
또한 본 발명에 이르러, 사용 중에 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼이 필적할만한 양의 비이온성 원미세에멀젼보다 현저히 더 큰 용적의 오일을 흡수하고 격리시킬 수 있음이 밝혀졌다. 또한, 고성능 오일 흡수상 및 저성능 오일 흡수상 모두를 갖는 원미세에멀젼의 희석 프로파일이 넓은 범위의 사용중 희석 인자에 걸쳐 향상된 오일 흡수 특성을 제공할 수 있음이 밝혀졌다. PME를 이용함으로써, 조성물의 오일-흡수 유효성은 실제 사용 중에, 특히 PME가 세정 도구 또는 기재에 먼저 첨가되고 이어서 ME가 물과의 희석을 통해 형성되는 상황에서 크게 증가된다.
이러한 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼은, 예를 들어 손으로 식기를 세척하는 과정의 헹굼 사이클 동안 식기로부터 거품을 제거하는 데에 더 적은 물 및/또는 시간이 필요하다는 점에서 비이온성 계면활성제 기재의 조성물보다 현저히 더 우수한 헹굼 특성을 보유하는 것으로 또한 생각된다. 이는 원미세에멀젼이 동일한 조성물에 비해 개선된 거품 생성 특성을 제공하기 때문에도 사실일 것으로 생각된다.
더욱이, 본 발명의 조성물은 이전의 제제에 비하여 카로틴과 같은 오염 물질이 플라스틱 및 식기류 등에 재침착되는 것을 상당히 감소시키는 것으로 생각된다. 또한 놀랍게도, 사용 중에 탁도를 측정할 경우, 본 발명의 조성물의 탁도는 주어진 오일의 양에 대해 기존의 손으로 하는 식기 세척 조성물보다 현저히 작음이 밝혀졌다.
인용된 모든 문헌은 관련 부분에서 본 명세서에 참고로 포함되며, 어떠한 문헌의 인용도 본 발명에 대한 종래 기술로 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서의 모든 백분율, 비 및 비율은 달리 명시되지 않는 한 원미세에멀젼의 중량 기준이다. 모든 온도는 달리 명시되지 않는 한 섭씨(℃) 단위이다.
본 명세서에서 이용되는 바와 같이, 용어 "알킬"은 직쇄 또는 분지쇄의, 포화 또는 불포화된 하이드로카빌 부분을 의미한다. 달리 명시되지 않는 한 알킬 부분은 이중 결합, 바람직하게는 하나 또는 2개의 이중 결합으로 불포화되거나 포화되는 것이 바람직하다. 아실기의 알킬 부분은 용어 "알킬"에 포함된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "포함하는"이라는 용어는 최종 결과에 영향을 미치지 않는 다른 단계, 성분, 요소 등이 부가될 수 있음을 의미한다. 이 용어는 "구성되는" 및 "본질적으로 구성되는"이란 용어를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "이온성 계면활성제 기재"라는 용어는 존재하는 계면활성제의 대부분이 비이온성 계면활성제가 아닌 이온성 계면활성제(들) 임을 나타낸다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "미세에멀젼"이라는 용어는 오일을 눈에 보이지 않는 소적으로 유화시키는 능력이 있는 수중유 에멀젼을 의미한다. 눈에 보이지 않는 이러한 소적의 최대 직경은, 880㎚의 파장에서 탁도를 측정하는 ISO 7027과 같은 당업계에 공지된 방법으로 측정될 때 일반적으로 약 100Å 미만, 바람직하게는 50 Å 미만이다. 탁도 측정 설비는 예를 들어 미국 커넥티커트주 스탬포드 소재의 오메가 엔지니어링, 인크.(Omega Engineering, Inc.)로부터 용이하게 입수가능하다.
본 발명의 원미세에멀젼(PME)은 물로 희석되어 미세에멀젼(ME)을 형성할 수도 있다. PME는 이온성 계면활성제 시스템 약 20% 이상, 바람직하게는 약 20% 내지 약 80%, 더욱 바람직하게는 약 25% 내지 약 40%를 포함하는 이온성 계면활성제 기재의 PME이다. 많은 비이온성 계면활성제 기재의 PME가 공지되어 있지만, 본 발명의 이온성 계면활성제 기재의 PME는 비이온성 계면활성제 기재의 PME에 비하여 많은 장점을 제공하는 것으로 생각된다. 예를 들어, 본 발명의 PME는 개선된 거품 생성 특성, 더 나은 헹굼 특성, 더욱 허용가능한 심미성, 더 빠른 오일/유지 흡수 특성을 보유하고/하거나 이전의 비이온성 계면활성제 기재의 PME보다 더 많은 오일/유지를 흡수할 수도 있다. 이러한 개선은 가정내 소비자 사용을 위해 고안된 PME에 특히 바람직하다. 따라서, 본 PME는 일반적으로 경질 표면 세정 조성물, 손으로 하는 또는 자동 기계식 식기 세척 조성물, 스카우링(scouring) 조성물 및/또는 세탁 및 직물 케어 조성물, 바람직하게는 경질 표면 세정 조성물, 손으로 하는 식기 세척 조성물 및/또는 스카우링 조성물, 더욱 바람직하게는 경질 표면 세정 조성물 및/또는 손으로 하는 식기 세척 조성물, 그리고 더욱 더 바람직하게는 손으로 하는 식기 세척 조성물로서 의도된다.
본 발명의 이온성 계면활성제 시스템에 유용한 이온성 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 양이온성 계면활성제 및 쯔비터이온성 계면활성제를 포함한다. 이러한 이온성 계면활성제는 일반적으로 염 및 pH 효과로 인해 PME 및 ME로 제조하기가 더 어렵지만, 이온성 계면활성제 기재의 PME 시스템의 고유한 장점은 비이온성 계면활성제 기재의 시스템과 비교할 때 관련된 어려움을 능가하고도 남는 것으로 생각된다.
본 발명에 유용한 음이온성 계면활성제는 화학식 ROSO3M의 수용성 염 또는 산(여기서, R은 바람직하게는 C6-C20의 선형 또는 분지형 하이드로카빌, 바람직하게는 C10-C20 알킬 성분을 갖는 알킬 또는 하이드록시알킬, 더 바람직하게는 C10-C14 알킬 또는 하이드록시알킬이며, M은 H 또는 양이온, 예를 들어 알칼리 금속 양이온 또는 암모늄 또는 치환 암모늄, 바람직하게는 나트륨 및/또는 칼륨이다)을 포함한다.
