KR20200136847A - 폴리올을 포함하는 용해성 세탁용 시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물에 녹는 수용성 세탁용 시트를 제공하며, 폴리올을 포함하여 제형안정성, 보관안정성 및 시트의 용해도를 개선한, 물에 녹는 세탁용 시트를 제공한다.
Description
본 발명은 물에 녹는 수용해성 세탁용 시트를 제공하며, 구체적으로 보관 안정성, 용해성 및/또는 세척력이 개선된 물에 녹는 수용해성 세탁용 시트를 제공한다.
액상 세제의 경우 상대적으로 무거워 소비자가 사용을 꺼리는 단점이 있으며, 분말 세제의 경우 사용 시 분말이 날리는 현상이 발생하여 새로운 타입의 세제에 대한 필요성이 끊임없이 제기되어 왔다. 세탁 세제로 사용되는 분말형 세제, 액상 세제 등의 단점을 개선한 세탁수에 녹는 시트 형태의 세탁 세제가 시중에 판매되고 있다. 시트 형태의 세탁 세제는 얇고 가벼우며, 보관이 편리하다는 장점이 있다. 그러나, 시트 형태의 세탁 세제에서 세척력에 대한 문제가 간혹 제기되고 있다.
시트 형태의 세탁 세제를 제고하기 위해서는 제형화제가 포함되어야 하는데, 세척력 향상을 위해 세탁 성분의 양을 증가시키면 제형화제의 사용량이 감소되어야 하고, 시트 형태를 갖기 위해 제형화제의 사용량을 증가시키면 세탁 성분의 사용량이 감소하게 되어 업계에서 세척력과 제형화를 모두 달성하는 것은 쉽지 않는 문제였다. 또한 세척력 향상을 위해 세탁 성분의 양을 증가시키면 세탁용 시트의 보관 안정성에 부정적인 영향이 있다는 문제도 발생하였다.
제형화제로 형태를 유지하는, 물에 녹는 시트 형태의 세탁 세제에 담지되는 세탁 성분(예를 들어, 계면활성제 등)의 양이 제한적인 관계로 세척력 향상을 위해 더 많은 세정 보조성분 등 세척력 향상을 도울 수 있는 기타 성분을 더 많이 포함시키게 된다. 이러한 세정 보조성분 등의 증량은 수용성 세탁용 시트의 보관안정성 등에 부정적인 영향을 끼칠 수 있다는 점을 인식하고 이를 개선하기 위해 다양한 연구를 진행하게 되었다.
세척력 향상을 위해 더 많은 유효성분을 수용성 세탁용 시트에 함유 시켜야 하나, 유효성분의 증량은 수용성 세탁용 시트의 보관안정성을 해칠 우려가 있어 따라서 유효성분의 함량은 증가시키면서, 보관안정성이 우수하고, 적은 함량의 제형화제로도 제형화가 용이할 수 있는 시트를 제조하기 위해 오랜기간 연구를 진행하였다.
세탁에서 세제가 세탁수에 용해되는 속도는 세척력에 영향을 끼치게 되며, 특히 제형화제를 포함하는 시트형태의 경우, 용해도가 낮아 세제가 세탁수에 늦게 풀어져 세탁시간에 충분한 세정물질을 부여하지 못해 세척력이 떨어지는 문제가 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 수용성 세탁용 시트의 보관안정성 및/또는 용해속도가 개선된 수용성 세탁용 시트를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 유효성분을 유지 또는 증량하면서 낮은 제형화제의 사용에도 제형화가 용이한 수용성 세탁용 시트를 제공하고자 한다.
본 발명은 세척력이 개선되었으며, 대량 생산을 위한 충분한 인장강도를 보이는 세탁용 시트를 제공하고자 한다.
본 발명은 수용성 필름 형성 고분자 사슬사이에 세탁용 세정성분이 분포되어 있는 수용성 필름 형성 고분자가 필름 형태로 고형화된 수용성 세탁용 시트를 제공하며, 상기 수용성 필름 형성 고분자 외에 추가적으로 폴리올을 포함하는 형태의 수용성 세탁용 시트를 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 세탁용 세정성분, 수용성 필름 형성 고분자, 및 알칼리빌더를 포함하여 형성된 수용성 세탁용 시트에 폴리올을 포함하는 수용성 세탁용 시트를 제공한다. 상기 수용성 필름 형성 고분자는 물에 녹는 세탁용 시트의 제형화제로 사용될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 처음으로 수용성 세탁용 시트의 세척력을 향상시키면서도 시트형태의 세탁 세제가 갖는 보관 안정성을 개선할 수 있는 방안에 대해 문제를 처음으로 인식하고 이를 개선하기 위한 방안을 제공하게 되었다. 본 발명의 발명자들은 수용성 세탁 시트에 폴리올을 포함하여 시트 내에 세정성분의 양을 증량시키면서, 보관 안정성을 개선할 수 있고, 대량생산이 가능한 적절한 물성을 확인하게 되어 본 발명을 완성하였다.
