KR100346812B1 - 정제형 세제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용할 때 손에 묻지 않아 취급이 용이하고, 분진이 나지 않으며 따로 계량할 필요가 없어 과량사용을 방지할 수 있는 이점을 가진 정제형 세정제 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 세제조성물은 적절한 붕해제, 붕해보조제, 결합제, 유기염, 활택제를 적당량 사용하여 붕해력이 뛰어나 물에 잘 용해되고, 장기 저장 안정성 및 운반 사용할 때에 부서지지 않아 강도가 우수한 정제의 제조가 가능하다.

Description

정제형 세제 조성물 {Composition for Tablet Detergent}

본 발명은 의류의 세탁에 사용되는 정제형 세탁세제의 조성물에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 붕해제로서 폴리소듐 아크릴 레이트를 함유함으로써 붕해력이 뛰어나 물에 잘 용해되고 장기 저장안정성 및 운반 사용할 때에 부서지지 않아 강도가 우수하고 또한 사용할 때 손에 묻지 않아 취급이 용이하고 따로 계량할 필요가 없어 과량사용을 방지할 수 있는 정제형 세탁 세제조성물에 관한 것이다.

종래의 세제들은 주로 분말상 또는 액상으로 되어 있기 때문에 사용할 때 손에 묻고 분진이 발생되어 위생적이지 못하며, 또한 계량용기를 사용하여야 하는 불편이 따른다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 일정량의 세제를 타정하여 정제형으로 제조하는 기술이 최근 개발되었다. 이러한 정제형 세제는 취급이 용이하고 사용할 때 손에 묻지 않을뿐더러 분진이 나지 않으며, 따로 계량할 필요가 없어 과량사용을 방지할 수 있는 이점이 있다.

그러나 이러한 정제형 세제는 정제형 세제를 세탁수에 투입하였을 때 속히 용해되어야 그 효과를 나타낼 수 있으며, 운반 저장시에는 파손되지 않도록 정제의강도를 높혀야 한다. 그러나 높은 압력을 가하여 타정하여 정제형 세제를 제조하는 경우 정제의 강도는 높으나 정제가 쉽게 용해되지 아니하며, 정제의 용해성을 증대시키기 위하여 타정압을 감소시키면 운반 저장상의 파손으로 인하여 상품 가치가 떨어지는 단점이 발생된다.

영국특허 GB 2318575호에서는 정제형 세제의 제조 방법으로 소듐아세테이트 트리하이드레이트와 소듐시트레이트 디하이드레이트를 7∼50%함유하고 수용해성 바인더를 2∼20%함유하면서, 특히 소듐 아세테이트의 입자크기가 0.3㎜이상인 경우에 붕해성이 우수하다고 기술되어 있다. 또한 영국 특허 GB 2320544호에서는 상온에서 1000cp 이하의 점도를 갖는 액상을 사용하여 기공의 비율이 5%이상이 되도록하며 수용해성 빌더로 소듐카보네이트, 소듐 시트레이트 등을 15∼85% 사용하여 붕해력을 향상시켰다고 설명하고 있다. 그러나 이들 제조방법은 유럽식 드럼 세탁기에 적합하며 우리나라처럼 세탁시간이 짧고 저온인 세탁조건에는 맞지 않는다. 이들 세제들은 계면활성제의 함량이 낮고 표백제를 함유한 유럽에 적합한 정제형 세제들이다.

또한 일본특허 JP9-87696호에서는 비이온 계면활성제가 융점 40℃ 이하로 HLB가 9∼16인 AE 10∼35%와 흡유량 30∼70㎖/100g으로 Na, Ca 형태의 몬모리노 나이트, 활성 벤토나이트 3∼10%을 함유하는 것을 특징으로 하는 정제형 비이온 세제의 조성물을 기술하고 있으나, 이 특허는 비이온의 용출을 최소화하는 것을 특징으로 하고 있으며, 또한 압축시 비이온이 빌더와의 융착 현상으로 인하여 정제형 세제를 물에 투입시 붕해가 잘 이루어지지 않는 현상이 발생한다.

