KR20230130362A - 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법 - Google Patents

친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계면활성제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성세제 대비 동등 또는 그 이상의 우수한 세척력을 발휘할 수 있는 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법에 대하여 개시한다.
이 결과, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물은 표백제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 색소계 오염물에 대한 세탁 효과가 우수하고, 표백제에 의한 단백질 오염물의 세척력 저하가 일어나지 않는다.

Description

친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법{ECO-FRIENDLY DETERGENT COMPOSITION AND MANUFACTRUING METHOD OF ECO-FRIENDLY DETERGENT POWDER USING THE SAME}
본 발명은 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 세제는 흡착, 습윤, 계면장력 저하, 유화, 가용화, 분산 등의 복잡한 물리적 및 화학적 작용에 의하여 물체 표면에 부착된 오염물질을 제거하기 위해 사용되는 혼합물질을 의미하고, 국내외에서 세제의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
이러한 세제는 꾸준히 발전하여 현재 다양한 유형의 세제가 판매되고 있지만, 그 중에서도 세정력이 높은 세제가 널리 사용되고 있다.
그러나, 종래의 세제는 계면활성제를 주 원료로 포함하고 있다. 이러한 계면활성제는 미생물 분해가 어려워 환경오염 문제를 유발할 뿐만 아니라, 거품 헹굼에 따른 물 소비를 증가시키는 요인으로 작용하며, 잔류 세제 또는 세제 접촉에 의한 피부 손상을 일으키는 문제가 있다.
이에 따라, 천연유래 계면활성제 또는 계면활성제가 포함되지 않는 세제가 개발되고는 있지만, 기존 세제 대비 세탁성능이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 환경 오염을 유발하지 않으면서도, 기존의 합성 세제의 세정력에 견줄만한 세정력을 나타내는 친환경 천연 세제 조성물에 대한 요구가 높아지고 있는 상황이다.
(선행 특허문헌)
(특허문헌 1) KR 공개특허공보 제10-2007-0022437호(2007.02.27. 공개)
본 발명의 목적은 계면활성제가 첨가되지 않으면서도 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제 대비 동등 이상의 세척력을 발휘할 수 있는 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법을 제공하는 것이다.
아울러, 본 발명의 목적은 표백제가 첨가되지 않으면서도 표백제가 첨가된 상용 세제 대비 동등 이상의 세척력을 갖는 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 계면활성제가 첨가되지 않아 피부 독성이 없고, 생분해성이 우수할 뿐만 아니라 세탁시 헹굼수가 절약되기 때문에 수질 환경과 물 사용량 저감에 기여할 수 있는 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 계면활성제가 첨가되지 않아 피부 독성이 없고, 생분해성이 우수할 뿐만 아니라 세탁시 헹굼수가 절약되기 때문에 수질 환경과 물 사용량 저감에 기여할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 계면활성제가 첨가되지 않으므로, 기존의 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제에 비하여 물 사용량을 현저히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 계면활성제 없이 천연 물질만을 사용한 세제이므로 수질 오염을 미연에 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 세탁기의 헹굼 행정을 줄일 수 있어 소비전력 감소로 에너지 저감 효과를 발휘할 수 있으며, 기존 합성 세제 대비 우수한 탈취성을 발휘한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물은, 수용성 유리 조성물 30 ~ 70 중량%, 탄산나트륨 1 ~ 20 중량%, 과탄산나트륨 1 ~ 10 중량%, 탄산수소나트륨 1 ~ 10 중량%. 효소 1 ~ 10 중량%, 구연산 1 ~ 20 중량%, 염화나트륨 1 ~ 5 중량%, 폴리비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%, 전분 0.5 ~ 5 중량% 및 밀가루 0.5 ~ 5 중량%를 포함한다.
본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 계면활성제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성세제 대비 동등 또는 그 이상의 우수한 세척력을 발휘한다.