본 발명에 사용하기에 적합한 다른 음이온성 계면활성제는 화학식 RO(A)mSO3M의 수용성 염 또는 산(여기서, R은 C10-C20 알킬 성분을 갖는 치환되지 않은 선형 또는 분지형 C6-C20 알킬 또는 하이드록시알킬기, 바람직하게는 C12-C20 알킬 또는 하이드록시알킬, 더 바람직하게는 C12-C14 알킬 또는 하이드록시알킬이며, A는 에톡시 또는 프로폭시 단위이고, m은 0보다 크며 일반적으로는 약 0.5 내지 약 5, 더 바람직하게는 약 0.5 내지 약 2이고, M은 H 또는 예를 들어 금속 양이온, 암모늄 또는 치환 암모늄 양이온일 수 있는 양이온이다)이다. 따라서, 알킬 에톡실화 설페이트(본 명세서에서 CX-YEmS으로 약칭하는데, 여기서 X-Y는 알킬기의 사슬 길이를 나타내며 m은 상기와 동일함)와, 알킬 프로폭실화 설페이트가 본 발명에서 바람직하다. 예시적 계면활성제로는 C10-C14 알킬 폴리에톡실레이트(1.0) 설페이트, C10-C14 폴리에톡실레이트(1.0) 설페이트, C10-C14 알킬 폴리에톡실레이트(2.25) 설페이트, C10-C14 폴리에톡실레이트(2.25) 설페이트, C10-C14 알킬 폴리에톡실레이트(3.0) 설페이트, C10-C14 폴리에톡실레이트(3.0) 설페이트, 및 C10-C14 알킬 폴리에톡실레이트(4.0) 설페이트, C10-C18 폴리에톡실레이트(4.0) 설페이트가 있다. 바람직한 실시 형태에 있어서, 음이온성 계면활성제는 알콜실화된, 바람직하게는 에톡실화된 설페이트 계면활성제와 비-알콕실화 설페이트 계면활성제의 혼합물이다. 이러한 바람직한 실시 형태에 있어서, 바람직한 평균 알콕실화 정도는 약 0.4 내지 약 0.8이다.
본 발명에 사용하기에 특히 적합한 다른 음이온성 계면활성제로는 화학식 RSO3M의 수용성 염 또는 산을 포함하는 알킬 설포네이트 및 알킬 아릴 설포네이트[여기서, R은 C6-C20의 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화 알킬 또는 아릴기, 바람직하게는 C10-C20의 알킬 또는 아릴기, 더 바람직하게는 C10-C14의 알킬 또는 아릴기이고, M은 H 또는 양이온, 예를 들어 알칼리 금속 양이온(예를 들어 나트륨, 칼륨, 리튬), 또는 암모늄 또는 치환 암모늄(예를 들어 메틸-, 다이메틸- 및 트라이메틸 암모늄 양이온 및 사차 암모늄 양이온, 예를 들어 테트라메틸-암모늄 및 다이메틸 피페리디늄 양이온과, 알킬아민, 예를 들어 에틸아민, 다이에틸아민, 트라이에틸아민으로부터 유도되는 사차 암모늄 양이온, 및 이들의 혼합물 등)이다]가 있다. 또한, 아주 바람직한 것은 선형 및 분지형 알킬 벤젠 설포네이트, 더 바람직하게는 선형 알킬 벤젠 설포네이트이다.
추가의 바람직한 실시 형태에 있어서, 음이온성 계면활성제의 탄소 사슬은 하나 이상의 알킬, 바람직하게는 C1-4 알킬의 분지 단위를 포함한다. 이러한 경우에 있어서, 음이온성 계면활성제의 평균 분지 백분율은 음이온성 계면활성제의 중량을 기준으로 약 30% 초과, 더 바람직하게는 약 35% 내지 약 80%, 가장 바람직하게는 약 40% 내지 약 60%이다. 이러한 평균 분지 백분율은 PME를 바람직하게는 모두가 약 30%보다 많이, 더 바람직하게는 약 35% 내지 약 80%, 가장 바람직하게는 약 40% 내지 약 60% 분지된 하나 이상의 음이온성 계면활성제와 함께 제형화함으로써 성취될 수 있다. 대안적으로는 그리고 더 바람직하게는, PME는 전체 음이온성 계면활성제 조합의 평균 분지 백분율이 약 30%보다 크도록, 더 바람직하게는 35% 내지 약 80%, 가장 바람직하게는 약 40% 내지 약 60%가 되도록 분지형의 음이온성 계면활성제와 선형의 음이온성 계면활성제의 조합을 포함할 수도 있다.
본 발명의 양쪽성 계면활성제는 적용가능하다면 PME 또는 ME의 pH 변화에 따라 전하가 변하는 계면활성제이며, 바람직하게는 다양한 아민 옥사이드 계면활성제로부터 선택된다. 아민 옥사이드는 반극성 계면활성제이며 탄소수 약 10 내지 약 18의 하나의 알킬 부분 및 약 탄소수 1 내지 약 3의 하이드록시알킬기 및 알킬기로 구성된 군으로부터 선택되는 2개의 부분을 포함하는 수용성 아민 옥사이드; 탄소수 약 10 내지 약 18의 하나의 알킬 부분 및 탄소수 약 1 내지 약 3의 하이드록시알킬기 및 알킬기로 구성된 군으로부터 선택되는 2개의 부분을 포함하는 수용성 포스핀 옥사이드; 및 탄소수 약 10 내지 약 18의 하나의 알킬 부분 및 탄소수 약 1 내지 약 3의 하이드록시알킬 부분 및 알킬 부분으로 구성된 군으로부터 선택되는 부분을 포함하는 수용성 설폭사이드를 포함한다.
바람직한 것은 화학식 1의 아민 옥사이드, 및 1982년 2월 23일자로 허여된 팬체리(Pancheri)의 미국 특허 제4,316,824호; 1991년 12월 24일자로 허여된 볼란드(Borland) 및 스미쓰(Smith)의 미국 특허 제5,075,501호; 및 1991년 12월 10일자로 허여된 볼란드 및 스미쓰의 미국 특허 제5,071,594호에 개시된 것이다:
,
위의 화학식 1에서,
R1은 C10 -14 알킬이며,
R2 및 R3은 메틸 또는 에틸이다.
바람직한 아민 옥사이드 계면활성제는 화학식 2를 가진다:
,
위의 화학식 2에서,
R3은 약 8 내지 약 22개의 탄소 원자를 포함하는 알킬, 하이드록시알킬, 알킬 페닐기 또는 이들의 혼합물이며,
R4는 약 2 내지 약 3개의 탄소 원자를 포함하는 알킬렌 또는 하이드록시알킬렌기 또는 이들의 혼합물이고,
x는 0 내지 약 3이며,
각각의 R5는 약 1 내지 약 3개의 탄소 원자를 포함하는 알킬 또는 하이드록시알킬기 또는 약 1 내지 약 3개의 에틸렌 옥사이드기를 포함하는 폴리에틸렌 옥사이드기이다.
R5 기는 예를 들어 산소 또는 질소 원자를 통하여 서로에게 부착되어 고리 구조를 형성할 수 있다. 바람직한 아민 옥사이드 계면활성제는 C10-C18 알킬 다이메틸 아민 옥사이드 및 C8-C12 알콕시 에틸 다이하이드록시 에틸 아민 옥사이드를 포함한다.
또한 적합한 것은 화학식 3으로 나타내어지는 프로필 아민 옥사이드 등과 같은 아민 옥사이드이다:
,
위의 화학식 3에서,
R1은 알킬 및 알콕시가 각각 탄소수 약 8 내지 약 18의 알킬, 2-하이드록시알킬, 3-하이드록시알킬, 또는 3-알콕시-2-하이드록시프로필 라디칼이며,
R2 및 R3은 각각 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, 2-하이드록시에틸, 2-하이드록시프로필 또는 3-하이드록시프로필이고,
n은 0 내지 약 10이다.