이에 본 발명자들은 상술한 선행기술의 단점들을 해소하고자 수많은 연구 및 실험을 거듭한 결과, 붕해제로서 폴리소듐 아크릴레이트를 사용하고 필요에 따라 붕해보조제, 결합제, 유기염, 활택제 등을 적당량 배합하였을 경우 붕해력이 우수하게 나타남은 물론 장기 안정성이 우수하고, 정제의 강도 또한 우수함을 밝혀내고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 정제형세제에 사용되는 붕해제로 가교정도 50 내지 99% 및 분자량 30만 내지 300만인 폴리소듐 아크릴레이트 0.1 내지 10 중량%를 함유함을 특징으로 하는 정제형 세제 조성물에 관한 것이다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 붕해제, 붕해보조제, 염, 활택제 및 결합제를 함유하는 정제형 세제 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 정제형 세제 조성물 붕해제로서 폴리소듐 아크릴레이트를 필수적으로 사용한다. 이 물질은 폴리아크릴산에 Na 이온이 치환된 것으로 치환도는 70%이상이고, 중화도는 40 내지 98%인 것이 사용 가능하다. 또한 50 내지 99%의 가교정도를 가지고 있으며 이 고분자 물질의 분자량은 30만에서 300만 정도의 것이 사용된다. 가교정도가 50% 이하인 경우에는 붕해제인 폴리소듐아크릴레이트의 물과 접촉시 흡수팽창능력이 저하되어 붕해력이 떨어질 수 있다. 이러한 고분자 물질은 정제형 세제에서 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 0.2 내지 8 중량% 사용한다. 상기 사용가능한 붕해제를 주어진 범위보다 과량 사용할 때에는 세정력이 저하되고, 주로 고가인 성분이 많아 원재료비가 상승이 되는 문제가 있다. 또한 사용량이 너무 적은 경우에는 붕해력이 떨어져 정제가 용해되지 않아 세탁세제로서의 기능을 발휘하지 못하는 문제가 발생된다.

본 발명의 정제형 세제 조성물은 폴리소듐 아크릴레이트 이외에도 전분 및 그의 유도체, 옥수수전분, 쌀전분, 감자전분, 카복시메틸 전분, 소듐 스타치 글리코네이트, 셀룰로즈 및 그의 유도체, 소듐카복시메틸 셀룰로오즈, 가교결합 셀룰로오즈, 파이버(fiber), 합성 유기 고분자 및 가교결합 폴리비닐 피롤리딘 중에서 선택된 1종 또는 2종이상의 붕해제를 함유하며, 또는 벤토나이트, 클레이(clay), 황토 등의 무기물질도 사용가능하다.

붕해보조제로는 주로 미세 결정성 셀룰로오즈라 사용된다. 이러한 붕해보조제는 붕해제와 마찬가지로 붕해력을 나타내는 것은 물론 붕해제와 혼합하여 사용할 때 상승효과를 나타내는 역할을 하게 되며, 특히 정제의 결합력을 증가시켜 강도를 유지하는데 도움을 준다. 붕해보조제는 0.2 내지 10중량%, 바람직하게는 0.3 내지 8중량% 사용하는 것이 좋다. 이러한 붕해보조제를 과량 사용할 때는 고가이므로 원재료비 상승을 가져오게 된다. 기준치보다 미량 사용할 때에는 정제가 붕해가 잘 되지 않는 문제가 있다.

염은 염 자체의 용해도 및 용해속도가 높아 정제가 잘 용해되도록 도움을 주는데, 특히 염이 물에 잘 용해됨으로 인해 붕해제가 역할을 발휘하는데 큰 도움을 주게 된다. 이러한 염으로는 소듐아세테이트 트리하이드레이트, 소듐아세테이트 안하이드레이트, 포타슘아세테이트, 소듐 시트레이트 디하이드레이트, 우레아 유도체 등의 유기염의 사용이 가능하며, 소듐 클로라이드, 포타슘 클로라이드 등의 무기염도 사용이 가능하다. 이상에 열거된 염들은 단독 혹은 2종 이상을 혼합 사용할 수 있다.