본 명세서에서 사용된 용어 "세탁용 시트"는 손수건 형태의 얇은 막 또는 층 형태의 세탁 제품을 의미하는 것으로 업계에서 이해되고 있다. 상기 세탁용 시트는 물에 녹는 수용성 고분자와 세탁용 세정 성분을 혼합하여 형성된 용액으로 제조할 수 있으며, 제조방법은 특별히 제한되지 않는다. 상기 세탁용 시트는 시트 형태를 갖기 위해 제형화제가 사용되며, 상기 제형화제는 바람직하게 물에 녹는 수용성 필름 형성 고분자가 사용될 수 있다.
상기 수용성 세탁 시트는 필름 형성 수용성 고분자가 포함될 수 있다. 상기 필름 형성 수용성 고분자는 천연, 반합성, 합성 고분자 중에서 1종 이상이 선택될 수 있으며, 바람직하게 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐알코올계 공중합체가 제형화제로 사용될 수 있다. 상기 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐알코올계 공중합체에 의해 형성되는 매트릭스 내에 고함량의 계면활성제 등의 세탁 유효성분을 다량 내포시키더라도 필름의 인장 강도 등의 물성이 유지될 수 있고, 시트형 세제에 필요로 되는 물성 한도 내에서 상대적으로 단위면적당 계면활성제를 다량 함유할 수 있다. 본 발명의 세탁용 시트에 있어, 특히, 다양한 분자량 및 검화도를 가진 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐알코올계 공중합체들 중에서 필름 제형성, 용해도, 제조 용이성, 보관 안정성, 세척 성능, 시트의 인장강도, 대량생산성 등을 종합적으로 고려할 때 수평균 분자량이 10,000 내지 100,000인 중합체가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20,000 내지 50,000인 중합체가 사용되며, 더욱 더 바람직하게는 20,000 내지 30,000인 중합체가 사용된다. 검화도는 65 내지 95%, 바람직하게 68 내지 90%, 더 바람직하게 70 내지 85%일 수 있다. 검화도가 65% 미만이거나, 95% 초과인 경우 용해도가 낮아 물에 잘 안 녹지 않거나, 충분한 물성을 갖지 못할 수 있다. 또 다른 일 실시예에서 상기 폴리비닐알코올계 공중합체는 카르복실기를 갖는 음이온성 모노머 유닛을 포함하는 폴리비닐알코올계 공중합체를 포함할 수 있고, 이러한 공중합체로는 비닐알코올 모노머 유닛(unit)과 하기 화학식 1 또는 2의 음이온성 모노머 유닛을 포함하며, 음이온성 모노머 유닛의 함량은 0.5-5 mol%인 공중합체가 특히 바람직할 수 있다.
<화학식 1>
<화학식 2>
상기 화학식 1 및 2에 있어서, R1, R2, 및 R3는 서로 독립적으로 H 또는 메틸이며, n은 서로 독립적으로 0-3의 정수이다.
본 발명은 세탁 효과를 제공하기 위한 세탁용 세정성분으로 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 등 매우 다양한 계면활성제를 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 세정성분은 RSO4-M+의 화학식을 갖는 탄소수 8-18의 알킬설페이트 염(M은 알칼리 금속, 바람직하게는 소듐 또는 칼륨, 가장 바람직하게는 소듐임), 더욱더 바람직하게는 α-올레핀 설포네이트, 소듐 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate), 소듐 라우릴 에톡실레이티드 설페이트(sodium lauryl ethoxylated sulfate), sec-알칸 설포네이트(secondary alkanesulfonate) 및 메틸 에스테르 설포네이트(methyl ester sulfonate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있고, 가장 바람직하게는 소듐라우릴설페이트(sodium lauryl sulfate) 계면활성제를 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 필름 형성 수용성 고분자와의 사용성, 세척력, 시트의 안정성 측면에서 바람직할 수 있다.
상기 세정성분으로 비이온 계면활성제 또는 양쪽성 계면활성제를 또한 포함할 수 있다. 상기 비이온성 계면활성제로는 이에 한정되는 것은 아니지만, 폴리옥시 알킬렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시 알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시 에틸렌 폴리옥시 프로필렌 블록 폴리머, 폴리에틸렌 글리콜 지방산 에스테르, 폴리옥시 에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르, 코카미도 모노메틸아민, 코카미도 디메틸아민, 코카미도 모노에틸아민, 지방산 알카놀아민(fatty acid alkanolamine), 아민 옥사이드(amine oxide), 알킬 폴리글루코사이드(alkyl polyglucoside), 메틸 폴리에틸렌 알킬 에테르(methyl polyethylene alkyl ether) 또는 슈가 에테르(sugar ether) 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2 이상의 혼합물로 사용할 수 있다. 특히 하기 화학식 3로 표시되는 폴리옥시 알킬렌 알킬 에테르 또는 하기 화학식 4로 표시되는 폴리옥시 알킬렌 알킬 페닐에테르를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
[화학식 3]
Cm-H2m+1-O-(CH2CH2O)n-H
[화학식 4]
CmH2m+1C6H5-O-(CH2CH2O)n-H
상기 화학식 3 및 화학식 4의 식에서, m은 5 내지 21의 정수이고, n은 1 내지 20의 정수이다.