아민 옥사이드 반극성 계면활성제의 추가의 적합한 화학종은 화학식 4를 갖는 화합물 및 화합물의 혼합물을 포함한다:
,
위의 화학식 4에서,
R1은 알킬 및 알콕시가 각각 약 8 내지 약 18개의 탄소 원자를 포함하는 알킬, 2-하이드록시알킬, 3-하이드록시알킬, 또는 3-알콕시-2-하이드록시프로필 라디칼이며,
R2 및 R3은 각각 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, 2-하이드록시에틸, 2-하이드록시프로필 또는 3-하이드록시프로필이고,
n은 0 내지 약 10이다.
본 발명에 유용한 양쪽성 계면활성제의 다른 적합한 비제한적 예는 지방족 부분이 직쇄이거나 분지형일 수 있으며 지방족 치환기 중 하나는 약 8 내지 약 24개의 탄소 원자를 포함하고 하나 이상의 지방족 치환기는 음이온성의 수용성 기를 포함하는 지방족 또는 헤테로사이클릭 이차 및 삼차 아민의 유도체 및 아마이도 프로필 베타인을 포함한다.
적합한 양쪽성 계면활성제의 추가의 예가 문헌[참조: Surface Active Agents and Detergents Vol. I and II by Schwartz, Perry and Berch]에 개시되어 있다.
본 발명에 유용한 양이온성 계면활성제는 클로라이드와 같은 음이온으로 전하가 균형을 이룬 하나 이상의 C10-C14 알킬 사슬을 갖는 사차 암모늄 염을 포함한다. 바람직한 양이온성 계면활성제는 암모늄 계면활성제, 예를 들어 알킬다이메틸암모늄 할로게나이드 및 화학식 5의 계면활성제를 포함한다:
[R2(OR3)y][R4(OR3)y]2R5N+X-
위의 화학식 5에서,
R2는 알킬 사슬 내에 약 8 내지 약 18개의 탄소 원자를 갖는 알킬 또는 알킬 벤질기이며,
R3은 각각 독립적으로 -CH2CH2-, -CH2CH(CH3)-, -CH3CH(CH2OH)-, -CH2CH2CH2- 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되고,
R4는 각각 독립적으로 C1-C4 알킬, C1-C4 하이드록시알킬, 벤질, 2개의 R4 기의 결합에 의해 형성되는 고리 구조, -CH2CHOHCHOHCOR6CHOH-CH2OH (여기서, R6은 분자량이 약 1000 미만인 임의의 헥소스 중합체 또는 헥소스임) 및 y가 O가 아닐 경우 수소로 구성된 군으로부터 선택되며,
R5는 R4와 동일하거나 R2 + R5의 총 탄소수가 약 18 이하인 알킬 사슬이고,
y는 각각 독립적으로 0 내지 약 10이며, y 값의 합은 0 내지 약 15이고,
X는 임의의 상용성 음이온이다.
본 발명에 유용한 다른 양이온성 계면활성제가 1980년 10월 14일자로 허여된 캠브레(Cambre)의 미국 특허 제4,228,044호에 또한 개시되어 있다. 모노-알콕실화 및 다이-알콕실화 암모늄 염이 본 발명에서 또한 사용될 수도 있고, 미국 노쓰 캐롤라이나주 샬롯 소재의 클라리안트 코포레이션(Clariant Corporation) 및 네덜란드 아른헴 소재의 악조 노벨 엔브이(Akzo Nobel nv)와 같은 공급자로부터 일반적으로 입수가능하다.
쯔비터이온성 계면활성제가 본 발명에서 또한 유용할 수도 있으며 이들은 이차 및 삼차 아민의 유도체, 헤테로사이클릭 이차 및 삼차 아민의 유도체, 또는 사차 암모늄, 사차 포스포늄 또는 삼차 설포늄 화합물의 유도체로 널리 기술될 수 있다. 쯔비터이온성 계면활성제의 예에 대해서는 1975년 12월 30일자로 허여된 래플린(Laughlin) 등의 미국 특허 제3,929,678호의 컬럼 19의 38행 내지 컬럼 22의 48행을 참조. 본 발명에 특히 유용한 쯔비터이온성 계면활성제는 일반적으로 입수가능한 베타인 계면활성제, 특히 라우릴 아마이도 프로필 베타인, C12-C16 코코아마이도 프로필 베타인 및 이들의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 PME는 또한 비이온성 계면활성제 약 10% 미만, 바람직하게는 약 0% 내지 약 10%, 더 바람직하게는 약 0% 내지 약 5%, 더욱 더 바람직하게는 약 0% 내지 약 3%를 포함한다. 본 발명에 유용한 비이온성 계면활성제는 1975년 12월 30일자로 허여된 래플린 등의 미국 특허 제3,929,678호의 컬럼 13의 14행 내지 컬럼 16의 6행에 일반적으로 개시되어 있다. 본 발명에 유용한 다른 비이온성 계면활성제는 지방족 알코올과 약 1 내지 약 25몰의 에틸렌 옥사이드의 축합 생성물을 포함한다. 지방족 알코올의 알킬 사슬은 직쇄 또는 분지형의 일차 또는 이차일 수 있으며 일반적으로 약 8 내지 약 22개의 탄소 원자를 포함한다. 특히 바람직한 것은 알코올 1몰 당 약 2 내지 약 18몰의 에틸렌 옥사이드와 약 10 내지 약 20개의 탄소 원자를 포함하는 알킬기를 갖는 알코올의 축합 생성물이다. 이러한 유형의 구매가능한 비이온성 계면활성제의 예는 둘 모두 유니온 카바이드 코포레이션(Union Carbide Corporation)에 의해 시판되는 테르기톨(TERGITOL)(등록상표)15-S-9(C11-C15의 선형 이차 알코올과 9몰의 에틸렌 옥사이드의 축합 생성물), 테르기톨(등록상표) 24-L-6 NMW(분자량 분포가 좁은 6몰의 에틸렌 옥사이드와 C12-C14의 일차 알코올의 축합 생성물); 쉘 케미컬 컴퍼니(Shell Chemical Company)에 의해 시판되는 네오돌(NEODOL)(등록상표) 45-9(C14-C15의 선형 알코올과 9몰의 에틸렌 옥사이드의 축합 생성물), 네오돌(등록상표) 23-6.5(C12-C13의 선형 알코올과 6.5몰의 에틸렌 옥사이드의 축합 생성물), 및 미국 오하이오주 신시내티 소재의 더 프록터 앤 갬블 컴퍼니(The Procter & Gamble Company)에 의해 시판되는 카이로(KYRO)(등록상표) EOB(C13-C15 알코올과 9몰의 에틸렌 옥사이드의 축합 생성물)를 포함한다. 다른 구매가능한 비이온성 계면활성제는 쉘 케미컬 컴퍼니에 의해 시판되는 도바놀(DOBANOL) 91-8(등록상표) 이러한 카테고리의 비이온성 계면활성제는 일반적으로 "알킬 에톡실레이트"로 칭해진다.
