KR890002409B1

KR890002409B1 - 콜로이드 활성 합성세제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR890002409B1
Application number: KR1019860003970A
Authority: KR
Inventors: 김인규; 김서휘
Original assignee: 김인규; 김서휘
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1989-07-03
Also published as: KR870011239A; US4865773A

Abstract

내용 없음.

Description

콜로이드 활성 합성세제 및 그 제조방법

본 발명은 콜로이드 활성 합성세제, 특히 알카리계 비이온성 콜로이드 화합물로 구성된 새로운 합성세제 및 그 제조방법에 관한 것이다. 종래 사용되었던 합성세제는 거의가 프로필렌 사합체계의 폴리프로필렌 벤젠 술포네이트 유형의 경성 화합물에 의한 합성세제로서 생태학적으로 심각한 수질오염 및 인체유해의 폐단으로인하여 규제되어 왔다. 이에따라 선상(linear) 벤젠 술포네이트 유형의 연성합성세제를 대체 사용하여 왔으나, 이는 경성 세제에 비하여 수중분해도가 큰 반면에 그 독성은 더 강한 단점이 있으며, 하천등에서 서서히 감소 되어가는 그 독성에 의한 수중 생태군의 피해를 배제할 수 없는 것이다. 더구나 종래의 황산염, 술폰산염 유형의 세제들은 그들 자체만으로서는 세척 매카니즘에서의 충분한 효과를 기대할 수 없으므로 포착제, 침전촉진제 또는 키일레이트제등의 많은 첨가제의 사용을 수반하였다. 결과적으로 서브미크논(submicron)탄산칼슘이나 삼중인산 나트륨계 화합물을 포함하는 니트릴로 트리아세트산(NTA, nitrilotriacetic acid), 헥사메틸렌 디아민 테트라아세트산(HEDTA, hexamethylene diamine tetraacetic acid), 디에틸렌 트리아민 펜타아세트산(DTPA, diethylene triamine pentaacetic acid)등의 첨가제를 대량 유출시킴으로서 피부염등을 유발시키고 유트로프화(eutrophication)를 초래하여 물의 자정(自淨)작용을 저해시켜 보건위생 및 수질오염의 공해문제의 원인이 되는 것이다. 오늘날 비교적 생태학적으로 안전도가 높은 비이온성 계면활성제를 위시하여 제오라이트(zeorite)류 등의 새로운 세제 개발에 대한 연구가 계속되고 있으나 만족할 만한 성과를 얻지 못하고 있다.

본 발명은 상기한 바와같이 수질오염의 공해문제를 해결함과 동시에 인체에 안전하고 생태학적으로 수중 생태군에 안전하며 다목적 용도를 수용함으로서 산업적 응용에 경제적 부가성이 높고 사용이 간편하며 값이 싼 새로운 합성세제를 공급하고자 하는 것이다. 본 발명자는 미생물에 의한 수중분해도가 낮거나 유트로프화를 유발하여 물의 자정작용을 저해하고 수중 생태군에 강한 독성을 지닌 많은 경성 및 연성 합성세제들을 비교 검토한 결과, 대부분 알킬기 또는 메틸기등의 원자단을 측쇄에 갖거나 벤젠핵을 가진 것들이 제조상 황산염 공정이나 술폰산염 공정을 거쳐 생성되며, 이들 생성물들이 세척 매카니즘에서 충분한 역할을 못하므로 많은 첨가제의 사용이 수반됨을 알아내었다.

본 발명자들은 또한 천연계에서 추출한 식물성 지방산과 알칸올아민을 축합하여 생성한 화합물과, 다가 알코올과 지방산의 부분에스테르 구조를 갖는 비이온성 계면활성제를 혼합한 생성물을 콜로이드 공법에 도입시켜 10^-5-10^-7cm 범위의 콜로이드상 미립자로 생성시킴으로서, 세척 용액 내에서 이온이 해리하지 않고 강력한 계면활성을 나타내면서 급속도로 확산 분포되어 콜로이드 특성 차원의 무질서 운동(random movement)을 지속하여 자성(magnetic properties), 전기 영동(electrophoresis) 및 흡착성질(adsorption properties) 등의 유기적인 복합 활성을 상승시켜 독특한 세척 매카니즘(detergent machanism)을 형성할 수 있으며, 이에따라 포착제, 계면활성제 및 과습윤(hyper-wetting)의 기능을 복합적으로 고활성화함으로서 침투, 유화, 분산, 세정등의 탁월한 세척 작용을 수행할 수 있음을 확인하였다.