이 결과, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 표백제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 색소계 오염물에 대한 세탁 효과가 우수하고, 표백제에 의한 단백질 오염물의 세척력 저하가 일어나지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 계면활성제가 첨가되지 않으므로, 기존의 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제에 비하여 물 사용량을 현저히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 계면활성제 없이 천연 물질만을 사용한 세제이므로 수질 오염을 미연에 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법은 세탁기의 헹굼 행정을 줄일 수 있어 소비전력 감소로 에너지 저감 효과를 발휘할 수 있으며, 기존 합성 세제 대비 우수한 탈취성을 발휘한다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 알칼리 이온(OH-)에 의한 오구의 세탁 메커니즘을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물 및 이를 이용한 친환경 세제 분말 제조 방법을 설명하도록 한다.
<친환경 세제 조성물>
본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 계면활성제가 첨가되지 않으면서도 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제 대비 동등 이상의 세척력을 갖는다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 표백제가 첨가되지 않으면서도 표백제가 첨가된 상용 세제 대비 동등 이상의 세척력을 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 계면활성제가 첨가되지 않아 피부 독성이 없고, 생분해성이 우수할 뿐만 아니라 세탁시 헹굼수가 절약되기 때문에 수질 환경과 물 사용량 저감에 기여할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 기존 합성 세제의 주성분인 계면활성제가 첨가되지 않는다.
일반적으로, 계면활성제는 생분해성이 매우 낮아, 하천에 방류되었을 때, 미생물에 의해 분해되기 어렵고, 하천 표면에 거품을 발생시켜 공기 중의 산소 공급을 차단시켜 하천의 자연 정화활동을 방해한다. 또한, 계면활성제가 첨가된 합성 세제는 많은 양의 거품을 발생시키기 때문에 세탁시에 헹굼수를 다량으로 필요로 하기 때문에 물 사용량을 증가시키는 요인으로 작용한다.
이와 달리, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 기존의 계면활성제가 첨가된 합성 세제 대비 동등 이상의 세탁 성능을 가지면서도, 계면활성제가 첨가되어 있지 않아 수질오염을 일으키지 않으며, 물 사용량을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 피부 접촉에 의한 피부 손상 문제도 발생하지 않는다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은, 수용성 유리 조성물 30 ~ 70 중량%, 탄산나트륨 1 ~ 20 중량%, 과탄산나트륨 1 ~ 10 중량%, 탄산수소나트륨 1 ~ 10 중량%. 효소 1 ~ 10 중량%, 구연산 1 ~ 20 중량%, 염화나트륨 1 ~ 5 중량%, 폴리비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%, 전분 0.5 ~ 5 중량% 및 밀가루 0.5 ~ 5 중량%를 포함한다.
여기서, 상기 수용성 유리 조성물 및 상기 탄산나트륨은 2 : 1 ~ 7 : 1의 중량비로 첨가될 수 있고, 상기 수용성 유리 조성물 및 상기 구연산은 5 : 1 ~ 10 : 1의 중량비로 첨가될 수 있다.
아울러, 수용성 유리 조성물은 알칼리성 실리케이트 유리인 것이 바람직하다.