용해속도를 높혀주는 상기 염들은 0.5 내지 40중량%, 바람직하게는 1 내지 35중량%를 사용하는 것이 좋다. 염의 함량이 40 중량% 초과 사용할 때에는 붕해력은 좋으나 상대적으로 세정력을 떨어뜨려 세탁세제 본래의 기능을 상실하게 되고, 0.5 중량% 미만 사용할 때는 붕해가 잘되지 않는 문제점이 있다.

본 발명의 세제 조성물은 이외에도 정제의 결합력을 증가시켜 주기 위하여 결합제를 추가로 사용할 수 있다. 결합제로는 주로 평균분자량 1500 내지 8000 정도의 폴리에틸렌글리콜이나 폴리프로필렌글리콜을 많이 사용한다. 그외에도 폴리비닐피롤리돈, 폴리아크릴레이트, 수용성의 아크릴레이트 코폴리머 등의 폴리머류와 실리콘류, 전분류, 셀룰로오즈류 등도 사용이 가능하다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합사용할 수 있다. 이러한 결합제의 경우에는 정제를 타정하기 전 세제의 입자에 액상으로 녹인 후 분무하여 사용하여도 되고, 조립이 완성된 세제 입자자체를 섞어주어도 가능하다.

정제자체의 물성도 매우 중요하지만 공정에서 잘 생산되는 것 또한 매우 중요한 문제이다. 공정상에서 타정이 잘 이루어지도록 하는 물질이 활택제이다. 활택제는 정제가 타정시 타정기에 달라 붙지 않도록 윤활유의 역할을 한다. 활택제로는 칼슘스테아레이트, 마그네슘스테아레이트, 소듐벤조에이트, 실리카, 탈크, 클레이, 실리케이트, 제올라이트, 벤토나이트 등으로부터 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 이들 활택제는 0.2 내지 5중량% 사용한다. 활택제를 5중량% 초과 사용할 때에는 정제의 결합력을 약화시켜 정제가 쉽게 만들어지지 않게 되며 공정상에서도 분진이 많이 날려 작업환경이 좋기 않게 된다. 0.2중량% 미만 사용할 때에는 활택제로서의 제 역할을 하지 못하여 타정기의 금형에 달라 붙게 되어 작업성을 저하시키게 된다.

이러한 성분외에도 세탁세제의 기본적으로 사용되는 성분인 계면활성제 및 알칼리 빌더들은 다음과 같다.

사용가능한 계면활성제로는 주로 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 등이 사용 가능하다. 본 발명에 사용할 수 있는 음이온 계면활성제로는 직쇄형알킬벤젠설폰산염(R--SO₃Na : R = C₁₀-C₁₄알킬), 지방산염(R-CH₂-COONa : R = C₁₄-C₁₆알킬), 알칸설폰산염(R₁= CH-SO₃Na : R₁= C₁₁-C₁₈알킬), 알파올레핀설폰산염(R-CH=CH-(CH₂)_n-SO₃Na, n = 9-15 의 정수이고, R = C₁₂-C₁₈알킬) 중에서 선택된 1종이상을 언급할 수 있다. 또한, 비이온 계면활성제로는 다음과 같은,

알킬에톡실레이트 (R-CH-CH₂-O(CH₂-CH₂-O)nH),

옥소알콜폴리에틸렌글리콜에테르

(R--CH₂-O(CH₂-CH₂-O)nH : R＋R' = C₁₁-C₁₈알킬, n=3-15),

지방산알칸올아미드

등을 사용할 수 있다.

