KR20120011975A - 고농축 섬유 유연제 조성물 - Google Patents

고농축 섬유 유연제 조성물 Download PDF

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백승미
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Abstract

본 발명은 섬유를 유연하게 하는 섬유 유연제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유연 성분을 고농축화하면서도 우수한 상안정성을 가지며 용매 사용량을 줄이는 동시에 분산성도 우수하면서 투명한 외관을 가지며, 사용시 물에 대한 희석이 용이할 뿐만 아니라 종래의 섬유 유연제에 비하여 적은 양으로도 우수한 유연 효과를 나타낼 수 있는 고농축 섬유 유연제 조성물에 관한 것이다.

Description

고농축 섬유 유연제 조성물{HIGHLY CONCENTRATED FABRIC SOFTENER COMPOSITIONS}
본 발명은 섬유를 유연하게 하는 섬유 유연제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유연 성분을 고농축화하면서도 우수한 상안정성을 가지며 용매 사용량을 줄이는 동시에 분산성도 우수하면서 투명한 외관을 가지며, 사용시 물에 대한 희석이 용이할 뿐만 아니라 종래의 섬유 유연제에 비하여 적은 양으로도 우수한 유연 효과를 나타낼 수 있는 고농축 섬유 유연제 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 섬유 유연제에 사용되는 주성분인 양이온 계면활성제는 유연성, 정전기 방지 등 섬유 유연제의 기본적인 기능을 발휘하게 하는 성분으로서 소수성이 강해 물에 대한 분산성이 낮다.
이로 인해, 기존의 섬유 유연제는 양이온 계면활성제를 포함하는 원료성분을 고온에서 용해시킨 후, 이를 가용화제와 함께 물에 유화시켜 제품화하는 과정을 거치므로, 농축화한 제품이라 하더라도 양이온 계면활성제는 20 중량% 정도로 포함되고 대부분이 물로 이루어진다.
따라서, 시판되는 섬유 유연제는 일반적으로 물이 많게는 90 중량% 이상에서 적게는 70 중량%까지 함유되어 있고 여기에 양이온 계면활성제를 분산시켜 놓았기 때문에, 대부분의 섬유 유연제는 다소 불투명한 외관을 가지며, 부피가 크고 무거워 이용시 불편하며 계량이 용이하지 못하다는 단점이 있다.　 또한, 최근 친환경 제품에 대한 관심이 증가하고 있고, 제조 용기, 포장, 운송, 매장의 진열 공간 문제 등의 현실적인 비용 문제로 인해 관련 제품의 농축화에 대한 필요성이 증대되었다.
그러나, 단순히 종래의 양이온 계면활성제를 사용한 섬유 유연제의 고농축화는 제품의 흐름성을 없게 하거나 안정성에 문제를 일으킬 수 있으며, 헹굼수에 사용하더라도 양이온 계면활성제의 분산성이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 농축시키면서 투명한 상을 유지하고 넓은 범위의 상 안정성을 유지하기 위해서는 많은 양의 용매를 필요로 한다는 단점도 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하고자 미국특허 제2007/0179080호에서는 양이온 계면활성제를 50%이상 사용하며 에스터쿼트의 가수분해의 원인이 되는 물에 pH조절제를 첨가함에 의해 상안정성을 확보하고자 하였다. 또한, 미국특허 제2006/0089293호에서는 농축된 유연제의 우수한 안정성을 가져가기 위해서 ClogP의 개념을 통한 용매사용의 범위를 넓히는 방법이 개시되었으며, 미국특허 제2007/0015684호에서는 양이온성 고분자를 이용하여 안정성 및 분산성을 개선하는 방법을 개시하였다.
그러나, 이러한 방법들은 일반적으로 사용되는 양이온 계면활성제를 사용하여 농축화하는 조성물의 단점을 개선하는데는 효과가 있지만, 물을 거의 함유하지 않은 고농축화한 섬유 유연제 조성물에선 효과가 떨어지는 문제점이 있다. 그리고, 고농축된 양이온 계면활성제를 안정한 상을 유지하면서 투명하게 하기 위해서는 값비싼 용매를 많이 사용하게 되므로 비용이 증가하는 문제점이 있다.
따라서, 제품의 안정성을 해치지 않으면서 고농축화가 가능한 양이온 계면활성제의 선택 및 조성기술이 필요하다고 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 유연 성분을 고농축화하면서도 우수한 상안정성을 가지며 용매 사용량을 줄이는 동시에 분산성도 우수하면서 투명한 외관을 가지며, 사용시 물에 대한 희석이 용이할 뿐만 아니라 종래의 섬유 유연제에 비하여 적은 양으로도 우수한 유연 효과를 나타낼 수 있는 고농축 섬유 유연제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 a) 화학식 1의 양이온 계면활성제 40 내지 80중량%; b) 양이온성 분산 안정화제 1 내지 15중량%; c) 용매 5 내지 30중량%; 및 d) 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고농축 섬유 유연제 조성물을 제공한다:
Figure pat00001
(화학식 1)
여기서, R1은 각각 -H, -CH3 또는 CH2CH2OH이고,
R2, R3는 각각 독립적으로 -CH2CH2(R4O)nOCOR5, 또는 -CH2CH2(R4O)mOCOR5이며,
R4는 (C1-C3) 직쇄알킬, R5는 (C11-C22) 직쇄알킬 또는 알케닐, (C11-C22) 분지쇄 알킬 또는 알케닐이고 n=0 내지 3, m=0 내지 3, 그리고 n+m은 1 내지 6이며, X는 Cl- 또는 CH3OSO3 - 이다.
이하 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명자들은 섬유 유연제 조성물에 대하여 연구하던 중, 특정의 양이온 계면활성제와 특정의 분산 안정화제를 사용한 농축 섬유 유연제 조성물에서, 소량의 분산안정화제 처방만으로도 저온 및 고온에서 우수한 보관안정성을 가지면서도 투명한 상을 가지며, 사용시 물에 대한 분산성이 우수하고, 소량의 사용으로도 우수한 유연력을 나타내는 농축 섬유 유연제 조성물을 개발하였다.