보다 구체적으로. 알칼리성 실리케이트 유리는 SiO2 30 ~ 70 중량%, Al2O3 1 ~ 10 중량%, Na2O 5 ~ 30 중량%, K2O 5 ~ 30 중량%, MgO 1 ~ 20 중량% 및 CaO 1 ~ 20 중량%를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 효소는 단백질 분해효소, 지질 분해효소, 탄수화물 분해효소 및 셀룰로오스 분해효소 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 상기 전분은 감자 전분, 옥수수 전분 및 고구마 전분 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 계면활성제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 기존 석유계 계면활성제가 첨가된 합성세제 대비 동등 또는 그 이상의 우수한 세척력을 발휘한다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 표백제가 첨가되지 않음에도 불구하고, 색소계 오염물에 대한 세탁 효과가 우수하고, 표백제에 의한 단백질 오염물의 세척력 저하가 일어나지 않는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 계면활성제가 첨가되지 않으므로, 기존의 석유계 계면활성제가 첨가된 합성 세제에 비하여 물 사용량을 현저히 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 계면활성제 없이 천연 물질만을 사용한 세제이므로 수질 오염을 미연에 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 세탁기의 헹굼 행정을 줄일 수 있어 소비전력 감소로 에너지 저감 효과를 발휘할 수 있으며, 기존 합성 세제 대비 우수한 탈취성을 발휘한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물의 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
수용성 유리 조성물
수용성 유리 조성물은 친환경 세제 조성물의 주 성분으로서, 세탁 성능을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 수용성 유리 조성물은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 30 ~ 70 중량%로 포함된다.
상기 수용성 유리 조성물이 30 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 실리케이트계 이온에 의한 세탁 및 표백 성능 향상 효과를 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 수용성 유리 조성물이 70 중량%를 초과할 경우에는 색소류 및 단백질류의 세척력은 향상되나, 상대적으로 효소의 함량이 낮아지는데 기인하여 코코아 및 단백질류 세척력이 저하될 우려가 있다.
여기서, 수용성 유리 조성물로는 알칼리성 보로실리케이트 유리(Alkali borosilicate glass)를 이용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 알칼리성 보로실리케이트 유리는 B2O3 50 ~ 85 중량%, SiO2 1 ~ 15 중량%, Na2O 및 K2O 합산으로 5 ~ 50 중량%를 포함한다.
알칼리성 실리케이트 유리는 자연에서 쉽게 찾아 볼 수 있는 미네랄 성분(Na+, K+, Ca2+, Mg2+)과 실리케이트 성분 (Si-O)을 기반으로 고온에서 용융시켜 만든 유리 소재이다. 상기 알칼리성 실리케이트 유리를 물에 첨가 하였을 때, 상기 소재가 쉽게 용해되어 다량의 Na+, K+, OH-, Si(OH)4 -이온들이 용출될 수 있다. 이렇게 생성된 OH- 이온 용출이 증가하면서 세탁수의 pH가 올라가고, 이에 따라 세탁수는 알칼리성을 가지면서 섬유 속 오구들을 분해 시킨다.
강한 알칼리 성분은 동물성 기름과 단백질을 쉽게 분해한다. 따라서, 강한 알칼리 성분은 옷감 속에 붙은 때를 녹일 수 있고, 이러한 세탁 원리는 합성 세제의 세탁 원리와 크게 다르지 않다. OH- 이온은 주로 불용성 물질(단백질, 피지 등)인 섬유 속 오구들을 수용성 물질로 분해시키고 이를 물에 용해시킨다. OH- 이온의 용출은 물을 알칼리성으로 만드는데, 일반적으로 물이 알칼리성을 띄면, 물의 계면장력이 낮아지고, 섬유와 오구의 제타 전위를 증가시켜 오구가 쉽게 제거되고 재오염이 방지되어 세척력이 극대화된다.
용출된 OH-이온과 Si(OH)4 -이온은 특히 단백질과 지질 오구의 세척에 강점을 보인다. 일상 생활에서 발생하는 오염의 70~80%가 단백질 성분을 포함하고 있기 때문에, 단백질 오염 세척 성능은 매우 중요한 세탁 성능 평가 지표이다. 용출된 OH-의 증가는 세탁수의 pH를 증가시키고, 이에 따라 세탁수의 pH는 대체적으로 산성(pH4 ~ pH6)에 해당하는 단백질 등전점에서 벗어나게 되면서 단백질을 불안정하게 만들고, 용출 이온들이 단백질을 분해시켜 오염을 제거한다.
도 1을 참조하면, 알칼리 이온(OH-)에 의한 오구의 세탁 메커니즘이 개략적으로 도시되어 있다.