또한, 상기 양쪽성 계면활성제는 이에 한정되는 것은 아니지만, 아민-옥사이드(Amine-oxide), 코카미도프로필 베타인(Cocamidopropyl Betaine) 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2 이상의 혼합물로 사용할 수 있다.
본 발명의 발명자들은 상기 수용성 필름 형성 고분자 및 상기 세정성분을 포함하는 세탁용 시트의 경우 세탁시 사용하게 되는 세탁 세제의 사용량이 적어 세척력 향상을 위해 알칼리빌더를 사용하고 있지만, 함께 사용되는 성분들 간의 상호작용으로 보관안정성의 저하, 세척력 저하 등의 문제가 발생함을 확인하고 이를 개선하기 위해 노력하였다. 알칼리빌더는 포함된 세정성분의 세탁능력을 증가시킬 수 있고, 금속이온봉쇄제 또는 킬레이트제, 완충제, 희석제 또는 충전제, 운반체 또는 pH 조절제로서 작용할 수 있다.
본 발명에 따른 세탁용 시트는 시트의 제형성, 보관 안정성, 제조 용이성 등을 저해하지 않는 범위 내에서 세척 성능 또는 형성능을 향상시키기 위하여, 세정 보조성분을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 형광 증백제; 효소(예를 들어, 셀룰라아제, 프로테아제 등); 섬유유연제(예를 들어, 4급 암모늄염 계통의 양이온 계면활성제, 실리콘류 섬유유연성분); 표백제(예를 들어, 과붕산염, 과탄산염, 과인산염, 디아실, 테트라아실퍼옥사이드); 분산제/유화제(예를 들어, 폴리옥시 알킬렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시 알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시 에틸렌 폴리옥시 프로필렌 블록 폴리머); 살균/소독제(예를 들어, 차아염소산 나트륨, 과산화수소, 과산화요소); 향료; 방부제; 색소; 항균제 등을 추가로 포함할 수 있다.
일 실시예에서 상기 수용성 세탁용 시트는 수용성 필름 형성 고분자, 상기 세정성분, 및 알칼리빌더를 포함하고, 상기 수용성 필름 형성 고분자는 건조후 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 18 내지 38 중량% 포함될 수 있으며, 바람직하게 19 내지 35 중량% 포함될 수 있다. 수용성 필름 형성 고분자의 함량이 높으면 세탁 효과를 위한 유효성분들의 함량을 높일 수가 없고, 수용성 필름 형성 고분자의 함량이 너무 적으면 시트 형태로 제형화하기 곤란할 수 있다. 상기 함량 범위를 가질 때 시트의 보관 안정성, 제형성, 세척력 및/또는 용해도가 우수하며, 대량생산에 적합한 물성, 또는 인장강도를 지닐 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 수용성 필름 형성 고분자의 함량이 상기와 같을 때 세정성분을 건조 후 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 30 내지 60 중량% 포함할 수 있으며, 바람직하게 40 내지 57 중량%, 더 바람직하게 43 내지 55 중량% 포함할 수 있다. 세정성분의 함량이 너무 많으면 시트의 제형성이 좋지 못하고, 보관 안정성이 좋지 못하여 최초 생산 직후 대비 세척력 저하 문제가 발생할 수 있고, 세정성분의 함량이 너무 적으면 원하는 세척효과를 갖지 못할 수 있다. 상기 함량 범위를 가질 때 본 발명의 목적을 달성하기 용이할 수 있다.
본 발명의 수용성 세탁용 시트는 알칼리빌더를 포함하며, 상기 알칼리빌더는 수산화 나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 메타규산나트륨, 알칼리 규산 나트륨, 중성 규산 나트륨, 트리폴리 인산나트륨, 피로인산 나트륨, 붕산 나트륨, 알루미노규산나트륨, 세스키탄산나트륨, 모노에탄올아민(MEA), 및 트리에탄올아민(TEA)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 탄산나트륨이 포함될 수 있다. 알칼리빌더의 종류는 세탁 세제를 제조하는 업계에서 일반적으로 사용하는 알칼리빌더이면 제한없이 포함될 수 있다. 상기 알칼리빌더는 건조된 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 1 내지 20 중량% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 20 중량%, 더 바람직하게는 5 내지 10 중량% 포함될 수 있다.
상기 폴리올은 에리스리톨, 자일리톨, 만니톨, 아라비톨, 및 솔비톨로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게 솔비톨을 포함할 수 있다. 상기 폴리올은 건조된 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 5 내지 20 중량% 포함되며, 바람직하게는 10 내지 20 중량%, 더 바람직하게 12 내지 18 중량%, 더욱더 바람직하게 13 내지 17 중량% 포함될 수 있다. 상기 함량 범위를 가질 때 시트의 보관 안정성, 제형성, 세척력 및/또는 용해도를 향상시키는 동시에 대량 생산에 적합한 물성, 인장강도를 지닐 수 있다.