통상 섬유 유연제는 50 중량% 이상의 다량의 물을 함유하고 있으며, 기본적으로 생산시 고온의 물에 양이온 계면활성제를 분산시켜서 헹굼시 물에 대한 분산성이 우수하다. 반면에, 물을 거의 포함하지 않은 고농축 섬유 유연제의 경우 헹굼시 물에 대한 분산성이 현저히 떨어져 유연력 및 분산성이 열세하기 때문에 적절한 분산제를 사용하고 있다.
또한, 일반적으로 사용하는 양이온 계면활성제는 고온에서 분산시키지 않은 경우 분산안정성이 떨어져 상분리 등 상안정성에 문제를 나타낼 수 있기 때문에 이를 보완하기 위해 상안정성 및 흐름성이 비교적 우수하고 분산성도 좋은 불포화 지방산을 함유한 양이온을 많이 사용한다. 하지만, 이들도 포화지방산 대비 유연력이 떨어지며 낮은 온도에서 상분리가 되는 단점이 있고, 이를 보완하기 위해서 추가적으로 고가의 용매 및 안정화제를 많이 사용하게 되므로, 비용 측면에서 효과적이지 못하다.
게다가 안정화제로 주로 사용되고 있는 고급지방알콜, 고급지방아민 등의 비이온계면활성제류 고분자들은 그 자체로서 매우 높은 계면활성을 갖는 계면활성제이기 때문에 많은 양의 기포를 발생시키며, 이에 따라 추가적으로 실리콘 소포제 등을 필요로 한다.
본 발명에서는 이러한 점에 착안하여 불포화 지방산을 함유한 양이온 계면활성제에 에틸렌 옥사이드를 부가하여 친수성을 높여줌으로써 저온에서도 계면활성제의 용해성을 우수하게 하고 상안정성을 좋게 하였다.
또한, 본 발명에서는 분산안정화제로서 특정의 알킬사슬 길이를 가지는 모노알킬암모늄염을 안정화제로 사용하여 분산성이 매우 우수하면서도 자체로서 기포 발생을 현저히 적게 하였으며, 섬유에 잔류한 음이온계면활성제를 효과적으로 제거함으로써 양이온 계면활성제의 유연효과를 보다 효과적으로 발휘할 수 있도록 하였다. 이는 불포화 지방산을 함유함으로써 유연력이 떨어지는 점을 보완 유연효과를 상승시키는 효과를 부여한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 고농축 섬유 유연제 조성물은 하기 화학식 1의 양이온 계면활성제를 포함할 수 있다:
Figure pat00002
(화학식 1)
여기서, R1은 각각 -H, -CH3 또는 CH2CH2OH이고,
R2, R3는 각각 독립적으로 -CH2CH2(R4O)nOCOR5, 또는 -CH2CH2(R4O)mOCOR5이며,
R4는 (C1-C3) 직쇄알킬, R5는 (C11-C22) 직쇄알킬 또는 알케닐, (C11-C22) 분지쇄 알킬 또는 알케닐이고 n=0 내지 3, m=0 내지 3, 그리고 n+m은 1 내지 6이며, X는 Cl- 또는 CH3OSO3 - 이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양이온 계면활성제는 조성물 총 중량에 대하여 40 내지 80 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 40 중량% 미만일 경우 분산 안정화제 또는 용매의 양을 과하게 증가시켜야 하기 때문에 제조 비용이 증가하게 되며, 80 중량%를 초과할 경우 안정화제 함량이 줄어들어 상안정성 및 분산성을 유지하는데 불리하게 작용하기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 고농축 섬유 유연제 조성물은 특정의 분산 안정화제로서 하기 화학식 2로 표시되는 모노알킬암모늄염을 포함할 수 있다:
[R6N+(R7)3]Y- (화학식 2)
여기서, R6는 (C6-C12) 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, R7는 (C1-C3) 직쇄 알킬이며, Y는 Cl-, CH3SO4 또는 Br- 이다.
상기 모노알킬암모늄염은 특정의 탄소사슬길이를 가지는 경우에 분산 안정화제로 매우 효과적이면서도 기포를 발생시키지 않고 유연력을 향상시키는 효과를 부여한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 안정화제는 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 15 중량%로 포함되며, 바람직하게는 3 내지 9 중량%으로 포함된다. 모노알킬암모늄염의 함량이 상기 범위보다 미만이면, 양이온 계면활성제를 충분하게 분산시키는 효과를 기대하기 어려우며, 반대로 상기 범위를 초과하게 되면 상안정성을 효과적으로 유지하는데 불리하게 작용한다.
본 발명의 사용될 수 있는 용매는 에틸알콜, 프로필알콜, 부틸알콜, 이소프로필알콜 등 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알코올류; 모노에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 탄소수 2 내지 4의 글리콜류; 1,3-프로판디올, 2-부틸-등 헵탄 디올 이성질체, 1,4-부탄디올, 3-메틸-2-이소프로필-등 옥탄 디올 이성질체, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 및 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 글리콜 에테르류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매는 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 5 내지 25 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 본 발명의 효과에 영향을 끼치지 않는 범위 내에서 보조성분으로 안정화제, 킬레이팅제, 향료, 색소, 항균제, 이염방지제, 재오염방지제, 소포제, 공정제, 방부제, 주름방지제 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 안정화제로는 최종 조성물의 상안정성을 위해 BHT, BHA, 아스코르빈산 등의 항산화제가 사용될 수 있다. 또한, 킬레이팅제로는 EDTA(에틸렌디아민테트라아세테이트), NTA(나이트릴로트리아세테이트), 구연산등 유기산들이 사용될 수 있다. 여기서, 다가 유기산들은 경시변화에 대한 pH의 완충작용도 기대된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 고농축 섬유 유연제 조성물은, 고농축화에 따른 양이온 계면활성제의 저 분산성과 상안정성의 저하라는 문제점을 해결하였을 뿐만 아니라, 적은 용매를 사용하면서도 투명한 외관을 가지며, 용매량을 줄임으로써 비용 절감 효과를 기대할 수 있고, 적은 사용량으로도 우수한 유연 효과를 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다. 하기 표에서 별다른 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.