이외에도 양이온 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제를 소량 첨가 사용이 가능하다. 이들 계면활성제는 총 10 내지 40중량%를 사용한다. 40중량%초과 사용할 때에는 세제입자의 제조가 어려울 뿐만 아니라, 타정시 입자가 너무 농조하여 금형에 달라 붙는 등의 문제가 발생된다. 10중량%미만 사용할 때에는 세정성분이 너무 적게되어 세척이 잘 되지 않는 문제점이 있다.

상기 언급된 계면활성제의 세척력을 증진 시키기 위하여 빌더로서 탄산염(예를들어, 탄산나트륨(Na₂CO₃) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO₃)), 제올라이트, 규산염(예를들어, 층상 결정(layered crystalline) α-Na₂SiO₃또는 β-Na₂SiO₃), 인산염(예를들어, 오르토인산, 피로인산, 트리폴리포스포릭에시드, 테트라폴리포스포릭에시드 또는 이들의 염), 포스폰산염(예를들어, 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스포네이트, 아미노트리메틸렌포스포네이트, 1-하이드록시에틸렌-1, 1-디포스포네이트), 니트릴로트리아세트산 또는 그의 염, 에틸렌디아민테트라아세트산 또는 그의 염, 카르복시메틸셀룰로오즈, 폴리에틸렌글리콜, 폴리비닐알콜, 폴리비닐폴리돈, 폴리아크릴산 또는 그의 염, 말레인산과 비닐에테르의 공중합체 또는 그의 염 또는 황산염 등을 사용할 수 있다. 이들 빌더 성분들은 10 내지 60 중량% 사용한다. 이들 성분이 60 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 계면활성제의 함량이 낮아져 세척력의 저하를 가려오고 세탁 시 무기물의 증가로 인하여 용해성이 저하된다. 또한, 10 중량% 미만사용시에는 입자형성이 잘되지 않아 타정이 어렵게 된다.

본 발명의 세제 조성물은 상기 언급한 구성성분 이외에도 첨가제로 형광증백제(예를들어, 스틸벤계비페닐계, 피라졸린계, 푸마린계 또는 퀴놀론계), 효소제(예를들어, 프로테아제, 아밀라제, 리파아제 또는 셀룰라아제), 기포조절제(예를들어, 지방산계, 실리콘계, 파라핀왁스계) 등을 사용할 수 있다. 이들 첨가제는 0.5∼10중량% 사용할 수 있다. 첨가제의 함량이 0.5 중량% 미만이면 첨가제의 성능을 발휘할 수 없고 10 중량% 이상이면 가격이 고가이어서 비경제적이다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

비교예 1 내지 4 및 실시예 1 내지 4

하기 표 1의 성분 및 함량을 가진 세제 조성물을 이용하여 정제를 타정한 후 그 물성을 비교 평가하였다.

3: AE-7(한국폴리올)

6: 폴리소듐 아크릴레이트(Na 이온치환도, 중화도, 가교도: 각각 70%이상)

Ac-Di-Sol(가교결합 셀룰로오즈, FMC Corp)

폴리플라스돈(가교결합 폴리비닐피롤리돈, ISP-Korea)

7: Avicel PH 200(FMC Corp)

9: 폴리에틸렌글리콜(PEG4000, 일칠화학)

10: 마그네슘 스테아레이트

11: 향, 기포조절제, 효소제, 형광제 등

상기의 세제 제조 방법은 Na₂CO₃를 통상의 세제 제조 Mixer에 넣은 후 LAS 및 지방산을 투입하여 중화 후 비이온 계면활성제인 AE-7을 투입하여 입자를 형성시킨 다음 제올라이트를 사용하여 표면 개질을 하여 유동성이 양호한 입자를 만든 후 붕해제, 붕해보조제, 결합제, 염, 활택제 및 기타 첨가물을 투입하여 타정기를 이용하여 정제를 제조하였다.

실험예 1: 본 발명에 따른 정제형세제의 세척력 및 붕해력시험

비교예 1 내지 4 및 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 분말세제를 다음과 같은 조건하에 그 세정력 및 붕해력을 평가하였다.