본 발명에 또한 유용한 것은 알킬 폴리글라이코사이드 계면활성제, 지방산 아미드 계면활성제, C8-C20 암모니아 아미드, 모노에탄올아미드, 다이에탄올아미드, 아이소프로판올아미드 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 비이온성 계면활성제이다. 이러한 비이온성 계면활성제는 당업계에 공지되어 있으며 구매가능하다. 본 발명에 유용하며 특히 바람직한 비이온성 계면활성제는 미국 오하이오주 신시내티 소재의 코그니스 코포레이션 유에스에이(Cognis Corp. USA)제의 C9-C12 알킬 폴리글라이코사이드이다. 바람직한 알킬폴리글라이코사이드는 화학식 6을 가진다:
R2O(CnH2nO)t(글라이코실)x
위의 화학식 6에서,
R2는 알킬기가 10 내지 18개, 바람직하게는 12 내지 14개의 탄소 원자를 포함하는 알킬, 알킬-페닐, 하이드록시알킬, 하이드록시알킬페닐 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되고,
n은 2 또는 3, 바람직하게는 2이고,
t는 0 내지 10, 바람직하게는 0이고,
x는 1.3 내지 10, 바람직하게는 1.3 내지 3, 가장 바람직하게는 1.3 내지 2.7이다.
글라이코실은 바람직하게는 글루코스로부터 유도된다. 이러한 화합물의 제조를 위해서는, 알코올 또는 알킬폴리에톡시 알코올을 먼저 형성시키고 이어서 글루코스 또는 글루코스원과 반응시켜 글루코사이드를 형성시킨다(1-위치에 부착). 이어서, 추가의 글라이코실 단위를 1-위치와 이전의 글라이코실 단위의 2-, 3-, 4- 및/또는 6-위치, 바람직하게는 주로 2-위치 사이에 부착할 수 있다.
지방산 아미드 계면활성제는 화학식 7을 갖는 것을 포함한다:
,
위의 화학식 7에서,
R6은 약 7 내지 약 21개(바람직하게는 약 9 내지 약 17개)의 탄소 원자를 포함하는 알킬기이며,
R7은 각각 독립적으로 수소, C1-C4 알킬, C1-C4 하이드록시알킬 및 -(C2H4O)xH (여기서, x는 약 1 내지 약 3으로 다양함)로 구성된 군으로부터 선택된다.
바람직한 아미드는 C8-C20 암모니아 아미드, 모노에탄올아미드, 다이에탄올아미드 및 아이소프로판올아미드이다.
본 발명의 조성물은 폴리하이드록시 지방산 아미드 계면활성제 약 20% 이하, 바람직하게는 약 2% 내지 약 10%를 함유할 수도 있다. 존재할 경우, 폴리하이드록시 지방산 아미드 계면활성제 성분은 일반적으로 화학식 8의 것이다:
위의 화학식 8에서,
R1은 H, C1-C4 하이드로카빌, 2-하이드록시 에틸, 2-하이드록시 프로필 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 C1-C4 알킬, 더 바람직하게는 C1 또는 C2 알킬, 더욱 더 바람직하게는 C1 알킬(즉, 메틸)이며,
R2는 C5-C31 하이드로카빌, 바람직하게는 직쇄 C7-C19 알킬 또는 알케닐, 더 바람직하게는 직쇄 C9-C17 알킬 또는 알케닐, 더욱 더 바람직하게는 직쇄 C11-C15 알킬 또는 알케닐 또는 이들의 혼합물이고,
Z는 3개 이상의 하이드록실이 직접 연결된 선형 하이드로카빌 사슬을 갖는 폴리하이드록시하이드로카빌, 또는 이의 알콕실화 유도체(바람직하게는 에톡실화되거나 프로폭실화됨)이다.
R2-C(O)-N<은 바람직하게는 코카마이드, 스테아르아미드, 올레아미드, 라우르아미드, 미리스트아미드, 카프릭아미드, 팔미트아미드, 탈로우아미드 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. Z는 바람직하게는 환원성 아민화 반응에서 환원당으로부터 유도되며, 더 바람직하게는 Z는 글라이시틸이다. 적합한 환원당은 포도당, 과당, 맥아당, 락토스, 갈락토스, 만노스 및 크실로스를 포함한다. 원료로서, 고 덱스트로스 옥수수 시럽, 고 프룩토스 옥수수 시럽 및 고 말토스 옥수수 시럽과, 상기에 열거된 개별 당이 이용될 수 있다. 이러한 옥수수 시럽은 Z를 위한 당 성분의 믹스를 생성할 수도 있다. 이는 다른 적합한 원료를 배제하려는 것은 결코 아님을 알아야 한다. Z는 바람직하게는 -CH2-(CHOH)n-CH2OH, -CH(CH2OH)-(CHOH)n-1-CH2OH, -CH2-(CHOH)2(CHOR)(CHOH)-CH2OH 및 이의 알콕실화 유도체로 구성된 군으로부터 선택되는데, 여기서 n은 3과 5를 포함하는 3 내지 5의 정수이며, R 은 H 또는 사이클릭 또는 지방족 단당류이다. 더욱 더 바람직한 것은 n이 4인 글라이시틸, 특히 -CH2-(CHOH)4-CH2OH이다.
저 수용성 오일은 일반적으로 조성물 중량 기준으로 약 0.25% 내지 약 50%, 바람직하게는 약 0.3% 내지 약 45%, 그리고 더욱 바람직하게는 약 0.5% 내지 약 35%의 농도로 존재한다. 본 발명에서 유용한 저 수용성 오일은 용액의 중량 기준으로 약 5,000ppm 미만, 바람직하게는 약 0ppm 내지 약 1,500ppm, 더욱 바람직하게는 약 1 일조분율 내지 약 100ppm의 수 용해도를 갖는다. 본 발명에 유용하며 바람직한 낮은 수용성의 오일에는 터펜, 아이소파라핀, 상기 용해도를 갖는 기타 오일, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 본 발명에서 유용하며 아주 바람직한 낮은 수용성 오일은 리모넨 (CAS # 138-86-3; 13.8ppm [Massaldi, H. A.; King, C. J.; Simple Technique to Determine Solubilities of Sparingly Soluble Organics- Solubility and Activity Coefficients of D-Limonene, n-Butyl benzene and n-Hexyl Acetate in Water and Sucrose Solutions.; J. Chem. Eng Data; 18(4): 393-397; 1973]), 메틸 올레이트 (CAS # 112-62-9; 0.00184ppm (Krop, H. B., et al.; n-Octanol-Water Partition Coefficients, Aqueous Solubilities and Partition Coefficients, Aqueous Solubilities and Henry s Law Constants of Fatty Acid Esters; Chemosphere; 34:107-119; 1997]), 다이에틸 프탈레이트 (CAS # 84-66-2; 1080ppm [Howard, P. H., et al.; Measurement of Water Solubilities, Octanol-Water Partition Coefficients and Vapor Pressures of Commercial Phthalate Esters.; Environ.Tox. Chem.; 4:653-61; 1985]), 벤질 벤조에이트 (CAS # 120-51-4; 15.4ppm [Gunther, F. A., et al.; Reported Solubilities of 738 Pesticide chemicals in Water.; Res. Rev.; 20:1-148; 1968]), C > 10 아이소파라핀 (CAS# 64771-71-7; 0.11ppm [Aulif, K. and Mak, V.; Solubility of Paraffin, Cycloparaffin, Olefin, Acetylene, cycloolefin, and Aromatic Hydrocarbons in Water.; Org. Geokhim.; 2:168-82; 1970]) 및 이들의 혼합물을 포함하며, 더욱 바람직하게는 리모넨, 터핀올 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 낮은 수용성 오일은 당업계의 숙련자가 일반적으로 수득할 수 있다.