실시예 1-8 및 비교예 1-8
통상적인 섬유 유연제 제조방법에 따라 하기 표 1 및 표 2와 같은 성분 및 비율의 조성물을 제조하였다.
성분 실시
예1		 실시
예2		 실시
예3		 실시
예4		 실시
예5		 실시
예6		 실시
예7		 실시
예8
양이온 계면활성제 주1) (EO 2몰) 40 70 50 - 50 - - -
(EO 5몰) - - - - - - 50 80
(PO 2몰) - - - 70 - 50 - -
데실트리메틸암모늄메틸설페이트 - - 3 - 9 - - -
라우릴트리메틸암모늄메틸설페이트 10 7 - 1 - 15 7 3
용제 25 15 25 25 25 25 25 10
구연산 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
향 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
기타 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량
*주1) N,N-디(올레일에스터에톡실레이트에틸),N-메틸,N-히드록시에틸암모늄메틸설페이트
성분 비교
예1		 비교
예2		 비교
예3		 비교
예4		 비교
예5		 비교
예6		 비교 예7 비교
예8
디알킬 암모늄 메토설페이트 50 - - - - - - -
디알킬 올레익 암모늄 메토설페이트 - 50 - 50 - 50 - -
올레익이미다졸린쿼트 - - 50 - 50 - 50 70
라우릴알콜에톡실레이트(EO 9몰) - - - 5 5 - - -
라우릴알콜에톡실레이트(EO 15몰) - - - - - 5 5 -
미리스틸트리메틸암모늄메틸설페이트 5 5 5 - - - - 5
용제 35 35 35 35 35 35 35 15
구연산 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
향 5 5 5 5 5 5 5 5
기타 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량 적당량
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조한 섬유 유연제 조성물 원액의 유연성, 분산성, 상안정성, 기포발생 정도를 측정하여 하기 표 3에 나타내었다.
실험예
1) 유연력 실험
상기의 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 8에 따라 제조된 섬유 유연제 조성물의 유연력을 다음과 같은 조건 및 방법으로 측정하였다.
세탁기 : 자동세탁기(Pulsator 방식)
세척온도 : 25℃
욕비 : 200g 타올 20장 / 60L세척수
시험포 : 타올(200g, 면 100%)
유연제 농도 : 0.67g/L
유연력의 평가: 처리된 타올을 20인의 패널들이 만져보고 그 촉감에 대하여 부드러움에 따라 점수를 주게하여 다음의 척도로 평가하였다. (1점 : 매우 거칠다. 5점 : 매우 부드럽다.)
4.0 이상 : ◎
3.0 이상 4.0 미만 : ○
2.0 이상 3.0 미만 : △
2.0 미만 : X
2) 분산성 평가
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 8에 따라 제조한 섬유 유연제 조성물의 세탁시 발생기포를 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
10℃ 상수 1L를 비이커에 넣고 유연제 0.67g을 투입후 1분간 교반기로 교반해준다. 교반을 멈추고 5분간 정치시킨 후 분산상태를 확인한다.
엉키는 현상 없이 분산됨 : ○
엉키는 현상이 보임: X
3) 기포 평가
상기 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 8에 따라 제조한 섬유 유연제 조성물의 세탁시 발생기포를 다음과 같은 방법으로 측정하였다.
세탁기 : 자동세탁기(10kg, Pulsator 방식)
세척온도 : 25℃
욕비 : 200g 타올 5장 / 30L세척수
시험포 : 타올(200g, 면 100%)
유연제 농도 : 0.67g/L
헹굼시 세탁수 표면의 기포발생 정도를 아래와 같은 척도에 의하여 구분하여 평가하였다.
반경 5cm이하 : ◎
반경 5cm 이상 10cm 미만 : ○
반경 10cm 이상 15cm 미만 : △
반경 15cm 이상 : X
4) 상안정성 평가
상기의 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 8에 따라 제조된 섬유 유연제 조성물의 유연력을 온도에 따른 경시변화 후 다음과 같은 방법으로 상안정성을 평가하였다.
상분리 없음 : ○
상분리 발생 : X
항목 경시조건 실시예 비교예
온도 기간 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
상
안정성		 20℃ 4주 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ X ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
-5℃ 4주 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ X X X X X X X X
40℃ 4주 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ X ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
기포력 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ○ ○ ○ X X △ △ ○
유연력 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ◎ ◎ ○ ◎ ○ ◎ ○ ○
분산성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ X X X ○ ○ ○ ○ X
상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이 실시예 1 내지 8은 비교예에 비하여 적은 용매양으로도 넓은 범위의 상안정성을 유지하면서 기포 발생이 적고 분산성이 우수한 것을 알 수 있으며, 또한 유연력 측면에서도 우수한 것을 확인할 수 있다.