상기 폴리올은 폴리비닐알코올의 반응성을 감소시켜 시트의 보관 안정성을 개선하고, 시트로의 제형화 가능성을 높일 수 있는 것으로 생각되나, 반드시 이러한 이론에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예는 상기 수용성 세탁용 시트는 상기 필름 형성 수용성 고분자와 상기 폴리올을 1.1:1 내지 8:1 비율로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1:2 내지 8:1 비율로 포함될 수 있고, 더욱더 바람직하게는 1:3 내지 7:1 비율로 포함될 수 있다. 상기 비율을 벗어나게 되면 안정성 및 제형성에 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 수용성 세탁용 시트의 용해도 개선을 위해 염화물을 더 포함할 수 있고, 상기 염화물은 1족 또는 2족 금속의 염화물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게 Na, Mg, K, Ca 원소와의 염화물을 포함할 수 있으며, 바람직하게 염화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼륨, 및 염화칼슘으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는 NaCl일 수 있다. 상기 폴리올을 포함하는 수용성 세탁용 시트에 염화물을 더 포함하여, 상기 세탁용 시트를 세탁수에서 더 빠르게 용해시킬 수 있다. 상기 염화물은 수용성 세탁용 시트의 건조 후 총 중량 대비 3 내지 7 중량%, 바람직하게 4 내지 6 중량% 포함될 수 있으며, 사용되는 폴리올의 양과 동일한 양의 염화물을 포함할 수 있다. 상기 함량 범위를 가질 때 폴리올을 포함하는 수용성 세탁용 시트의 용해도 개선에 효과적일 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 적은 양의 제형화제를 포함하면서도 대량생산이 가능한 수용성 세탁용 시트를 제공한다. 상기 수용성 세탁용 시트는 25℃, 500N zwicki, Zwick Roell 측정기기 기준으로 0.79 내지 3.8 kgf/cｍ２의 인장강도를 가질 수 있다. 적은 양의 제형화제로 만들어진 세탁용 시트는 형태유지가 곤란하거나, 대량 생산 시에 이형지에서 분리되면서 롤형태로 감길 때 쉽게 끊어질 우려가 생길 수 있는데, 상기 인장강도를 갖는 본 발명의 세탁용 시트는 롤형태로 감길 때 쉽게 끊어지지 않아 대량생산에 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 세탁용 시트는 세탁용 세정성분, 수용성 필름 형성 고분자, 폴리올 및 알칼리빌더를 포함하여 형성되며,
상기 세탁용 세정성분은 건조후 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 30 내지 60 중량% 포함되고,
상기 수용성 필름 형성 고분자는 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐알코올계 공중합체이며, 건조후 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 18 내지 38 중량% 포함되고,
상기 폴리올은 건조후 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 5 내지 20 중량% 포함되고,
상기 알칼리 빌더는 건조후 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 1 내지 20 중량% 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 수용성 세탁용 시트는 조제에 필요한 모든 성분들을 용매에 용해시켜 배합액을 제조 후, 용매를 증발시켜 제조될 수 있다. 상기 용매는 일반적으로 업계에 사용될 수 있는 용매를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 물(water)일 수 있다.
본 발명에 따른 수용성 세탁용 시트는 본 실시예의 평가법에 따라 측정한 용해속도가 3분 이내일 수 있으며, 바람직하게는 30초 이내일 수 있다. 본 발명의 놀라운 용해속도로 인해 기존에 알려진 세탁용 시트에 비해 세척력이 더 우수할 수 있다.
본 발명에 따른 세탁용 시트 두께는 1 ㎛ 내지 1 ㎝인 것이 바람직하며, 5 ㎛ 내지 0.5 ㎝인 것이 보다 바람직하고, 50 ㎛ 내지 1.5 mm 인 것이 가장 바람직할 수 있다. 건조된 세탁용 시트의 두께가 1 ㎛ 미만이면 유효성분의 담지가 불충분하며, 필름의 강도가 약하고, 원하는 성능을 얻기 힘들며, 건조된 세탁용 시트의 두께가 1 ㎝ 초과하면, 용해가 느려져 세척 성능이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 수용성 세탁용 시트는 버블링 공정을 포함할 수 있으며, 버블링 공정을 통해 수용성 세탁용 시트는 시트 내부 및/또는 시트 표면에 버블을 포함할 수 있다.
본 발명의 세탁용 시트는 본 발명에 따른 1층의 시트 이외에 다른 층의 시트가 적층되어 2층 이상이 일체화된 상태로 사용될 수 있다.