상기 알칼리성 실리케이트는 수용액 내에서 용출시킨 액상 형태, 유리 벌크를 분쇄한 파우더 형태 및 태블릿 형태 등 다양한 형태로 제작이 가능하다.
탄산나트륨 및 탄산수소나트륨(베이킹소다)
탄산나트륨과 탄산수소나트륨은 물에 녹아 알칼리 이온/수산기 이온(OH-)을 생성시켜 용액의 pH를 증가시키고, 오염물질의 깊숙한 곳까지 침투해 세척력을 향상시킬 뿐만 아니라, 살균 작용 및 표백 작용을 수행한다.
상기 탄산나트륨 본 발명의 친환셩 세제 조성물 전체 중량의 1~20 중량%로 포함되고, 상기 탄산수소나트륨은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 1 ~ 10 중량%의 함량비로 포함된다.
상기 탄산나트륨과 탄산수소나트륨이 최소 함량 미만으로 첨가될 경우에는 살균 작용 및 표백 작용을 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄산나트륨과 탄산수소나트륨이 최대 함량을 초과하여 다량 첨가될 경우에는 OH- 이온의 농도가 높아지는데 기인하여 색소 성분의 변색을 유발할 수 있다.
염화나트륨(소금)
염화나트륨은 천연식품으로서 부패방지(방부제) 해독, 살균, 냄새제거, 동결방지, 피부보호제 등의 역할을 하는데, 특히 천연 제습제로써, 습기에 취약한 분말 세제의 케이킹(caking) 방지제로서 사용된다.
염화나트륨은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 1 ~ 5 중량%의 함량비로 첨가된다. 염화나트륨이 1 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 케이킹 방지제로서의 기능을 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 염화나트륨이 5 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 더 이상의 효과 상승 없이 제조비용만을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
효소
효소는 고착화된 단백질과 같은 산화된 얼룩을 제거하는데 효과적이다. 이러한 효소로는 프로테아제, 리파아제, 셀룰라아제 및 아밀라아제 중 선택된 1종 이상이 첨가된다.
표 1은 각 효소의 기능을 정리하여 나타낸 것이다.
효소명 주요 분해 물질
프로테아제 단백질계 분해 (피지, 땀, 혈액 등)
리파아제 지방성분 분해 (식용유, 버터, 등)
아밀라아제 전분계 성분 분해 (밥, 감자, 파스타 등)
셀룰라아제 섬유 표면 정리
표 1에 기재한 것처럼, 프로테아제는 고착화된 단백질과 같은 산화된 얼룩을 제거하는데 효과적이고, 리파아제는 지방성분을 분해시켜 제거하는데 효과적이다. 아울러, 아밀라아제는 전분계 성분을 분해시켜 제거하는데 효과적이고, 셀룰라아제는 섬유 표면을 정리하는데 효과적이다.
이러한 효소는 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 1 ~ 10 중량%의 함량비로 첨가된다. 효소의 첨가량이 1 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 고착화된 단백질과 같은 산화된 얼룩을 제거하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 효소의 첨가량이 10 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 코코아 및 단백질류 세척력은 향상되나, 상대적으로 수용성 유리 조성물의 함량이 낮아지는데 기인하여 색소류 및 단백질류의 세척력이 저하될 우려가 있다.
전분
전분은 분자 상호 간의 강한 결합에 의해 규칙적인 미셀(micelle) 구조로 이루어져 있다. 이러한 전분에 물을 첨가하고 가열하면, 미셀 구조 내에 물 분자가 스며들게 되고, 전분 입자 사이의 거리가 점차 멀어져 팽창되고, 미셀 구조가 흐트러지는 호화가 진행된다. 즉, 전분의 팽창으로 인해 오염물질과 접촉할 수 있는 표면적이 넓어져서 세제의 세정력이 향상된다. 이를 위해, 전분은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 0.5 ~ 5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
밀가루
밀가루는 친유성기와 친수성기를 동시에 가진 계면활성제는 아니지만, 밀가루가 가진 다공성 성질에 의해 흡착 과정을 거쳐 세척 능력을 가지게 된다. 즉, 밀가루에 있는 전분, 단백질이 일종의 탄화수소 물질인 친유기 역할을 하기 때문에 흡착된 기름이 밀가루에 잘 달라붙게 되어 더 효과적인 세척이 이루어질 수 있다.