리모넨(아카, 다이펜텐; p-멘타-1,8 다이엔)은 본 발명에서 사용하기에 특히 바람직하며, 예를 들어, 미국 미주리주 세인트루이스 소재의 시그마-알드리치 코퍼레이션과 같은 다양한 화학 공급사들로부터 구매할 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, d-리모넨을 함유한 PME는 아이소파라핀 및 다른 저 수용성 오일과 비교할 때, 상당히 더 빠른 오일 흡수 속도 및 상당히 더 높은 전체적인 오일 흡수능을 제공하는 것으로 생각된다. 또한, d-리모넨 형태는 쉽게 생분해가 가능하며, 따라서 환경 및 규제 측면에서 아주 바람직하다.
터핀올(아카, 1-메틸-4-아이소프로필-1-사이클로헥센-8-올)은 또한 본 발명에서 사용하기에 특히 바람직하며, 예를 들어 미국 미주리 세인트루이스 소재의 시그마-알드리치 코퍼레이션과 같은 다양한 화학 공급자들로부터 구매할 수 있다. 이론에 구애됨이 없이, d-리모넨처럼, 터핀올을 함유한 PME는 아이소파라핀 및 다른 저 수용성 오일과 비교할 때, 상당히 더 빠른 오일 흡수 속도 및 상당히 더 높은 전체적인 오일 흡수능을 제공하는 것으로 생각된다.
본 발명에 유용한 용매는 일반적으로 물, 알코올, 글리콜, 에테르, 에테르 알코올, 카비톨 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되며, 더욱 바람직하게는 물, C1-20 글리콜, 에탄올, 아릴, 알킬, 그것의 분지형 변이체, 비분지형 변이체를 비롯한 글리콜 에테르 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되며, 더욱 더 바람직하게는 프로필렌 카보네이트, 프로필렌 글리콜, 트라이프로필렌글리콜 n-프로필 에테르, 다이에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르, 물 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 그러므로, 본 발명의 용매의 수 용해도는 용액의 중량을 기준으로 바람직하게는 약 12% 이상, 더 바람직하게는 약 50% 이상이다. 상기 용매는 일반적으로 조성물의 중량 기준으로 약 5% 내지 약 79%, 바람직하게는 약 7% 내지 약 70%, 그리고 더욱 바람직하게는 약 10% 내지 약 50%의 농도로 존재한다.
아주 바람직한 실시 형태에 있어서, 본 발명의 PME는 글리콜 에테르와 저 수용성 오일의 배합물을 함유하며, 여기서 글리콜 에테르 대 저 수용성 오일의 중량비는 약 20:1 내지 약 1:20, 바람직하게는 약 15:1 내지 약 1:15, 그리고 더욱 바람직하게는 약 10:1 내지 약 1:10이다. 특히 바람직한 실시 형태에 있어서, 글리콜 에테르는 C2-6 알킬 글리콜 에테르, 아릴 C2-6 알킬 글리콜 에테르 및 이들의 혼합물로 구성된 군, 더욱 바람직하게는 페닐 에틸렌 글리콜 에테르, 페닐 프로필렌 글리콜 에테르 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 이론에 구애됨이 없이, 이는 제품의 향 프로파일을 개선시킴과 동시에 허용할만한 동역학을 유지하는 것으로 여겨진다.
바람직한 실시 형태에 있어서, 본 기술 분야에 공지된 증점제가 또한 존재하며, 바람직하게는 크산탄 고무, 라포나이트, 열분해법 실리카, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 폴리비닐 피롤리돈, 셀룰로오스, 개질 셀룰로오스, 구아 고무, 아라비아 고무 및 이들의 혼합물로부터 선택되며, 바람직하게는 대략 106의 분자량을 갖는 크산탄 고무이다. 크산탄 고무의 유도체는 이들이 음이온 측쇄 및 바람직하게는 하이드록실기를 보유한다면 이용될 수 있다. 존재한다면, 증점제는 일반적으로 조성물을 원하는 점도로 조절하기 위해 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%로 존재한다. 본 발명에서 유용한 증점제는, 예를 들어 1987년 3월 10일에 스미쓰와 문크에게 허여된 미국 특허 제4,648,987호 및 1992년 5월 12일에 볼리치 등에게 허여된 미국 특허 제5,106,609호에 개시된다. 본 발명에서 유용한 다른 증점제는 2003년 11월 10일자 카스트로 등의 미국 특허 출원 제10/705567호(P&G 관리번호 CM2691M)에 "수용성 증점 중합체"로 개시된 것들을 포함한다.
바람직한 실시 형태에 있어서, 증점제는 특히 PME가 세정 도구에 포함될 때 또한 존재하는 계면활성제로부터 물을 끌어낼 수 있는 물 전달제일 수 있다. "계면활성제로부터 물을 끌어낼 수 있는"은 물과 계면활성제 사이에 존재하는 친화력보다 더 큰 친화력이 물과 물 전달제 사이에 존재함을 의미한다. 물 전달제는 조성물로부터의 물의 증발을 위한 도관으로 작용하며 조성물로부터의 물 소실 속도를 증가시킬 수 있다. 본 발명에서 유용한 물 전달제는 무기 산화물 및 염, 특히 수화성 산화물 및 염, 구체적으로 규소, 알루미늄, 아연, 붕소, 인, 알칼리 토금속 및 알칼리 금속의 산화물 및 염, 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 예로는 실리케이트, 규산 및 실리카, 시트르산, 시트레이트, 트라이폴리인산나트륨 및 트라이폴리인산칼륨, 황산나트륨 및 황산칼륨, 황산마그네슘 및 황산칼슘을 포함한다. 바람직하게는, 물 전달제는 실리카, 마그네슘의 염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 더욱 바람직하게는, 물 전달제는 실리카, 바람직하게는 비결정성 열분해법 실리카이다. 바람직하게는, 물 전달제는 BET (DIN 66131 참고; Brunauer 등에 의해 JACS, Vol. 60, 1938, p. 309에 처음 개시됨)에 의해 측정할 때 약 5 내지 약 800 ㎡/g, 더욱 바람직하게는 약 100 내지 약 400 ㎡/g의 표면적을 갖는다.