본 발명의 세탁용 시트는 효소, 표백제, 표백 활성화제 등의 세탁 보조 성분을 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 세탁 보조 성분은 과립(granule)형태로 제조되어 시트 내부 및/또는 시트 표면에 포함될 수 있다.
본 발명의 수용성 세탁용 시트는 알칼리 빌더와 PVA 간 반응을 억제할 수 있고, 알칼리 빌더 기능 유지 및 PVA 변성 최소화를 기대할 수 있어, 세척력이 우수하다.
본 발명의 세탁용 시트는 저장 안정성이 우수하고, 형태 유지력이 우수하다.
또한, 적은 양의 제형화제를 사용하면서도 세탁 시트의 인장강도가 우수하고 대량생산이 용이한 물에 녹는 세탁용 시트를 제공한다.
본 발명의 세탁용 시트는 용해성이 우수하며, 세정성분이 세탁수에 빠르게 풀어짐으로 인해 세척력이 우수하다.
도 1 및 2는 녹는 시트 제형화 평가 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1은 건조 후, 이형지에서 들러붙은 모습을 보여주고, 도 2는 건조 후 이형지에서 탈리 시, 시트가 끊어지는 모습을 보여준다.
도 3a는 솔비톨을 첨가하지 않았을 때 제조직후와 상온에서 4주 보관한 후 소다회의 함량의 변화를 보여주는 결과이다. 4주 경과 후 함량에 차이가 있었다.(비교예 1) 도 3b은 본 발명의 실시예 8에 따라 제작된 수용성 시트의 보관안정성 개선 여부를 확인한 결과이다. 제조 직후와 상온에서 4주 보관 후 확인한 결과로, 솔비톨의 첨가로 소다회(탄산나트륨) 분해를 방지할 수 있음을 확인하였다. 도 3c는 sorbitol 함량에 따른 시트의 안정성 향상 결과를 보여준다.
도 4는 Sorbitol 유무에 따른 세척력 비교 결과를 보여준다. 솔비톨 미포함 시트는 4주 후 세척력이 현저히 떨어짐을 알 수 있다.
4주 경시 보관 안정성 비교 결과를 나타낸다.
도 5는 솔비톨을 포함한 시트의 용해도를 평가한 결과를 보여준다. 상단은 솔비톨을 포함하지 않은 시트이고, 하단은 솔비톨을 포함하는 시트이다.
도 6은 녹는 시트의 세척력 평가 결과를 보여준다.
IR 그래프의 세로축은 transmittance % 로 나타내고, 가로축은 wavenumbers (cm-1)로 나타냈다.
도 3a는 솔비톨을 첨가하지 않았을 때 제조직후와 상온에서 4주 보관한 후 소다회의 함량의 변화를 보여주는 결과이다. 4주 경과 후 함량에 차이가 있었다.(비교예 1) 도 3b은 본 발명의 실시예 8에 따라 제작된 수용성 시트의 보관안정성 개선 여부를 확인한 결과이다. 제조 직후와 상온에서 4주 보관 후 확인한 결과로, 솔비톨의 첨가로 소다회(탄산나트륨) 분해를 방지할 수 있음을 확인하였다. 도 3c는 sorbitol 함량에 따른 시트의 안정성 향상 결과를 보여준다.
도 4는 Sorbitol 유무에 따른 세척력 비교 결과를 보여준다. 솔비톨 미포함 시트는 4주 후 세척력이 현저히 떨어짐을 알 수 있다.
4주 경시 보관 안정성 비교 결과를 나타낸다.
도 5는 솔비톨을 포함한 시트의 용해도를 평가한 결과를 보여준다. 상단은 솔비톨을 포함하지 않은 시트이고, 하단은 솔비톨을 포함하는 시트이다.
도 6은 녹는 시트의 세척력 평가 결과를 보여준다.
IR 그래프의 세로축은 transmittance % 로 나타내고, 가로축은 wavenumbers (cm-1)로 나타냈다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에 사용된 온도는 특별한 언급이 없는 한 ℃를 의미한다. 하기 실시예에 사용된 PVA는 JAPAN VAM & POVAL CO.,LTD의 JR-05제품을 사용하였다. 검화도는 72%이고, 중합도는 500 이다. 그 외에 사용한 다른 성분들은 상용화된 성분들로 원료 업체로부터 구입하여 사용하였다.
<솔비톨을 포함하는 녹는 시트 제조>
배합액의 제조는 60℃의 물에 수용성 필름 형성 고분자인 제형화제 -> 폴리올 -> 세정성분 -> 세정보조성분 -> 기타 순으로 투입하되, 각 투입 단계에서 투입물이 완전히 용해될 때까지 180RPM으로 교반한다. 이 때 물의 양은 제형화제 + polyol + 세정성분 + 세정보조성분 + 기타 합과 동일하다. (50% 수용액으로 제조)
제형화 방법에서는 배합액을 15X25cm 크기, 1.5mm 두께로 닥터블레이드로 시트 형태 만들어 125℃ 건조 오븐에서 12분 건조하여 만들었다.