이를 위해, 밀가루는 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 0.5 ~ 5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 조성물은 전분 및 밀가루를 동시에 사용함으로써, 전분의 팽창에 의해 오염물질, 예를 들어 기름때와의 접촉 면적이 증가하고, 밀가루의 다공성 성질에 의해 기름이 흡착됨으로써, 밀가루 또는 전분 중 어느 하나만을 사용하는 경우에 비해 세정력이 현저히 향상될 수 있다.
폴리비닐알콜
폴리비닐알콜은 세제의 형상을 유지해주는 제형제이자, 내수성이 약한 유리의 상태 변화를 위해 첨가한다.
폴리비닐알콜은 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물 전체 중량의 0.5 ~ 5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 폴리비닐알콜이 0.5 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 그 첨가량이 너무 적어 제형제로서의 기능을 제대로 발휘하기 어렵다. 반대로, 폴리비닐알콜이 5 중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 더 이상의 효과 없이 제조비용만을 증가시키는 요인으로 작용할 수 있으므로, 경제적이지 못하다.
과탄산나트륨
본 발명의 조성물에 첨가되는 과탄산나트륨은 표백세탁에 도움을 주기 위해 첨가된다. 과탄산나트륨은 물과 만나면 과산화수소와 활성산소를 발생시킨다. 이에 따라, 과탄산나트륨은 표백 성능과 세척력을 증대시킨다. 과산화수소는 알칼리 매체에 의해 활성 중간체 과산화수소 음이온으로 전환된다. 이때 생성되는 산소자유기 음이온(perhydroxyl anion)은 표백오염과 얼룩을 산화시켜 제거한다. 일반적으로 표백제는 섬유에 강하게 부착된 색소와 같은 오염물을 제거하기 위해 사용되는데, 과탄산나트륨에서 나오는 활성산소가 색소의 이중결합을 산화시켜 색을 잃게 만든다. 이를 위해, 본 발명의 조성물은 상기 과탄산나트륨을 1 ~ 10 중량% 포함한다.
구연산
약 산성인 구연산은 세제의 전체적인 pH를 조절하는 pH 조절제로서, 본 발명의 세제 조성물이 물에 녹아 약알칼리성(pH8 ~ 11)을 유지시킬 수 있도록 한다. 또한, 상기 구연산은 세탁 후 남아있을 수 있는 세제를 제거하거나 중화시키는 역할을 하며, 또한 섬유유연제 역할을 대체할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 세제 조성물은 상기 구연산을 1 ~ 20 중량% 포함한다.
상술한 것처럼, 상기 수용성 유리 조성물 및 상기 탄산나트륨은 2 : 1 ~ 7 : 1의 중량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 상기 수용성 유리 조성물 및 상기 구연산은 5 : 1 ~ 10 : 1의 중량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
<친환경 세제 조성물의 제조 방법>
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법은 혼합 단계(S110), 용융 단계(S120), 냉각 단계(S130) 및 분쇄 단계(S140)를 포함한다.
혼합
혼합 단계(S110)에서는 상술한 수용성 유리 조성물을 혼합하고 교반하여 세제 조성물을 형성한다. 상기 수용성 유리 조성물은 상술한 바와 같다.
용융
용융 단계(S120)에서는 세제 조성물을 용융시킨다.