본 발명에 따라서, 알칸올 아미드로서 코코닛계 지방산(비누화값 : 271, 산값 : 269)과 알칸올 아민(HOCH₂CH₂NH₂)을 축합시켜 생성한 화합물 및 다가 알코올과 지방산 에스테르형의 이소옥틸 페녹시 폴리옥시에톡시 에탄올[(CH₃)₃CCH₂C(CH₃)₂C₆H₄O(CH₂)₂O(C₂H₄O)₇C₂H₄OH]비이온성 계면활성제에 p-tert-옥틸페녹시 폴리에톡시 에탄올[(CH₃)₃CCH₂C(CH₃)₂C₆H₄O(CH₂CH₂O)×H]을 첨가하여 균일한 혼합물을 조성한 다음, 이를 콜로이드 공법에 도입시켜 밀링 장치에서 미립자로 분쇄하고 스프레이 건조 시스템에서 중공 미구체(hollow microsphere)를 형성한 후 이를 스크린 처리하여 10^-5-10^-7cm의 미립자로 정제하고 펠릿화시켜 수분을 조절 농축시키고 PH를 조절함으로서 새로운 콜로이드 활성 합성세제를 제조하는 방법 및 그렇게 생성된 새로운 합성세제가 제공된다. 바람직한 구현에 있어서, 본 발명의 새로운 콜로이드 활성 합성 세제는 코코닛계 지방산과 알칸올 아민과의 축합 생성물 20-25부 ; 비이온성 계면활성제인 이소옥틸페녹시 폴리옥시에톡시 에탄올 18-22부 ; 증류수 42-45부 ; p-tert-옥틸페녹시 폴리에톡시 에탄올 12-15부 및 보조첨가제인 에틸렌디아민 테트라아세트산 1부로 구성된다. 한편, 코코닛계 지방산과 알칸올 아민과의 축합은 150℃에서 가열반응에 의하여 행한다. 알카리성 세제가 효과적인 경우에는 모노에탄올 아민을 적정량 첨가하여 PH를 10정도로 조절하며, 산성세제가 효과적인 경우에는 시트르산을 첨가하여 PH를 4정도로 조절한다.

본 발명의 합성세제는 물속에서 분산시켰을 때, 미셀(micelle)로서 콜로이드 분산제를 형성하여 10^-5-10^-7cm의 콜로이드 입자들이 계면전하와 상호적으로 무질서 운동을 통하여 복합적인 반발을 병진하면서 오물에 직접 침투하여 기름, 구리스, 먼지 및 흙등은 강하게 뒤흔들어 분리 상승(부유)시키고, 이를 분리 수용 유지시키는, 연속적이고 고활성적인 세척기능을 수행하는 우수한 특성을 나타낸다. 이러한 세척 매카니즘은 종래의 합성세제와 매카니즘상 대별되는 본 합성세제의 주요한 기능적 특성인 것이다. 본 발명의 합성세제에 있어서, 물은 매우 중요한 인자(factor)로서, 물리적, 화학적 작용을 수행하는 독특한 세척 매카니즘을 갖고 있다. 결과적으로, 작용할 만한 습기만 있으면 어느 환경에서도 본 합성 세제는 본래의기능을 수행하는 특성이 있으며, 경수이건 연수이건 또는 담수이건 염수이건 간에 구별없이 그 세척력이 변함없다. 더우기, 본 발명의 합성세제는 인산염, 질산염, 니트릴로트리아세트산(NTA)등과 같은 일반적으로 알려진 공해유발 독성물질을 함유하고 있지 않으며, 용액내에서 물의 경화 미네랄 이온들을 격리시키는 특성이 있어서 어떠한 경수의 수질에서도 경수 반응 침전물을 생성시키지 않고 계면활성제의 표면 활성을 안정시키는 특성을 갖고 있다.

본 발명의 합성세제는 미생물 분해율이 매우 커서 단시간 내에 완전히 분해되며 비교적 저온에서도 미생물 분해가 잘 일어난다. 본 합성세제를 20℃의 물에서 생분해율을 측정한 결과, 24시간 내에 90%가 분해되었으며, 7일 후에는 99.935%가 분해되었다. 이와같은 생물학적 분해율은 미합중국 연방 물공해 관리기관에서 공포된 최대 기준에 아주 적절한 분해율로서 유엔 보건기구에서 규정하고 있는 최대기준 이상으로 우리들의 소중한 물자원을 보존하는데 도움이 될수 있음이 확실하다. 따라서 본 발명의 생성물은 화학적 합성물의 과도한 폐수유출을 억제하고 저 저농도하에서 콜리이드 미립자의 본질적 특성을 합성세제의 세척기능에 복합적으로 병진, 활성화할 수 있는 매카니즘상의 구조를 가졌으므로 세척제의 사용에 따른 유기화합물의 폐수 배출을 최대로 상쇄할 수 있고, 나아가서는 수중 생태군에 미치는 독성의 피해나 취수장의 독성 오염도는 거의 완벽하게 배제할 수 있으리라 기대된다. 또한 본 발명의 생성물은 어떠한 알카리나 산과도 뷜더로서 첨가하여 사용함으로서 활성가 면에서 사용물질의 량을 상당한 수준까지 경감시키면서도 물질 본래의 기능을 활성화할 수 있다는 점에서 일반 산업적 용도에 광범위한 유용성을 갖는 것이다.