<수용성 세탁용 시트의 제형화 평가>
하기 방법에 의해서 평가한다.
제조 후 도 1 및 도 2와 같은 현상이 일어나는지 관찰한다. 즉, 제조 후 이형지에서 들러붙어 탈리가 되지 않는지 관찰하고, 다음으로 건조 후 이형지에서 탈리 시 시트가 끊어지지 않는지 관찰한다.
20℃, 30%의 항온 항습실에서 평가 진행하였으며, 5회 반복 제조 시, 모든 현상이 관찰되지 않으면 good, 도 1만 관찰되면 poor, 도 1 및 2 모두 관찰되면 very poor로 나타냈다.
하기 실험결과에서 확인할 수 있듯이, 제형화제 대신 폴리올을 첨가하여 세탁용 시트를 제조하더라도 제형화가 가능함을 확인하였다.
<IR 을 통한 경시 안정성 평가>
PVA로 제조된 수용성 세탁시트는 시간이 경과할수록 PVA의 분해로 세정성분 및 세정보조성분의 분해를 촉진하게 되는 문제가 있고, 폴리올을 더 포함하여 보관 안정성이 개선되었는지 여부를 확인하였다.
50% 수용액으로 제조된 하기 조성을 갖는 세탁용 시트의 배합액으로 IR 스펙트럼을 확인하였다.
제조 직후 IR을 측정하고, 4주 보관(20℃, 30%, 재질이 PET16+LLDPE55 인 포장물 내 보관) 후 IR 재측정하였다 (사용기기 PerkinElmer ultra two, 온도 20℃, 습도 30% 항온항습실)
1410, 1450cm-1에서 변화하는 모양을 관찰하였다. 이 peak는 Na2CO3에서 CO3 2-에 해당하는 것이다. 보관 과정에서 접촉하는 열과 수분에 의해 Na2CO3 + H2O -> 2NaOH +CO2의 반응이 진행된다면 CO3 2-가 소모되므로, 이에 해당하는 1410, 1450cm-1의 크기가 줄어든 것으로 생각된다.
솔비톨이 존재할 시, 알칼리빌더인 Na2CO3의 감소를 지연시킬 수 있었다.
이러한 결과를 통해 세척력 개선 효과가 우수함을 알 수 있었다.
<폴리올(소비톨)을 이용해 성능을 개선한 녹는 시트>
하기 조성을 갖는 세탁용 시트를 제조하여 평가하였다.
| 비교예 1 | 비교예 2 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | |
| 제형화제(PVA) | 40 | 37 | 35 | 30 | 25 | 23 | 20 | 17 | 15 | 10 |
| Sorbitol | - | 3 | 5 | 10 | 15 | 17 | 20 | 23 | 25 | 30 |
| 세정성분(SLS) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| 빌더 (Na2CO3) | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| 효소 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 기타(향 등) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 총합 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
| 제형화 | Good | Good | Good | Good | Good | Good | Good | Good | Poor | Poor |
| 대량 생산성 | Good | Good | Good | Good | Good | Good | Poor | Very Poor | Very Poor | Very Poor |
| 보관 안정성 | Fair | Fair | Good | Very Good | Very Good | Very Good | Very Good | Very Good | Very Good | - |
| 용해속도 | Fair | Poor | Good | Good | Very Good | Very Good | Very Good | Very Good | Very Good | - |
하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 다양한 종류의 폴리올로 실험을 진행하였다.
| 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | |
| 제형화제(PVA) | 25 | 25 | 25 |
| 폴리올 | 15 | 15 | 15 |
| 세정성분(SLS) | 50 | 50 | 50 |
| 빌더 (Na2CO3) | 7 | 7 | 7 |
| 효소 | 2 | 2 | 2 |
| 기타(향 등) | 1 | 1 | 1 |
| 총합 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
| 제형화 | Good | Good | Good |
| 비고 | Erythritol 적용 | Xylitol 적용 | Sorbitol 적용 |
폴리올로 솔비톨, 에리스리톨, 및 자일리톨을 사용하여 제조한 시트는 모두 제형화가 용이하였고, 솔비톨과 유사한 효과를 보임을 확인하였다.
Polyol 사용 시, 제형화제의 함량을 시트 총 중량 대비 최대 23%까지 감소하여 시트 내 제형화제의 함량을 줄이더라도 시트로 제조하기 용이하였다.
Sorbitol 함량이 최대 20중량% 미만이고, 인장강도가 0.79~3.87 kgf/cm2일 때, 시트의 대량 생산능이 우수하였고, Sorbitol 함량이 전체 시트의 10중량%~20중량% 일 때 용해도가 개선됨을 확인하였다.
[평가결과3] 시트 보관 기간에 따른 세척력 변화 (솔비톨 적용 VS 솔비톨 미적용)(보관조건 20℃, 30% 습도)
비교예 1과 실시예 3을 이용한 시트의 제조 직후 및 4주 보관 후 시트의 세척력을 비교하였고, 결과를 도 4에 나타냈다.