본 단계에서, 용융은 900 ~ 1,400 ℃에서 1 ~ 60분 동안 실시하는 것이 바람직하다. 용융 온도가 900℃ 미만이거나, 용융 시간이 1분 미만일 경우에는 수용성 유리 조성물이 완전히 용용되지 못하여 유리 용융물의 불혼화를 발생시키는 문제가 있다. 반대로, 용융 온도가 1,400℃를 초과하거나, 용융 시간이 60분을 초과할 경우에는 과도한 에너지 및 시간이 필요하므로 경제적이지 못하다.
냉각
냉각 단계(S130)에서는 용융된 세제 조성물을 상온까지 냉각한다.
본 단계에서, 냉각은 노냉(cooling in furnace) 방식으로 수행되는 것이 바람직하다. 공냉 또는 수냉을 적용할 경우에는 내부응력이 심하게 형성되어 경우에 따라서는 크랙이 발생할 수 있는 바, 냉각은 노냉이 바람직하다.
분쇄
분쇄 단계(S140)에서는 냉각된 세제 고형물을 분쇄한다. 이때, 분쇄는 건식 분쇄기를 이용하는 것이 바람직하다.
이러한 분쇄에 의해, 세제 고형물이 미세하게 분쇄되어 친환경 세제 분말이 제조된다. 이러한 친환경 세제 분말은 30㎛ 이하의 평균 직경을 갖는 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이상으로, 본 발명의 실시예에 따른 친환경 세제 분말 제조 방법이 종료될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 친환경 세제 분말 시료 제조
표 2는 실시예 1 ~ 5에 따른 친환경 세제 조성물에 대한 성분 및 이의 성분비를 나타낸 것이다. 이때, 표 3에 기재된 조성을 갖는 친환경 세제 조성물을 전기로에서 1,000℃의 온도로 용융시킨 후, 스테인리스(stainless steel) 강판에 공냉 방식으로 글래스 벌크 형태로 냉각하여 컬릿(cullet) 형태의 세제 고형물을 얻었다. 이후, 세제 고형물을 건식분쇄기(ball mill)로 분쇄한 후, 400메쉬 시브에 통과시켜 친환경 세제 분말을 제조하였다. 여기서, 수용성 유리 조성물로는 B2O3 70wt%, SiO2 8wt%, Na2O 10wt% 및 K2O 12wt%로 조성된 것을 이용하였다.
구분 수용성
유리 조성물		 탄산나트륨 과탄산
나트륨		 탄산수소나트륨 효소 구연산 염화
나트륨		 폴리비닐알콜 전분 밀가루
실시예 1 65 10 5 5 5 7 1 1 0.5 0.5
실시예 2 60 15 5 3 5 9 1 1 0.5 0.5
실시예 3 61 8 7 8 6 7 1 1 0.5 0.5
실시예 4 55 12 7 7 7 9 1 1 0.5 0.5
실시예 5 57 8 7 8 7 10 1 1 0.5 0.5
(단위 : 중량%)
2. 세척력 측정
- 세척력 평가 방법
세척력이란, 세착 세제의 가장 기본적인 기능으로 세제에 의해 옷에 묻은 때(오염 혹은 오구)가 빠지는 정도를 의미한다. 세탁 세제의 세척력을 평가하기 위해서는 실생활에서 쉽게 나타날 수 있는 때를 인공적으로 오염시킨 오염포를 사용하는 것이 일반적이다. 이번 세척력 시험에서는 세탁량 3 kg을 기준으로 제품에 표기된 권장 사용량 만금의 세제를 넣고 아래와 같은 다양한 인공오염포를 통해 세척력을 평가 했다.
사용 오염포 : 습식 인공 오염포(JISC 9606)
해당 오염포는 일본 공업규격 전기 세탁기 규격(JISC 9606) 세탁기 성능시험에 태책된 표준 인공오염포로서, 일상 생활에서 묻을 수 있는 다양한 종류의 물질에 섞여 있는 복합때를 대변할 수 있다. 각 오염원들의 구성은 아래와 같다.