본 합성세제의 임의 중량%를 갖는 졸(sol)들은 같은 중량%의 용존 무기염의 용액보다 더 강하게 빛을 산란시키는 특성, B.P.의 상승, 어느점의 하강, 졸 형태내에서 임의 중량%의 분산제에 일어나는 삼투압과 더불어 느린확산, 강한분산은 같은 중량의 무기염이 이르키는 그 키기보다 작은데, 이는 졸 내에 분산입자들이 무염의 수용화에서 일어나는 결과의 크기보다 크다는 것을 나타내는 것이며, 따라서 본 발명의 합성세제는 그 콜로이드 입자들이 금속염의 수용화 결과로서 생성되는 이온들보다 크다는 것을 입증하는 것이고 더우기 졸내의 입자들은 고도로 일정하다는 것을 확인할 수 있었다. 본 합성세제에서의 소수 콜로이드는 길다란 탄화수소 꼬리와 극성머리기로 형성되어 있으며, 농도가 증가하면 미셀(micelle)은 집합체로 송이송이 결정성을 나타낸다. 이때 탄화수소 꼬리는 미셀의 내부로 향하고 극성기는 물에 접촉한다. 미셀의 생성은 탄화수소 꼬리들 사이의 상호 작용에 의하여 증가되며 이들 각자는 소수기 주위를 친수기로 대치한다. 그리고 미셀 표면에 가까이 모여있는 극성기의 전하반발에 의해 방해받는다. 미셀 생성은 결정성 미셀 이상의 농도에서 현저한 현상이 나타난다. 탄화수소, 꼬리길이가 증가되면 꼬리의 상호작용이 증가되며 염의 농도가 증가하면 머리기의 반발이 그들 전하가 염의 이온들에 의하여 보호되기 때문에 감소한다. 본 합성세제의 전형적인 1개의 미셀은 약 50개의 비누분자를 포함하고 있다. 따라서 본 발명합성세제의 1개의 미셀이 갖는 비누 분자들은 물에서 상당히 불용성인 오물도 미셀 내부로 끌어들여 용해시킬 수 있는 기능을 수행할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한 석유 성분들 왁스, 복합체 알코올, 유성염료 및 묽은 세척제 용액 중에서 녹지 않는 다른 물질들도 본 합성세제를 포함하는 용액에서는 용해될 수 있음이 판명된 것이다. 본 합성세제의 소수성 졸(lyophobic sol)은 대부분의 경우에 그 분산입자가 충분한 정확도로서 다음 식에 따른 2차 반응 속도 법칙에 따라서 점진적으로 비가역 화합하는 2상(2 phases)을 취하는 것으로 여겨진다.

식중, C : 시간 T에서의 입자수/CC

Co : 개시 시간에서의 입자수/CC

K : 볼츠만 상수(Boltzmann constant)

위 식에서, K Co T=1일때, 시간 0(개시)에서의 Co 값은 1/2이 된다. 요구되는 시간이 길면 길수록 K 및 Co가 더욱 작게 된다. 요구되는 시간이 수주(weeks)일때 그 졸은 수일(days)에 걸쳐 상당히 안정한 것으로 나타난다. 화합에 장애가 없는 조건하에서 입자들이 확산에 의하여 접촉되는 것과 같이 빨리 화합한다면 K의 상수율은 8KT/3N의 확산이론에 의하여 근사치를 산출해낼수 있다. 이식에서 K : 볼츠만의 상수이고, T : 절대온도, N : 편균점도이다. 실온상태에서 1분의 반 감기를 갖는 초기 졸의 농도는 수중에서 1.4×10⁹이다. 단, 이때 화합장애가 없는 조건이다. 본 합성세제의 콜로이드 범위의 상한선은 입자반경이 5×10^-5cm이고, 단위 cc당 1.4×10^-9의 입자들은 0.07의 공간을 차지한다. 또한 본 합성세제의 입자들은 졸 내에서 전기적으로 대전되어 있다. 그리고 이들 전하들은 전기영동을 통하여 나타난다. 본 합성세제의 콜로이드 입자들이 전장권 내에서 갖는 운동을 10ⁿ(M : many)로 나타내는 DLVO의 이론에 따라 콜로이드 입자와 전기 2중층(한층은 표면 전하층, 다른 하나는 용액내에 염 이온에 의한 반대부호의 전하운의 확산 분포층)에 둘러싸인 개면의 정전기와 상호 작용에서 나타나는 속도 상수를 감소시키는 (초기 농도하에서 반감기를 증가시키는)충분한 장애가 될 수 있는 조건들이 한용액 내에서 대전된 입자들의 상호 작용에 따라 일어나는 크기와 일치한다.

실험실 시험결과, 수도물 표면장력은 본 합성세제를 1/3250보다 적게 가하면 반감됨이 입증되었다. 이것은 본 합성세제가 비누, 용제 또는 기타 공지의 세척제가 갖고 있지 않는 성질을 갖춘 새로운 합성세제로서 다양한 목적의 세척액 구성요소를 거의 다 지니고 있음을 뒷받침하여 주는 것이다. 이하 실시예들과 함께 본 발명을 좀더 상세히 설명한다. 특별히 언급하지 않는 한 본 명세서에서 사용하는부(part)는 중량비를 의미하는 것이다.

[실시예 1]

1.0몰의 코코닛 지방산(비누화값 : 271, 산값 : 269)과 3.0몰의 알칸올아민(HOCH₂CH₂NH₂)을 150℃에서 가열 축합시켜 생성한 알칸올아미드 22.5부와 이소옥틸페녹시 폴리옥시에톡시 에탄올 20부를 증류수 43부와 균일하게 혼합하면서 온도를 70℃로 서서히 상승시켰다. 결과의 혼합물에 13.5부의 p-tert-옥틸페녹시 폴리에톡시 에탄올을 첨가하고 이어 에틸렌 디아민 테트라아세트산 1부를 첨가한 후 혼합물을 60분간 교반하고 낙하탱크(drop tank)에 도입하였다. 낙하탱크에 도입된 혼합물로 부터 탱크내 청정 필터를 통해 미반응 물질과 불순물을 제거하고 정화 혼합물을 스프레이 건조기의 실린더 실에 도입하여 스프레이 노즐을 통과시켰다. 스프레이 노즐(회전륜 시스템)의 기능은 실린더실 내에서 혼합물이 잘 분산 분무되도록 하고 실에 연결된 가열공기 밸브를 통하여 주입되는 150-200℃의 뜨거운 공기와 접촉 반응하면서 나오는 액체 혼합물을 건조 미구체로 형성시키는 것이다. 상기 혼합물을 밀링 장치에 도입하여 70-140℃의 온도에서 밀도가 25Lb/ft³이상 되도록 혼합물 입자들을 초미립 분쇄하고, 이어 회전 드럼 장치에 도입시켜 입자표면의 불균형을 감소시키고 생성 입자의 수분을 18% 감축시켰다. 미립자 생성물들을 스크린 장치(-14-+65 메쉬 Tyler Screen Size)에 가압 통과시켜 10^-5-10^-7cm 범위의 입자크기를 갖는 콜로이드 입자들로 정제하였다. 이렇게 생성한 미구체 입자들을 초미립 분무공정에 도입시켜 습기를 20% 감소시키고 입자 밀도를 40-46Lb/ft³으로 증가시켜 최종적으로 10^-5-10^-7cm 범위의 입자크기를 갖는 중공 미구체상의 콜로이드 입자 화합물을 생성하였다. 생성물의 H.L.B는 14.8이었다. 본 합성 세제 생성물의 물리적 특성은 다음과 같았다.