세척력은 하기와 같은 방법으로 평가하였다.
1. Terg-o-tometer, 물 1L, 수온 20℃, 경도 50ppm
2. 사용 오염포: 일본습식오염포(116, 2장/L),
3. 사용 샘플량: 표준사용량 0.09g/L
4. 오염포와 샘플의 정해진 양을 1L 물에 투입 후, 10분 교반 평가. (각각의 오염포 따로 평가)
5. 색차계를 사용하여 변화된 각 오염포의 Wb 값 측정 후, harris 식을 이용하여 세척력 계산.
6. 제조 직후의 세척력을 100으로 환산하여 변화 확인.
* 보관 샘플은 4주, 재질이 PET16+LLDPE55 인 포장물 내 보관.
도 4를 참고하면, 실시예 3의 솔비톨을 15 중량% 포함하는 시트는 4주 보관 후에도 최초 제조 당시의 세척력을 그대로 유지하지만, 솔비톨을 포함하지 않는 시트는 세척력이 약 40% 정도 감소하는 결과를 보였다.
Sorbitiol 적용 시, 보관 안정성의 강화를 통해 소다회(탄산나트륨)의 분해에 의한 세척력 저하를 방지하여, 제조 직후와 상온 보관 후의 세척력의 차이가 없는 것으로 이해되었으나, 이러한 이론에 제한되어 본 발명을 해석하지는 않는다.
<녹는 시트 용해 속도 평가 방법>
[평가방법]
본 명세서 내의 실시예 및 비교예로 만들어진 샘플을 6x6x0.12cm3로 준비하고, 온도 20℃, 습도 30%의 항온항습실에서 25℃도 물을 준비 후, 25cm X 30cm 의 네모난 수조에 수면 높이 5cm로 물을 채운다.
샘플을 수면에 띄우고 교반 없이 용해될 때까지 5회 반복 평균시간을 측정하였다. 용해 도달 시간이 30초 이내 Very Good, 30초~3분 Good, 3분~5분 fair, 5분~10분 Poor, 10분 이상 Very Poor로 나타냈다.
* 용해의 판단 기준: 75um 필터로 여과하였을 때, 여과되지 않은 잔여 세제의 무게가 전체 세제 무게의 5% 미만일 때 용해되었다 판단하였다.
비교예 1과 실시예3 의 결과를 도 5에 나타냈다. Polyol 사용 시, 용해 속도가 현저하게 증가하였다. 도 5의 상단은 비교예 1의 시트의 용해속도를 보여주는 그림이고, 하단은 실시예 3의 시트의 용해속도를 보여주는 그림이다.
<세탁용 시트 대량 생산성 평가 방법 및 기준>
[대량 생산성 평가방법]
1.
공장에서 제품 건조 후, 이형지에서 분리될 때 끊김이 없는지 확인하였다.
2.
배합액 800kg 건조 기준, 끊김없이 rewinder에 감기면 good, Rewinder 과정 중 끊기면 poor, Rewinder에 과정 전 끊기면 very poor
[인장강도 평가방법]
1)
가로 20mm, 세로 60 mm, 두께가 1.2 mm 인 샘플을 준비
2) 500N zwicki; Zwick Roell 를 사용하여 20℃, 습도 30%인 항온항습실에서 인장강도 측정
3) Grip 간 거리를 25mm 로 하여 샘플은 고정 시킨 후, 500mm/min 의 speed 로 샘플이 끊어질 때까지 움직여 인장강도 측정하였다.
[실험결과]
| 솔비톨 함량 | 인장강도(kgf/cｍ２) | 대량 생산성 평가 |
| 0%(비교예 1) | 2.805 | Good |
| 10%(실시예 2) | 1.890 | Good |
| 15%(실시예 3) | 1.595 | Good |
| 20%(비교예 3) | 0.825 | Poor |
1.
3회 측정 후, 평균값을 기재함.
2.
Sorbitol 의 함량이 증가할 수록 인장강도는 낮아지는 추세를 보이며, 20% 함량부터 인장강도가 드라마틱하게 감소하는 경향이 보임.
3.
20% 이하의 함량에서 rewinder 과정 도중 끊어지는 현상없이 대량생산이 용이할 수 있었다. Sorbitol 20% 초과 시, rewinder 공정 전, 시트의 분리 과정에서 끊겨 생산 자체가 불가하였다.