바람직한 실시 형태에 있어서, 효소 또한 존재한다. 본 발명에 유용한 효소에는 셀룰라제, 헤미셀룰라제, 퍼옥시다제, 프로테아제, 글루코-아밀라제, 아밀라제, 리파제, 큐티나제, 펙티나제, 자일라나제, 리덕타제, 옥시다제, 페놀옥시다제, 리폭시게나제, 리그니나제, 풀룰라나제, 탄나제, 펜토사나제, 말라나제, β-글루카나제, 아라비노시다제 및 이들의 혼합물이 포함된다. 바람직한 조합은 프로테아제, 아밀라제, 리파제, 큐티나제 및/또는 셀룰라제와 같은 통상의 적용가능한 효소의 칵테일이 있는 세제 조성물이다. 효소는 일반적으로 약 0.0001 중량% 내지 약 5 중량%의 활성 효소로 존재한다. 바람직한 단백질 분해 효소는 알칼라제(ALCALASE)(등록상표)(노보 인더스트리(Novo Industri) A/S), BPN', 프로테아제 A 및 프로테아제 B(제넨코르(Genencor)) 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 프로테아제 B가 더 바람직하다. 바람직한 아밀라제 효소는 터마밀(TERMAMYL)(등록상표), 듀라밀(DURAMYL)(등록상표) 및 제넨코어 인터내셔널(Genencor International)의 WO 94/18314호 및 노보(Novo)의 WO 94/02597호에 개시된 아밀라제 효소를 포함한다. 적합하고 바람직한 효소의 추가의 비제한적인 예가 1999년 12월 9일자로 공개된 빈슨(Vinson) 등의 WO 99/63034호에 개시되어 있다.
바람직한 실시 형태에 있어서, 항산화제 및 자유 라디칼 억제제, 예를 들어 BHT (2,6-다이-t-부틸-4-메틸페놀), 및 답업계에 공지된 다른 것들이 활성 성분의 산화를 제한하기 위해 포함된다. 본 발명의 PME에 유용한 다른 보조 성분은 알카리성 공급원, 향료, 염료, 환원 또는 산화 표백제, 사이클로덱스트린과 같은 냄새 조절제 및 이들의 혼합물을 포함한다. 세제, 그리고 특히 식기 세척 세제의 기술 분야에서 공지된 다른 성분들이 또한 본 발명에 포함될 수 있다.
본 발명의 조성물은 표준 탱크 또는 혼합기 내에서 간단한 혼합 및 교반과 같이 당업계에 공지된 방법들에 의해 형성될 수 있다. 대안적으로는, 건조한 또는 상대적으로 습기가 적은 성분을 혼합하여 본 발명의 PME를 형성할 수도 있다.
이론에 구애됨이 없이, 본 발명의 PME가 희석되어 ME를 형성할 때, ME는 희석 퍼센트에 따라 고성능 오일 흡수상 또는 저성능 오일 흡수상을 포함하는 것으로 생각된다. 고성능 오일 흡수상은 스펀지형 또는 이연속성 상을 특징으로 하는 반면, 저성능 오일 흡수상은 분리된 미셀 또는 입자의 형성을 특징으로 하는 것으로 생각된다. 고성능 오일 흡수상은 약 50% 내지 약 85%, 바람직하게는 약 60% 내지 약 80%의 제품 희석율에서 발견되고 일반적으로 약 70%에서 피크를 이루며, 저성능 오일 흡수상은 고성능 상보다 더 높은 희석율(즉, 더 높은 % 물)에서 발견된다. 이들 상은 당업계에서 공지된 방법에 의해 구별될 수 있다.
더욱이, 희석 및 오일-용해 분석이 실시될 때, 실험 결과는 도 1에 나타난 바와 같이 예시될 수 있으며, 이는 본 발명의 일반적인 ME와 PME의 고성능 및 저성능 영역 둘 모두를 나타낸다. 또한, 고성능 오일 흡수상은 고성능 오일 흡수상의 오일 용해도(%)인 고성능 오일 흡수값을 갖는 것이 밝혀졌다. 유사하게는, 저성능 오일 흡수상은 저성능 오일 흡수 값을 갖는다. 이들 오일 흡수 값을 조성물의 희석과 상관시킴으로써, 본 발명의 경우 수학식 1의 가우스 함수를 일반적으로 따르는 곡선이 얻어질 수 있다.
f = 3.9 * exp{ -0.5 * [ (x - 54.7)/9.5]2}
위의 수학식 1에서,
f는 용해된 오일 %이며,
x는 % 단위의 제품 농도이다.
고성능 및 저성능 오일 흡수 함수는 종 모양의 대칭 곡선을 보유하는 반면, 종래의 ME는 가우스 곡선이 아닌(non-Gaussian), 기울어진(skewed), 비대칭 곡선을 보유하는 것으로 생각된다. 그러므로, 본 발명의 조성물은 이전의 조성물에 비하여 물리적 파라미터뿐만 아니라 유효성 측 면에서도 더욱 쉽게 예측가능한 것으로 생각된다.
도 1에서, 일반적인 ME와 PME의 희석 곡선이 도시되어 있다. 도 1에서, 오일 용해도(%)는 하기의 시험 방법에 의해 측정된다. 따라서, 10 mL 의 물이 90mL의 제품에 첨가될 때, 이것은 10%의 희석 및 90%의 제품 농도에 해당한다.
따라서, 본 발명에서 형성된 ME는 바람직하게는 약 50: 50 내지 약 99:1, 더욱 바람직하게는 약 60:40 내지 약 97:3, 그리고 더욱 더 바람직하게는 약 75:25 내지 약 95:5의 고성능 영역 대 저성능 영역의 비율을 갖는다.
사용 방법
본 발명의 조성물은 세정 조성물로서, 더욱 바람직하게는 식기 세척 조성물로서, 그리고 더욱 더 바람직하게는 손으로 하는 식기 세척 조성물로서 사용하기에 특히 적합하다. 본 발명은 PME가 스펀지, 와이핑용 기재, 세척 기재, 부직포 재료 등과 같은 기재에 가해지는 직접 적용 환경에 특히 유용하다. 이어서 통상 동일계에서, 바람직하게는 기재 그 자체 내에 또는 그 위에서 ME를 형성하기 위해 물이 기재에 첨가되어 PME를 희석시키지만, ME는 또한 예를 들어, 싱크대 또는 세척 대야 내에서 형성될 수도 있다. 이어서 ME를 식기, 유리, 접시 등과 같은 세정될 표면에 직접 또는 간접적으로 가하며, 바람직하게는 약 2초 내지 약 1시간 동안 담근다. 표면을 헹궈서 오물, 오염물 및 ME를 제거하고, 이어서 바람직하게는 건조시킨다. 이러한 방법은 식기류, 유리 및 접시류를 효과적으로 세정할 뿐만 아니라 주방 조리대, 타일, 욕실, 경재 마루 및 다른 경질 표면을 세정할 수 있다.
또한, 예를 들어, 싱크대 또는 세척 대야 내에서 PME를 희석시켜 ME를 형성시키고, 세정할 표면을 ME와 접촉시키고, 바람직하게는 약 2초 내지 약 1시간 동안 담구고, 이어서 헹궈 오물, 오염물 및 ME를 제거하는 것과 같은 다른 사용 방법이 또한 유용하다.