오염포명 : (JISC 9606)
소재 : 면
오염물 : 기름, 단백질, 기타(진흙, 카본블랙)
세척력 평가는 LG 21kg 드럼세탁기로 실시하였다. 세탁 성능 평가는 분광광도계(Minolta, CR-400)을 이용하여 광원 D65를 사용하여 520nm에서 시험포(원포, 세탁포, 오염포)의 앞면과 뒷면 네 곳의 표면 반사율을 측정하여 평균 백색도 값을 구한 후, 하기 식을 통해 세척력을 비교했다.
표 3은 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 3에 따른 시료들에 대한 세척력 측정 결과를 나타낸 것이다. 여기서, 비교예 1 ~ 3에 따른 시료들은 시중에 판매되는 상용 세제 3개를 입수한 것을 이용하였다.
구분 세척력
상용 세제 비교예 1
(T 세제)		 19%
비교예 2
(F 세제)		 23%
비교예 3(P 세제) 25%
본 발명
세제		 실시예 1 35%
실시예 2 33%
실시예 3 35%
실시예 4 37%
실시예 5 34%
상기 표의 세척력 결과에서 보면 알 수 있듯이, 본 발명의 친환경 세제는 계면활성제가 없음에도 불구하고, 상용세제 대비 세척력 우위를 나타냈다. 기름, 단백질, 입자성 오구가 포함된 복합때에 대한 세척력 이외에도 본 발명의 친환경 세제는 조성에 따라 특정 오구들의 세척력을 증가 혹은 감소시킬 수 있다.
위의 실험 결과를 토대로, 친환경 세제 분말 시료들의 경우, 각 성분 및 이들의 성분비를 제어함에 따라, 특정 오구에 특화된 세제의 개발이 가능하다는 것을 입증하였다.
3. 피부자극 및 독성 테스트
(1) 피부 자극 테스트
본 발명에 따른 세제 조성물의 친환경성을 평가하기 위해, 피부 자극평가를 진행 했다. 시험은 한국의류시험연구원에서 진행 했으며, 피부 패치 시험 방식을 이용 했고 시험방법은 다음과 같다.
- 시험방법
1) 시험편의 준비 : 시험 시료를 표준사용량 비율로 희석한 후, 표준면포(ISO 105-F02)를 침지 후 사용한다.
2) 건강한 성인 20명을 대상으로 하여 시험편을 팔의 전박부에 직접 24시간 동안 부착한다.
3) 부착포 제거후 육안 판정을 하고, 뚜렷한 변화가 없는 경우에 패치 부위의 피부 레플리카를 제작한다.
4) 현미경하에서 피부 레플리카를 관찰하여 미세한 자극 정도를 판정기준에 따라 음성, 준음성, 준양성, 양성의 4단계로 판정한다.
- 시험 결과
피부자극테스트 결과, 상기 실시예 1 내지 5는 모두 음성 판정(최저자극기준)을 받아, 본 발명에 따른 세제의 친환경성을 입증 할 수 있었다.
(2) 독성 평가
본 발명에 따른 세제 조성물의 독성을 평가하기 위해, 한국생물안정성연구소에서 급성 경구독성 평가와 어류 급성독성시험(ETF-20057) 평가를 수행하였다. 경구급성독성 평가는 랫드(Rat)를 대상으로 14일간 일정량의 세제를 투여하는 시험이며, 본 발명의 실시예들은 모두 GHS 분류 5등급(최저 독성)을 받았다.
어류 급성독성시험은 송사리를 대상으로 세제의 독성을 평가하는 시험이고, 본 발명의 실시예들은 모두 최저독성을 평가 받았다.