1) 세정력 평가 시험

세척기기 : Terg-O-Tometer

세정온도 : 25℃

세 척 수 : 경도 80 ppm Ca++, 20 ppm Mg++

욕 비 : 4.5g 오염포/ℓ 세정수

오 염 포 : EMPA Art No. 102

(올리브유, 카본블랙/혼방(폴리에스테르/면))

세제농도 : 0.67g/ℓ

평 가 : 비교예 1을 100 으로하여 세정력 환산

2) 붕해성 평가

붕해성은 1ℓ비이커 속에 10㎝ 높이에 정제형세제가 위치될 수 있도록 만든 삼발이 형태의 철골 구조물에 정제형 세제를 얻은 후 비이커에 넣는다. 정제형 세제가 십자형태의 삼발이 상단에서 완전히 붕해되어 상단에 정제형 세제가 완전히 없어지는 시간을 측정하여 붕해시간으로 한다.

3) 파괴 강도 측정

압축강도 측정기(모델명: Zwicki 1120, 독일 Zwick 사)를 이용하여 최대 파괴 강도를 측정한다.

상기 시험결과는 하기 표 2에 나타내었다.

상기 표 2의 데이타로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 정제형 세제(실시예 1 내지 4)는 파괴강도가 우수할 뿐 아니라 붕해시간이 모두 2분 이내로 쉽게 붕해됨을 알 수 있다. 그러나 비교예에서는 본 발명에서 사용한 붕해제가 아닌 일반적으로 사용하는 붕해제를 사용하였을 경우(비교예 1 내지 4)에는 본 발명에서 사용된 붕해제를 단독 혹은 혼용 사용하였을 경우보다 붕해시간이 매우 길고, 압축강도 또한 매우 약한 것으로 나타났다. 따라서 본 발명에 사용된 붕해제인 폴리소듐 아크릴레이트가 기존에 사용되는 붕해제보다 우수함을 알 수 있다.

본 발명의 정제형 세제조성물은 붕해력이 뛰어나 물에 잘 용해되고, 장기 저장 안정성 및 운반 사용할 때에 부서지지 않아 강도가 우수하며, 또한 사용할 때 손에 묻지 않아 취급이 용이하고 따로 계량할 필요가 없어 과량 사용을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명은 산업적으로 대단히 유용하다.

Claims (6)

1. 정제형 세제에 사용되는 붕해제로 가교정도 50 내지 99% 및 분자량 30만 내지 300만인 폴리소듐 아크릴레이트 0.1 내지 10 중량%를 함유함을 특징으로 하는 정제형 세제 조성물
2. 제 1항에 있어서, 붕해제로서 전분 및 그의 유도체, 옥수수전분, 쌀전분, 감자전분, 카복시메틸 전분, 소듐 스타치 글리코네이트, 셀룰로오즈 및 그의 유도체, 소듐 카복시메틸 셀룰로오즈, 가교결합 셀룰로오즈, 파이버(fiber), 합성 유기 고분자 및 가교결합 폴리비닐피롤리돈 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 추가로 함유하는 정제형 세제조성물.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 통상적인 붕해보조제, 염, 활택제 및 결합제를 추가로 함유하는 정제형 세제 조성물.
4. 제 3항에 있어서, 붕해보조제로 미세 결정성 셀룰로오즈를 사용하는 정제형 세제 조성물.
5. 제 3항에 있어서, 염으로서 소듐 아세테이트 트리하이드레이트, 소듐 아세테이트, 포타슘 아세테이트, 소듐 시트레이트 디하이드레이트, 우레아 유도체 등의 유기염 및 소듐 클로라이드, 포타슘 클로라이드 등의 무기염을 1종 또는 2종 이상을 사용하는 정제형 세제 조성물
6. 제 3항에 있어서, 활택제로서 칼슘 스테아레이트, 마그네숨 스테아레이트, 소듐 벤조에이트, 실리카, 탈크, 클레이, 제올라이트 및 벤토나이트중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용하는 정제형 세제조성물.