본 발명의 PME의 물리적 형태는 일반적으로 액체, 겔, 페이스트 또는 심지어는 고체이며, 그 자체가 수성 또는 비수성일 수 있다. PME를 물로 희석시켜 원하는 ME를 형성시킬 수 있는 한, 다른 형태 또한 본 발명에서 유용하다. 더욱이, 본 발명의 PME는 별도의 제품으로 또는 어플리케이터, 예를 들어 분배 용기, 세정 도구 및/또는 와이핑 또는 세척 기재와 함께 제공될 수도 있다. 바람직한 분배 용기는 본 기술 분야에 공지되어 있으며, 심미적으로 바람직하고/하거나 인간 공학적인 모양을 갖는 손에 들고 쓰는 병, 및 분배 관(dispensing spout), 트리거 분무기 또는 분무 노즐을 일반적으로 포함할 것이다.
본 발명에서 유용한 와이핑 및/또는 세척 기재는 PME 또는 이에 의해 형성된 ME를 세정할 표면에 전달하는 데에 유용한 임의 유형의 기재이다. PME는, 예를 들어 기재의 내부 층으로 함침되거나 및/또는 다르게는 기재의 외부 층에 제공될 수 있다. 본 발명에서 유용한 기재의 예는 천연 또는 인공 스펀지, 직포 기재, 부직포 기재, 폼(foam) 및 그 조합이다. 본 발명에서 유용하며 특히 바람직한 기재의 예는 1985년 5월 7일에 하크(Haq)에게 허여된 미국 특허 제4,515,703호; 1985년 11월 21일자로 공개된 로우에(Rowe) 등의 EP-A2-0 161 911호; 1987년 2월 25일에 공개된 피터(Peter)와 시미엔(Symien) 등의 EP-A-0 211 664호; 1990년 1월 31일자로 공개된 에드워즈(Edwards) 등의 EP-A2-0 353 014호; 및 2001년 11월 16일에 출원된 보르고뇽(Borgonjon) 등의 미국 특허 출원 제60/332928호에 개시된 것들을 포함한다.
시험 방법
본 발명에서 점도는 브룩필드(Brookfield) 점도계 모델 # LVDVII+ 상에서 20 ℃에서 측정한다. 상기 측정을 위해 사용되는 스핀들은 여러 점도의 제품을 측정하기에 적절한 속도를 갖는, 예를 들어 1 Pa*s 초과의 점도의 제품의 측정을 위해서는 12 rpm이고; 0.5 Pa*s - 1 Pa*s 사이의 점도를 갖는 제품의 측정을 위해서는 30 rpm이고; 0.5 Pa*s 미만의 점도를 갖는 제품의 측정을 위해서는 60 rpm인 S31 축이다. 액체, 겔 또는 페이스트 형태라면, 본 발명은 일반적으로 적어도 약 0.01 Pa*s, 바람직하게는 약 0.02 Pa*s 내지 약 10 Pa*s, 그리고 더욱 바람직하게는 약 0.03 Pa*s 내지 약 5 Pa*s의 점도를 갖는다.
본 발명에서의 오일 가용화는 가용화 능력 뿐만 아니라 흡수 속도에 대해 측정된다. 가용화 능력의 측정을 위해서, 시험할 10.0g의 생성물(이 양은 특정 희석 수준에서 시험할 경우 물을 포함함)을 25 mL의 신틸레이션(scintillation) 바이알에 둔다. 0.045%의 파일라크롬 레드(Pylakrome RED) - LX1903(솔벤트(SOLVENT) 레드 24 CAS# 85-83-6과 솔벤트 레드 26 CAS# 4477-79-6의 혼합물, 미국 애리조나주 템피 소재의 파일람 프로덕츠(Pylam Products)로부터 입수가능함) 염료로 염색한 0.1g의 식품 등급의 캐놀라유를 여기에 첨가하고, 바이알의 뚜껑을 덮는다. 바이알을 손으로 5초 동안 격렬하게 진탕시키고 순서 상관없이 ISO 7027 탁도 측정 절차를 통하여 투명해질때까지 또는 5분이 경과할 때까지 정치시킨다. ISO 7027 방법에서는, 예를 들어 미국 커넥티컷트주 스탬포드 소재의 오메가 엔지니어링, 인크.로부터 입수가능한 것과 같은 탁도 측정 장비를 이용하여 880㎚의 파장에서 탁도를 측정한다. 바이알이 투명해지면, 정해진 시간 내에 바이알이 투명해지지 않을 때까지 0.1g씩 증가시키면서 추가의 오일을 첨가한다. 오일 용해도(%)를 10.0g의 생성물에 의해 성공적으로 가용화된 (즉, 바이알이 투명해진) 오일의 최대량으로 기록한다. 이론에 구애됨이 없이, 본 발명의 이온성 계면활성제 기재의 PME와 ME는 본 기술 분야에서 이전에 개시된 비이온성 ME보다 현저히 더 많은 오일을 가용화시키는 것으로 생각된다. 바람직하게는, 본 발명은 75%의 생성물 농도에서 시험할 때 약 1g 이상의 염색된 캐놀라유, 더 바람직하게는 약 3g 이상의 염색된 캐놀라유, 더욱 더 바람직하게는 약 5g 이상의 염색된 캐놀라유를 가용화한다.
흡수 속도를 측정하기 위해, 주어진 10.0g의 제품에 대해 0.1g(즉, 1%)의 염색된 캐놀라유를 가용화시키는 데에 필요한 시간을 기록하는 것을 제외하고 상기 시험을 실시한다. 본 발명의 이온성 계면활성제 기재의 PME와 ME는 본 기술 분야에서 이전에 개시된 비이온성 ME보다 현저히 더 빠르게 오일을 가용화시키는 것으로 생각된다. 본 발명은 75% 생성물 농도에서 시험할 때 바람직하게는 약 15분 내에, 더욱 바람직하게는 약 5분 내에, 그리고 더욱 더 바람직하게는 약 60초 내에 2%의 염색된 캐놀라유를 가용화시킨다.
거품 생성 프로파일은 4개 실린더의 세트를 갖는 거품 실린더 시험기(SCT)를 이용하여 측정할 수 있다. 각각의 실린더는 일반적으로 길이가 30㎝이며 직경이 10㎝이다. 실린더의 벽은 두께가 0.5㎝이며, 실린더의 바닥은 두께가 1㎝이다. SCT는 폐쇄된 실린더, 일반적으로 복수개의 투명한 플라스틱 실린더 내의 시험 용액을 약 21 rpm의 속도로 2분 동안 회전시키는데, 그 후 거품의 높이를 측정한다. 이어서 오염물을 시험 용액에 첨가하고, 다시 교반시키고, 생성된 거품의 높이를 다시 측정한다. 추가의 오염물이 세척될 표면으로부터 도입되기 때문에, 이러한 시험을 이용하여 조성물의 초기 거품 생성 프로파일과 사용중 거품 생성 프로파일을 시뮬레이션할 수도 있다.
거품 생성 프로파일 시험은 하기와 같다:
1. 눈금이 매겨진 청결하고 건조한 실린더 세트와, 물 경도가 136.8ppm(2.1 그레인/리터)이며 온도가 25 ℃인 물을 준비한다.
2. 적절한 양의 시험 조성물을 각각의 실린더에 첨가하고 물을 첨가하여 각각의 실린더에서 조성물 + 물이 총 500 mL이 되게 한다.