상기 결과를 통해, 본 발명에 따른 친환경 세제 조성물은 저독성이라고 판단 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
S110 : 혼합 단계
S120 : 용융 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 분쇄 단계

Claims (14)

  1. 수용성 유리 조성물 30 ~ 70 중량%;
    탄산나트륨 1 ~ 20 중량%;
    과탄산나트륨 1 ~ 10 중량%;
    탄산수소나트륨 1 ~ 10 중량%;
    효소 1 ~ 10 중량%;
    구연산 1 ~ 20 중량%;
    염화나트륨 1 ~ 5 중량%;
    폴리비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%;
    전분 0.5 ~ 5 중량%; 및
    밀가루 0.5 ~ 5 중량%;를 포함하는
    친환경 세제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 유리 조성물 및 상기 탄산나트륨은
    2 : 1 ~ 7 : 1의 중량비로 첨가된
    친환경 세제 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 유리 조성물 및 상기 구연산은
    5 : 1 ~ 10 : 1의 중량비로 첨가된
    친환경 세제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수용성 유리 조성물은
    알칼리성 실리케이트 유리인
    친환경 세제 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 알칼리성 실리케이트 유리는
    상기 알칼리성 실리케이트 유리 100 중량%를 기준으로,
    SiO2 30 ~ 70 중량%;
    Al2O3 1 ~ 10 중량%;
    Na2O 5 ~ 30 중량%;
    K2O 5 ~ 30 중량%;
    MgO 1 ~ 20 중량%; 및
    CaO 1 ~ 20 중량%;를 포함하는
    친환경 세제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 효소는
    단백질 분해효소, 지질 분해효소, 탄수화물 분해효소 및 셀룰로오스 분해효소 중 선택된 1종 이상을 포함하는
    친환경 세제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전분은
    감자 전분, 옥수수 전분 및 고구마 전분 중 선택된 1종 이상을 포함하는
    친환경 세제 조성물.
  8. (a) 수용성 유리 조성물 30 ~ 70 중량%;
    탄산나트륨 1 ~ 20 중량%;
    과탄산나트륨 1 ~ 10 중량%;
    탄산수소나트륨 1 ~ 10 중량%;
    효소 1 ~ 10 중량%;
    구연산 1 ~ 20 중량%;
    염화나트륨 1 ~ 5 중량%;
    폴리비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%;
    전분 0.5 ~ 5 중량%; 및
    밀가루 0.5 ~ 5 중량%;를 혼합하고 교반하여 세제 조성물을 형성하는 단계;
    (b) 상기 세제 조성물을 용융시키는 단계;
    (c) 상기 용융된 세제 조성물을 냉각하는 단계; 및
    (d) 상기 냉각된 세제 고형물을 분쇄하는 단계;를 포함하는
    친환경 세제 분말 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 수용성 유리 조성물 및 상기 탄산나트륨은
    2 : 1 ~ 7 : 1의 중량비로 첨가된
    친환경 세제 분말 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 수용성 유리 조성물 및 상기 구연산은
    5 : 1 ~ 10 : 1의 중량비로 첨가된
    친환경 세제 분말 제조 방법.

  11. 제8항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 수용성 유리 조성물은
    알칼리성 실리케이트 유리인
    친환경 세제 분말 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 알칼리성 실리케이트 유리는
    상기 알칼리성 실리케이트 유리 100 중량%를 기준으로,
    SiO2 30 ~ 70 중량%;
    Al2O3 1 ~ 10 중량%;
    Na2O 5 ~ 30 중량%;
    K2O 5 ~ 30 중량%;
    SiO2 1 ~ 15 중량%;
    MgO 1 ~ 20 중량%; 및
    CaO 1 ~ 20 중량%;를 포함하는
    친환경 세제 분말 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 효소는
    단백질 분해효소, 지질 분해효소, 탄수화물 분해효소 및 셀룰로오스 분해효소 중 선택된 1종 이상을 포함하는
    친환경 세제 분말 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 전분은
    감자 전분, 옥수수 전분 및 고구마 전분 중 선택된 1종 이상을 포함하는
    친환경 세제 분말 제조 방법.

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