<녹는 시트 유효 성분 증가 및 세척력 평가>
Sorbitol의 사용 시, 제형화제의 양을 적게 사용하여도 제형화가 가능하며, 보관안정성 및 용해도가 개선됨을 확인하였다. 따라서 소비톨을 이용하여 유효 성분의 비율 변화, 증량 가능성 및 그에 따른 세척력 변화를 확인하였다.
| 비교예1 | 비교예 7 | 실시예8 | 실시예9 | 실시예10 | 비교예 8 | |
| 제형화제(PVA) | 40 | 45 | 20 | 20 | 20 | 18 |
| Sorbitol | - | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 세정성분(SLS) | 50 | 30 | 50 | 52 | 54 | 54 |
| 빌더 (Na2CO3) | 7 | 7 | 12 | 10 | 8 | 10 |
| 효소 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 기타(향 등 세정력에 영향 X) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 총합 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
| 세정성분과 세정보조성분의 총함량 변화 | -20 | +5 | +5 | +5 | +7 | |
| 제형화 | Good | Good | Good | Good | Good | Poor |
| 용해도 | Fair | Poor | Very Good | Very Good | Very Good | Very Good |
| 보관 안정성 | Fair | Fair | Very Good | Very Good | Very Good | Very Good |
| 세척력 | - | 비교예 1대비 감소 | 비교예 1 대비 최대 약 30% 증가 | 비교예 1 대비 최대 약 30% 증가 | 비교예 1 대비 최대 약 30% 증가 | 비교예 1 대비 최대 약 30% 증가 |
[세척력 변화 확인]
1. Terg-o-tometer, 물 1L, 수온 20℃, 경도 50ppm
2. 사용 오염포: 일본습식오염포(JIS, 8장/L), w-20D(20D, 8장/L), empa-116(116, 2장/L), empa-117(117, 2장/L)
3. 사용 샘플량: 표준사용량 0.09g/L
4. 오염포와 샘플의 정해진 양을 1L 물에 투입 후, 10분 교반 평가. (각각의 오염포 따로 평가)
5. 색차계를 사용하여 변화된 각 오염포의 Wb 값 측정 후, harris 식으로 세척력 계산.
유효 성분 증가 시, 모든 오염에서 기존 제품 대비 약 10% 이상의 세척력 증가를 보이며, 특히 단백질 오염(116/117)에서 약 30% 증가된 세척력 증가를 보였다. 그 결과는 도 6에 나타냈다.
<염화나트륨과 폴리올을 함께 포함하는 수용성 세탁 시트의 용해도 평가>
| 실시예11 | |
| 제형화제(PVA) | 31 |
| Polyol (솔비톨) | 4.5 |
| 염화물 (염화나트륨) | 4.5 |
| 세정성분 (SLS) | 50 |
| 세정보조성분(빌더, 효소 등) | 9 |
| 기타(향 등) | 1 |
| 총합 | 100.0 |
| 제형화 | Good |
| 용해속도 | Very Good |
솔비톨과 염화나트륨을 함께 사용 시, 용해속도가 크게 개선되는 현상을 보였다.
Claims (14)
- 세탁용 세정성분, 수용성 필름 형성 고분자, 및 알칼리빌더를 포함하여 형성된 수용성 세탁용 시트에 있어서,
상기 세탁용 시트는 폴리올을 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트. - 제1항에 있어서, 상기 세정성분은 탄소수 8-18의 알킬설페이트 알칼리 금속염인 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트.
- 제2항에 있어서, 상기 세정성분은 α-올레핀 설포네이트, 소듐 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate), 소듐 라우릴 에톡실레이티드 설페이트(sodium lauryl ethoxylated sulfate), sec-알칸 설포네이트(secondary alkanesulfonate) 및 메틸 에스테르 설포네이트(methyl ester sulfonate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 수용성 세탁용 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 수용성 필름 형성 고분자는 폴리비닐알코올, 또는 폴리비닐알코올계 공중합체를 포함하는 수용성 세탁용 시트.
- 제4항에 있어서, 상기 폴리비닐알코올 또는 폴리비닐알코올계 공중합체는 수평균 분자량이 10,000 내지 100,000 이며, 검화도는 65 내지 95%인 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 수용성 필름 형성 고분자는 건조후 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 18 내지 38 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 세정성분은 건조 후 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 30 내지 60 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 알칼리빌더는 수산화 나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 메타규산나트륨, 알칼리 규산 나트륨, 중성 규산 나트륨, 트리폴리 인산나트륨, 피로인산 나트륨, 붕산 나트륨, 알루미노규산나트륨, 세스키탄산나트륨, 모노에탄올아민(MEA), 및 트리에탄올아민(TEA)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리올은 에리스리톨, 자일리톨, 만니톨, 아라비톨, 및 솔비톨로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리올은 건조된 수용성 세탁용 시트 총 중량 대비 10 내지 20 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 수용성 세탁용 시트는 염화나트륨, 염화마그네슘, 염화칼륨, 및 염화칼슘으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 염화물을 더 포함하는 수용성 세탁용 시트.
- 제11항에 있어서, 상기 염화물은 염화나트륨인 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트.
- 제11항에 있어서, 상기 염화물은 수용성 세탁용 시트의 건조 후 총 중량 대비 3 내지 7 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 수용성 세탁용 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 수용성 세탁용 시트는 25℃, 500N zwicki, Zwick Roell 측정기기 기준으로 0.79~3.8 kgf/cｍ２의 인장강도를 갖는 수용성 세탁용 시트.
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