3. 실린더를 밀봉하고 이를 SCT에 둔다.
4. SCT를 켜고 실린더를 2분 동안 회전시킨다.
5. 1분 이내에 거품의 높이를 센티미터 단위로 측정한다.
6. 거품 생성 프로파일은 조성물에 의해 발생되는 ㎝ 단위의 거품의 평균 수준이다.
본 발명에 따른 조성물의 거품 생성 프로파일은 바람직하게는 약 2㎝ 이상, 더 바람직하게는 약 4㎝ 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 5㎝ 이상이다.
실시예 1
본 발명에 따른 조성물의 비제한적인 예가 하기에 제공된다:
상기 예는 허용가능한 거품 생성 프로파일 및 헹굼 프로파일을 보유한다. 비교 제형 1은 판매되는 손으로 하는 식기 세척 조성물이다. 제형 C 및 E와 비교할 때, 비교 제형 1은 오일 흡수시 현저히 덜 투명하다. 5분 후 2%의 염색된 캐놀라유로 측정할 때, 비교 제형 1의 탁도는 1237 NTU인 반면 제형 C 및 E는 각각 2.21 NTU 및 2.56 NTU이다.
실시예 2
본 발명에 따른 고체 조성물은 하기 제형에 따라 제조된다:
상기 예는 허용가능한 거품 생성 프로파일 및 헹굼 프로파일을 보유한다.
실시예 3
실시예 1의 제형 C 내지 E에 따른 조성물을 생산하고, 오일 흡수 시험을 실시한다. 저 수용성 오일로서 아이소파르를 함유한 제형 C는 20분(1200 초) 후 최대 5%의 염색된 캐놀라유를 용해시킨다. 대조적으로, 저 수용성 오일로서 리모넨을 함유한 제형 D 및 E는 각각 15초 및 30초 내에 최대 2%의 염색된 캐놀라유를 용해시킨다.
본 발명의 상세한 설명에 인용된 모든 문헌은 관련 부분이 본 명세서에 참고로 포함되며, 임의의 문헌의 인용은 이 문헌이 본 발명과 관련된 종래 기술이라는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 아니된다.
본 발명의 특정 실시예가 예시되고 설명되었지만, 다양한 다른 변경과 수정이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음이 당업계의 숙련자들에게 명백하게 될 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 이러한 모든 변경과 수정을 첨부된 청구의 범위에 포함하고자 한다.

Claims (20)

  1. 원미세에멀젼 중량 기준으로,
    이온성 계면활성제 시스템(A) 약 20% 이상,
    비이온성 계면활성제(B) 약 10% 미만 및
    저 수용성 오일(C) 약 0.25% 내지 약 50%를 포함하는 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼으로서,
    물로 약 10% 내지 약 99%로 희석될 때 미세에멀젼을 형성함을 특징으로 하는, 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼.
  2. 제1항에 있어서, 용매 약 5% 내지 약 79%를 추가로 포함하는, 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼.
  3. 제1항에 있어서, 원미세에멀젼 중량 기준으로, 할라이드 이온 약 5% 미만을 포함하는, 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼.
  4. 제1항에 있어서, 저 수용성 오일이 리모넨, 터핀올 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는, 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼.
  5. 제1항에 있어서, 고성능 상 및 저성능 상을 포함하며, 물로 약 10% 내지 약 55%로 희석할 때 고성능 상이 우세하며 물로 약 50% 내지 약 95%로 희석할 때 저성능 상이 우세한, 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼.
  6. 제2항에 있어서, 글리콜 에테르를 포함하며, 글리콜 에테르 대 저 수용성 오일의 중량비가 약 20:1 내지 약 1:20인, 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼.
  7. 제1항에 따르는 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼 조성물(A) 및 당해 원미세에멀젼 조성물이 함침된 기재(B)를 포함하는 세정 도구.
  8. 제7항에 있어서, 기재가 부직 섬유 물질을 포함하는 세정 도구.
  9. 제7항에 있어서, 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼 조성물이 계면활성제로부터 물을 끌어낼 수 있는 물 전달제를 추가로 포함하는 세정 도구.
  10. 제1항에 따르는 원미세에멀젼 조성물을 기재에 도포하는 단계(A),
    기재에 물을 첨가하여 원미세에멀젼을 희석하고 동일계에서 미세에멀젼을 형성하는 단계(B),
    기재를 통하여 미세에멀젼을 표면에 적용하는 단계(C) 및
    표면을 세정하기 위하여 표면으로부터 미세에멀젼을 헹구는 단계(D)를 포함하는, 표면의 세정방법.
  11. 제1항에 따르는 원미세에멀젼을 물로 희석시켜 동일계에서 미세에멀젼을 형성하는 단계(A),
    미세에멀젼을 표면과 접촉시키는 단계(B) 및
    표면으로부터 미세에멀젼을 헹구어 표면을 세정하는 단계(C)를 포함하는, 표면의 세정방법.
  12. 리모넨, 터핀올 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 저 수용성 오일을 포함하는, 이온계 원미세에멀젼.
  13. 제12항에 있어서, 항산화제를 추가로 포함하는, 이온계 원미세에멀젼.
  14. 고성능 오일 흡수 영역을 정의하는 고성능 오일 흡수 기능에 상응하는 고성능 오일 흡수 값을 갖는 고성능 오일 흡수상(A) 및
    저성능 오일 흡수 영역을 정의하는 저성능 오일 흡수 기능에 상응하는 저성능 오일 흡수 값을 갖는 저성능 오일 흡수상(B)을 포함하며,
    고성능 오일 흡수 영역 대 저성능 오일 흡수 영역의 비가 약 75:25 내지 약 95:5인 미세에멀젼.
  15. 물로 희석될 때 제14항에 따르는 미세에멀젼을 형성하는 원미세에멀젼.
  16. 제15항에 있어서, 물로 약 10% 내지 약 99%로 희석될 때 미세에멀젼을 형성하는 원미세에멀젼.
  17. 제14항에 있어서, 고성능 오일 흡수상이 물로 약 15% 내지 약 55%로 희석될 때 존재하는 미세에멀젼.
  18. 제14항에 있어서, 저성능 오일 흡수상이 물로 약 50% 내지 약 95%로 희석될 때 존재하는 미세에멀젼.
  19. 고성능 오일 흡수상 및 저성능 오일 흡수상을 포함하며, 조성물의 희석율에 대한 오일 흡수 값의 그래프가 수학식 1에 상응하는 원미세에멀젼.
    수학식 1
    f = 3.9 * exp{ -0.5 * [ (x - 54.7)/9.5]2 },
    위의 수학식 1에서,
    f는 용해된 오일%이고,
    x는 % 단위의 생성물 농도이다.
  20. 제19항에 있어서, 원미세에멀젼 중량 기준으로, 이온성 계면활성제 시스템(A) 약 20% 이상, 비이온성 계면활성제(B) 약 10% 미만 및 저 수용성 오일(C) 약 0.25% 내지 약 50%를 포함하는 이온성 계면활성제 기재의 원미세에멀젼으로서, 물로 약 10% 내지 약 99%로 희석될 때 미세에멀젼을 형성함을 특징으로 하는, 원미세에멀젼.
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