Claims (3)

  1. 양이온 계면활성제, 양이온성 분산 안정화제, 용매를 포함하는 섬유 유연제 조성물에 있어서,
    a) 화학식 1의 양이온 계면활성제 40 내지 80중량%;
    b) 양이온성 분산 안정화제 1 내지 15중량%;
    c) 용매 5 내지 30중량%; 및
    d) 잔량의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 고농축 섬유 유연제 조성물:
    Figure pat00003

    (화학식 1)
    여기서, R1은 각각 -H, -CH3 또는 CH2CH2OH이고,
    R2, R3는 각각 독립적으로 -CH2CH2(R4O)nOCOR5, 또는 -CH2CH2(R4O)mOCOR5이며,
    R4는 (C1-C3) 직쇄알킬, R5는 (C11-C22) 직쇄알킬 또는 알케닐, (C11-C22) 분지쇄 알킬 또는 알케닐이고 n=0 내지 3, m=0 내지 3, 그리고 n+m은 1 내지 6이며, X는 Cl- 또는 CH3OSO3 - 이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 양이온성 분산안정화제가 하기 화학식 2로 나타내어지는 모노알킬암모늄염인 것을 특징으로 하는 고농축 섬유 유연제 조성물:
    [R6N+(R7)3]Y- (화학식 2)
    여기서, R6는 (C6-C12) 직쇄 또는 분지쇄 알킬이고, R7는 (C1-C3) 직쇄 알킬이며, Y는 Cl-, CH3SO4 또는 Br- 이다.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 용매가 에틸알콜, 프로필알콜, 부틸알콜, 이소프로필알콜등 탄소수 2 내지 4의 직쇄 또는 분지쇄 알코올류; 모노에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 탄소수 2 내지 4의 글리콜류; 1,3-프로판디올, 2-부틸-등 헵탄 디올 이성질체, 1,4-부탄디올, 3-메틸-2-이소프로필-등 옥탄 디올 이성질체, 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 및 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트 글리콜 에테르류로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고농축 섬유 유연제 조성물.
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