외형 및 냄새 : 약간 점성이 있는 초록색을 띤 연한 호박색의 액체로 향기롭다.

PH : 10.4±0.1(모노에탄올 아민으로 조절한 것임)

비등점 : 93℃

증기압력 : 17.0mmHg

비중 : 1.017±0.01(20℃)

전도율 : 0.036mhos/cm

빙점 : -16℃

인화점 : 없음(110℃에서 재구성됨)

증발율 : 부틸 아세테이트의 0.7

표면장력 : 29.5dynes/cm

점도 : 110±5 centipoise(20℃)

물에서의 수용성 : 0.0005 이하의 염도에서 완전용해, 염도 0.03에서 수용성 완벽.

[실시예 2]

실시예1의 생성물을 인체에 사용하였을 때 사용자에 대한 유해성 여부를 시험하기 위하여 알비노 토끼(albino rabbits)를 대상으로 피부자극 또는 장애 유발농도시험, 눈에 대한 자극시험, 경구독성 시험등을 실시한 결과 아래와 같은 결과를 확인하였다.

1) 피부 자극 또는 장애유발 농도 시험 : 본 시험을 실시하기 위하여 대상물로 몸무게가 2.5-3.0kg의 6마리의 알비노 토끼(뉴질랜드 원산, 흰색)가 임의 차출되었음. 대상물의 피부에 손을 대지 않은 것과, 상처를 입힌것을 구별하여 24시간을 방치하였다. 본 시험에서 실시예 1의 생성물을 피부에 바른 후 1평방인치의 거즈로 된 천을 덮고 테이프로 봉하였다. 관측은 24시간, 48시간, 72시간, 360시간, 720시간 별로 행하였다. 반응결과 아래의 도표 1과 같다.

[도표 1]

A=마멸부위, N=정상부위, R=홍진, S=수종.

결론 : 위와같은 실험조건하에서 손상되지 않은 자연상태의 피부에 24시간 접촉시킨 결과 피부에 대한 자극반응은 전혀 나타나지 않았음. 본 실험은 미합중국 식품 및 약품연합국에서 규정한 식품, 약품 및 화장품 등의 화학물질 안전허가규정을 인용.

2). 눈에 대한 자극시험 : 본 시험을 시행하기 위하여 뉴질랜드 원종 흰색의 알비노 토끼(체중 : 2.3-2.8kg) 9마리를 본 시험의 대상물로 임의 차출하였음. 총 9마리를 3마리를 3개조로 분류하여 시험실 내에 격리시킨 다음 0.1ml의 실시예 1의 생성물을 다음 조건하에서 각 토끼의 왼쪽눈에 처리하였음. A조 : 눈에 흘러넣은 후 즉시(약 3초 간격)물로 행구어 냈음. B조 : 처리후 5초를 경과시키고 물로 헹구어 냈음. C조 : 행구어 내지 않았음. 실시예 1의 생성물을 투여 후 방치. 각 토끼의 오른쪽 눈은 실시예 1의 생성물을 투여한 왼쪽눈과 비교하기 위하여 자연상태로 보존하였음. 관측은 24,48,72시간 경과 별로 행하였음. 시험결과를 도표 2와 같다.

[도표 2]

등급 : 각막0-4, op : 불투명, 홍채 : 0-2, c : 케모시스, 케모시스 : 0-4, d : 눈곱, 결막 : 0-3, r : 충혈.

본 실험 결과에 의하면, A조 : 눈에 대한 어떠한 자극도 발견되지 않았음. B조 : 약한 반응이 각막에 3마리 중 2마리에 나타났으며, 결막조직에는 2마리가 약한 반응이 일어났고, 72시간 경과후에는 완전히 없어졌음. C조 : 24시간 경과 후 1마리에 각막 조직에 대한 반응이 일어났음. 본 반응은 48시간 경과후 거의 사라졌으며, 72시간 경과 후에는 완전히 없어졌음.

3) 경구독성에 대한 시험 : 본시험을 실시하기 위하여 체중 2.5-3.2kg의 알비노 토끼 80마리를 시험대상물로 하여 암컷 10마리와 숫컷 10마리, 합계 20마리를 1개조로 편성, 4개조로 시험을 실시하였다. 시험을 행하기 전에 시험 대상물은 24시간 동안 굶겨 놓았다. 본 발명의 실시예 1의 생성물을 이들 시험대상 토끼에게 경구 투입 후 매일 관찰을 계속하였다. 시험 결과는 도표 3과 같다.

희석하지 않은 실시예 1의 생성물의 시험용 토끼에 대한 경구 투입은 몸무게 1kg당 3.0g이상으로 행하여졌다. 본 시험결과 이상과 같이 어떠한 좋지 않은 결과도 발생하지 않았으므로 인체나 포유 동물군에게는 경구 투입에 따른 독성은 존재하지 않는 것으로 판정되었다.

[실시예 3]

물새에 대한 독성 시험 : 본 시험을 시행하기 위하여 실시예 1의 생성물을 아래와 같은 방법에 의거 물새를 대상으로 경구투여 시험을 실시한 결과 시험대상의 물새들은 건강함이 지적된 바, 비독성으로 판정되었음. 본 시험을 실시하기 위하여 몸무게가 1.5kg-2.0kg인 숫오리 10마리(mallard-hybrid)에 위장 튜브를 통해 실시예 1의 생성물을 12ml씩 원액 그대로 투여하였다. 실시예 1의 생성물을 투여 후, 관측을 위하여 10×12×8ft의 새장에 넣었다. 그리고 물과 먹이를 넣어 주고 시험을 진행시킨 결과 아래 도표 3-1 및 3-2와 같은 결과를 확인하였다. 한편, 비교(물)을 생성물 투여 후 물만을 공급한 경우를 의미한다.

[도표 3-1]

1조에 소속된 오리들은 투입된 실시예 1의 생성물 원액 일부를 수분 이내(20분 이내)에 토해냈다. 또한 물질의 량은 투입총량의 25-30%로 측정되었다.

[도표 3-2]

2조의 10마리 오리들에게는 실시예 1의 생성물 15ml(1 : 40 희석용액)씩을 경구 투입하였다. 1조의 오리들은 투입 후 20분 이내에 투입량의 일부를 토해냈으며 복용 후 1시간 이내에 오리들은 미리 준비된 물을 마시고 먹이를 먹었으며, 정상적인 활동을 보였다. 이에 비하여 1 : 30으로 희석한 실시예 1의 생성물은 투입한 제 2 조의 오리들에게서는 토하는 증세가 관찰되지 않았다. 오리들은 10분간 정적을 지키고 있다가 물과 먹이를 먹으며 정상적으로 행동했다. 투입일 이후 매일 3회씩 오리를 관찰했다. 투입 첫날은 오리들은 매 2시간 마다 관찰되었으며 매시간 점검되었다. 1, 2조에서 각 한마리씩과 비교조(물만 먹인 오리)에서 한마리를 임의 차출하여 해부해본 결과 본 실시예 1의 생성물 투입과 관련하여 장기와 조직에 하등의 변화도 발견하지 않았으므로 물새에 대한 독성은 존재하지 않는 것으로 판정되었다.

[실시예 4]

1) 미생물에 대한 안전시험 : 본 시험을 진행하기 위하여 고농도로 희석한 실시예 1의 생성물을 염수에 혼합하여 표본액들을 준비하였다. 지정된 표본액 농도는 최종 시험체계의 1l당 실시예 1의 생성물 첨가량임(도표 참조). 그리고 고농도로 희석한 실시예 1의 생성물이란 300g(ml가 아님)의 물에 실시예 1의 생성물 100g을 혼합한 것임. 30개의 아르테미아 살리나 나우폴리(Artemia Saillna nauplii)가 150ml의 각 표본에 넣어졌으며, 비교를 위하여 150ml순수한 소금물이 사용되었다. 시험결과는 도표 4-1과 같다. 표본액의 온도는 20℃로 유지되었음.

[도표 4-1]

2차 시험이 상기 시험과 동등한 조건하에서 행하여진 바, 상기 결과와 같은 결과가 나왔다. 1,2차 시험 모두 96시간 동안 계속 진행되었으며, 생존율을 변화되지 않았다. 2)어류에 대한 안전시험 : 본 시험을 진행하기 위하여 고농도로 희석한 실시예 1의 생성물을 염수에 혼합하여 표본액들을 준비하였다. 표본액 농도는 최종시험 체계의 1l당 실시예 1의 생성물 첨가량임(도표 참조). 고농도로 희석한 실시예 1의 생성물이란 300g의 물에 실시예 1의 생성물 100g을 혼합한 것임. 60마리의 큰가시고기(stickleback)를 수족관에 넣고, 아래와 같은 량의 실시예 1의 생성물(희석된 것)을 첨가하여 시험을 행하였다. 결과는 다음 도표 4-2와 같다.

[도표 4-2]

처리후 96시간 전후까지 생존한 큰 가시고기는 기타 첨가물이 혼합되지 않은 새로운 염수로 옮겨졌다. 옮기는 과정에서 죽은 2마리를 제외하고는 수일동안 계속 생존해 있었으며, 조사는 중단되었다. 3) 금붕어에 대한 안전시험 : 본 시험을 진행하기 위하여 고농도로 희석한 실시예 1의 생성물을 담수에 혼합하여 표본액들을 마련하였다. 하기 표본액 농도는 최종 시험 체계의 1l당 실시예 1의 생성물 첨가량임(도표 참조). 고농도로 희석한 실시예 1의 생성물이란 물 300g에 실시예 1의 생성물 100g을 혼합한 것임. 50마리의 골든 샤이너(golden shiner)를 각각의 시험에 사용하였다. 농도가 다른 5가지 표준액에서의 시험결과를 다음 도표 4-3과 같았다.

[도표 4-3]

[실시예 5]

기름 분산에 대한 성능 시험 : 본 시험에서는 물로 3배 희석한 실시예 1의 생성물을 사용하였다. 시험 기름으로는 미합중국 캘리포니아주 수자원 조절국 간행물 번호 제43호에 기재된 6번 연료유 및 2번 연료유를 사용하였다. 실시예 1의 생성물 희석액 5ml에 상기 연료유 25ml를 혼합한 혼합액으로 각각 시험을 행하였다. 6번 연료유 및 2번 연료유에 대하여 각각 6번씩 시험을 행하였다. 분산 시험결과는 다음 도표 5-1 및 5-2에 표시하였다. 한편, 6번 연료유의 시험결과는 685-715나노미터(nm)측정 범위의 스펙트로포토미터를 사용하여 측정하였으며, 2번 연료유의 시험결과는 325-355 나노미터 측정범위의 스펙트로포토미터를 사용하여 측정하였다.

[도표 5-1]

[도표 5-2]

상기 도표에서 알수 있듯이 6번 연료유의 2시간 평균 분산율을 45.3%, 6시간 평균 분산율은 61.3%이었으며, 기름 침수 현상은 나타나지 않았다. 시험기간 동안 기름은 현탁액으로 분산되어 있었다.

[실시예 6]

본 실시예는 항공기 세척에 대한 본 실시예 1의 생성물의 적용 시험에 관한 것이다. 시험은 미합중국 더글라스(Douglas)항공사의 항공기 세척 사양 규정 CSD #1 및 ASTM 시험방법에 따라 행하였다. 각 시험 항목에 대한 결과는 다음과 같았다. (1) 더글라스 항공사 사양 규정 CSD#1, G-1의 규정에 따라 본실시예 1의 생성물을 사용하고 ASTM,F502의 방법에 의하여 시험한 결과, 항공기의 페인트 칠한 표면에서의 페인트 경도 감축현상이 관찰되지 않았으며 탈색 현상이나 얼룩 현상도 나타나지 않았다. (2) 더글라스 항공사 사양 규정 CSD #1, G-2의 규정에 따라 실시예 1의 생성물을 항공기 외부 세척에 사용하고 ASTM,F485의 방법에 따라 시험한 결과, 찌꺼기나 얼룩이 발생하지 않았음이 확인되었다. (3) 더글라스 항공사 사양 규정 CSD#1, G-3의 규정에 따라 실시예 1의 생성물을 항공기 세척에 적용하고 ASTM 시험방법에 따라 시험한 결과, 항공기 알루미늄 합금 접합 부분에서의 심각한 부식현상이 유발되지 않았음이 확인되었다. (4) 실시예 1의 생성물을 항공기의 아크릴계 플라스틱 부분 세척에 사용하고 더글라스 항공사 사양규정 CSD×, G-4에서 규정하고 있는 순응성을 판단하기 위하여 ASTM,F488.C의시험방법에 따라 시험한 결과, 평방 인치당 4, 500psi의 응력 수준에서 플라스틱 부분에 잠금이나 그 밖의 피해가 관찰되지 않았다.

[실시예 7]

섬유 산업에서 요구되는 세탁과 정련의 필수조건에의 적응성 및 실용적인 효능에 관하여 실시예 1의 생성물을 시험하였다. 실시예 1의 화합물은 정상농도 PH 10.2 내지 10.4인 알카리성 콜로이드 화합물이다. 이것을 1-2% 수용액으로 희석하면 PH가 8.2-8.5인 약알칼리성 용액으로 된다. 실시예 1의 화합물은 물의 H⁺나 OH^-이온과 반응하여 약한 산이나 염기를 생성하지 않는다.

본 실시예 1의 생성물을 여러가지 섬유에 대하여 시험한 결과, 우수한 효과를 나타내었으며 PH 8.5이하의 희석 용액에 의하여 면, 나일론, 폴리에스테르 섬유가 손상되지 않았음이 확인 되었는바, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

(1) 면-셀루로우즈(C₆H₁₀O₅)

비중 : 1.54

습기회복기 : 7.0-8.5%

장력강도 : 60 psi

실시예 1의 생성물의 0.3% 수용액으로 세척한 경우, 섬유에 유해한 영향이 없었음이 확인되었다. 정련의 경우, 면섬유 특성에 전혀 변화가 없었으며, 물로 헹구어 냈을 때 발광 및 현색 현상이 현저한 차이가 있었다.

(2) 모직물

비중 : 1.32

습윤력 : 11-17%

장력강도 : 17-29×10³psi

모직물은 뜨거운 황산에 파괴되지만 약한 산에는 저항적이다. 본 실시예 1의 생성물의 0.72-0.9% 활성 수용액을 세척 목적에 사용한 경우, 적절히 행구기만 하면 모직물에 어떠한 침해를 줌이 없이 윤광적인 세척을 행할 수 있음이 확인되었다.

(a) 쉰트(Suint) 세척에 있어서, 상기 0.72-0.9% 수용액은 미생물학적으로 변형된 왁스와 지방의 한선분비물로 양털구성물의 일부가 되어 있는 왁스와 지방 그리고 직물가공 공정에서 제거시켜야 할 노폐물 등을 훌륭하게 제거할 수 있었던 바, 저농도의 수용액에서도 양모자체가 함유하고 있는 알카리성이며 칼륨과 나트륨 이온을 포함하고 있는 왁스 자체의 감화가와 상승적 활성으로 양모방적 특성에서 요구되는 적절한 왁스 잔여분을 유지하면서 고착화된 노폐물을 효과적으로 제거하는 세척력을 갖고 있음을 확인하였다. 더우기 양모의 특성적 기질에서 볼때 양모의 왁스를 떠있게 하는 적합한 PH는 10내외인데 반하여 포착된 때를 들어올리는 적합한 PH는 7.0이므로 처리 공정상 PH를 조정하기 위하여 탄산나트륨을 첨가시키는 경우 세척력이 감소되고 양모가 알카리로 부터 침해를 받게 되는 불이익과 분리공정을 진행시켜야 하는 번거로움을 수반하지만, 본 실시예 1의 생성물을 사용하였을 시는 PH조절로 인한 분리공정을 갖지 않아도 콜로이드 특성 차원의 기능적 작용에 의하여 수용액의 정상 PH 8의 범위에서도 알카리의 침해를 완충시키면서 우수한 기능으로 때를 분리 상승시키는 탁월한 기능을 수행하고 있었음을 확인할 수 있었다. 본 실시예 1의 생성물의 희석 세척액을 사용하였을 시는 왁스의 잔여분이 0.5-0.7% 내외임을 측정되었고, 이측정치수는 양모의 방적특성에서 볼때 가장 이상적인 정련으로 이 분야에 종사하는 전문가들의 기대를 충족시키는 우수성을 확인할 수 있었다.

(b) 양모의 유화세척에 있어서, 실시예 1의 생성물의 0.7-0.9% 활성 수용액으로 쉰트를 제거하는 시험을 진행시킨 결과 탁월한 세척기능과 작업공정을 경감시켜 주는 편의상 이점을 쉽게 확인하였다. 즉, 전형적인 유화세척 공정에서 흔히 사용되는올레인산 나트륨(2-4%) 및 탄산나트륨(2%)의 사용과 비교 검토한 결과 종래 사용되어오던 전형적인 세제들은 PH를 유지시키는데 상당히 어려운 문제를 야기시키고 있었고, 양모는 흡수되었던 알카리로 인하여 건조 후 노란색을 띄게 되는 결점과 유리한 비누산의 침전이 발생하고 있었지만, 본 실시예 1의 생성물로서 행한 유화세척에서는 PH로 인한 문제점이 전혀 발생하지 않았으며, 콜로이드 특성의 본 생성물은 알카리 침해를 완전히 완충된 상태로 정련이 진행되어 선명한 양모 본연의 색조를 윤광적 상태로 나타냈으며, Calgon과 같은 포착제나 키일레이트제 같은 첨가제를 사용치 않아도 경수반응 침전물을 완충하면서 우수한 유화 세척의 기능을 발휘할 수 있었음을 확인할 수 있었다. 또한, 황산염 지방알콜계의 세제로 정련한 결과와 비교한 결과 잔연 왁스의 함량도와 색상의 윤광적 효과면에서도 현저하게 우수한 정련결과를 갖었음을 확인할 수 있었다. 본 시험에서 실시예 1의 생성물을 사용하여 유화 세척한 양모의 왁스 잔여분은 0.5-0.7%이었으며, 정련 후 수용액의 잔여 활성분은 0.021 ppm이었다.

(3) 나일론(폴리아미드) 나일론은 약산에 저항적이고 강한 무기산에 의하여 분해되는 특성을 갖고 있다. 이와같은 섬유는 염색의 과정에서 산성염료를 선택적으로 사용하고 있다. 따라서 염색한 후 본 실시예 1의 생성물을 세척제로 사용하는 경우 섬유질이나 염색의 색조에 어떠한 영향을 끼치는 가를 실험하기 위하여 본 실시예 1의 생성물 0.7% 활성 수용액으로 세척 시험을 진행시킨 바, 황산염 지방알콜계 세제를 사용한 것보다 와이어 몰(Wire mole)현상이 훨씬 우수함을 관찰할 수 있었고 발광과 현색현상이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한 염색에 사용된 염료를 직접염료와 산성염료, 크로움염료, 건염료로 구분하여 각각 염색한 후 세척 공정을 종료하여 비교 검토한 결과 섬유질의 이상이나 착색현상의 이상은 전혀 발견할 수 없었다.

(4) 폴리에스테르 직물을 0.72% 활성 수용액으로 세척한 결과, 섬유기질 및 염료에 유해현상이 없이 우수한 세척효과를 나타내었다.

(5) 비단의 정련과 표백에 있어서, 본 실시에 1의 생성물과 타제품과의 비교 검토를 위하여 0.2%의 본 실시예 1의 생성물과 같은 농도의 알킬황산염 계통의 합성세제를 사용하여 정련과 표백을 행하고 비교 검토한 결과, 타 제품에 비하여우수한 정련과 표백의 기능을 갖었음을 확인할 수 있었고, 알킬황산염 계통의 세제를 PH 10에서 탄산나트륨과 탄산수소나트륨의 첨가를 필요로 하는 반면 본 실시예 1의 생성물을 사용한 경우에는 이러한 번거로운 첨가없이 단독으로 우수한 정련표백의 기능을 수행할 수 있었음을 확인하였다.

[실시예 8]

신문지와 같은 인쇄 폐지의 정련에 있어서, 펄프섬유 무게의 0.33%에 해당하는 본 실시예 1의 생성물을 사용하여 온도 50℃에서 정련시험을 실시한 결과, 일반적인 탈잉크 공정에서 첨가되는 과산화나트륨을 첨가하지 않고 슬러리(Slurry)를 침액탱크에서 수시간 세척하지 않아도 우수한 정련 효과를 나타내었다. 또한 일반적인 고지정련에서는 수질에 영향을 받기 때문에 키일레이트제를 첨가하거나 알카리 반응을 제거하기 위하여 반복되는 수세과정을 행하였으나, 본 실시예 1의 생성물을 사용하였을 시는 경수 반응이나 알카리 반응을 제거하기 위한 특별한 첨가제의 사용 없이도 한두번의 수세로서 요구되는 정련결과를 얻을 수 있는 우수한 점을 발견할 수 있었다. 특히 가장 심각한 폐수 처리의 과정에서도 본 실시예 1의 생성물을 사용한 폐수는 단순한 처리 공정에 의하여 허용 한도 내에서 처리할 수 있었다.

[실시예 9]

실시예 1의 생성물을 철금속이나 비철금속 부식을 억제하는 방청 세척용도에 사용하기 위하여, 실시예 1의 생성물을 물과 1 : 1-5비율로 희석하여 모래 분사된 압연강판에 도포하고 시험을 진행시킨 바, 본 실시예 1의 생성물은 콜로이드 특성차원의 미립자로서 강한 침투력을 가지고 철강제의 미세한 공간과 기공에 용이하게 침투 흡착되어 피막을 형성하고 있음을 확인할 수 있었다. 피막의 두께는 10^-5cm로서 콜로이드의 이론과 일치하고 있음을 확인할 수 있었고, 우수한 수치환 기능을 수행하면서 금속의 원색을 선명하게 보이며 투명한 방청 외막을 형성하였음을 확인할 수 있었다. 한편, 시험액을 시편에 도포한 후 대기중에서 4시간 건조시키고 염수 분무 시험을 행한 결과, 1시간 만에 가벼운 발청현상이 일어났으며, 습도 시험에서는 60시간 후에 발청현상이 일어났다. 염수 분무 시험은 KSM 9502방법으로 행하였다. 또한 실시예 1의 생성물은 용제형 또는 오일형 방청유와 혼용하여 사용할 때 더욱 강력한 방청효과를 나타냄이 확인되었다.

[실시예 10]

실시예 1의 생성물을 보일러(Boiler) 순환수에 100 : 1 비율로 첨가하여 보일러를 가동 순환하여 세척을 한 다음 순환수에 다시 100대 1의 희석비율로 생성물을 첨가하여 보일러를 가동시키고 데이타를 측정한 결과 보일러의 열효율이 30%-40%정도 증가율을 나타냈으며, 계속적으로 보일러를 순환 가동시킨 경우 약 30%에서 35%정도의 연료 절감율을 나타냈다. 그러나 보일러를 하루나 이틀 정지시켰을 때는 현저하게 효율이 저하되는 경향이 있었다. 보일러의 계속 가동시에는 5일마다 본 실시예 1의 생성물을 0.3% 정도 보충 공급함으로서 열효율이 지속적인 증가율을 나타내고 있음을 확인할 수 있었다.

Claims

코코닛계 지방산(비누화값 : 271, 산값 : 269)과 알칸올 아민(HOCH₂CH₂NH₂)과의 축합 생성물인 알칸올아미드 20-25부, 비이온성 계면활성제인 이소옥틸페녹시 폴리옥시에톡시 에탄올 18-22부, 증류수 42-45부, p-tert-옥틸페녹시 폴리에톡시 에탄올 12-15부 및 에틸렌 디아민 테트라아세트산 1부로 구성되며 입도가 10^-5내지 10^-7cm인 미립자로서 조형화된 PH 10-11의 콜로이드 활성 합성세제.
제1항에 있어서, 알칸올아미드 22.5부, 이소옥틸페녹시 폴리옥시에톡시 에탄올 20부, 증류수 43부, p-tert-옥틸페녹시 폴리에톡시 에탄올 13.5부 및 에틸렌 디아민 테트라아세트산 1부로 구성됨을 특징으로 하는 콜로이드 활성 합성세제.
코코닛계 지방산(비누화값 : 271, 산값 : 269)과 알칸올아민(HOCH₂, CH₂, NH₂)과의 축합 생성물인 알칸올 아미드 20-25부와 비이온성 계면활성제인 이소옥틸페녹시 폴리옥시에톡시 에탄올 18-22부에 증류수 42-45부와 p-tert-옥틸페녹시 폴리에톡시 에탄올 12-15부 및 에틸렌 디아민 테트라아세트산 1부를 첨가하여 균일한 혼합물로 조성한 다음, 이 혼합물을 밀링장치에서 미립자로 분쇄하고 스프레이 노즐 장치에서 중공 미구체(hollow microsphere)로 형성시킨 후 이를 스크린 처리하여 입도 10^-5내지 10^-7cm의 미립자로 정제하고 감수 농축시킨 다음 모노에탄올 아민을 첨가하여 PH를 10-11로 조절함을 특징으로 하는 콜링드 활성 합성세제의 제조방법.
제3항에 있어서, 알칸올 아미드 22.5부와 이소옥틸페녹시 폴리옥시에톡시 에탄올 20부에 증류수 43부와 p-tert-옥틸페녹시에탄올 13.5부 및 에틸렌 디아민 테트라아세트산 1부를 첨가하여 균일한 혼합물을 조성함을 특징으로 하는 콜로이드 활성 합성세제의 제조방법.