액체 세제 조성물{Liquid detergent composition}

본 발명은 액체 세제 조성물에 관한 것으로, 적은 사용량으로도 다양한 오염에 대해 높은 세척력을 가지면서도 헹굼성이 우수하고, 온도 변화에서 상 안정성이 우수하며 찬물에서 용해성 및 분산성이 우수한 농축 액체 세제 조성물에 관한 것이다.

최근 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라 농축 액체 세제에 대한 관심이 높아지고 있으며, 환경부하가 적은 세제를 선호하고 있다. 기존의 액체 세제보다 세정성분의 농도를 높임으로써 용기 크기를 줄이고, 수송비를 절감할 수 있으며, 사용 후 쓰레기의 양을 줄일 수 있다는 점에서 농축 액체 세제는 유효할 것으로 생각된다.

그리고 적은 세탁수를 사용하면서 의류에 손상이 적은 드럼세탁기의 보급이 증가하면서 헹굼 효율이 낮아지는 문제가 있어 이런 문제를 해결하기 위하여 저포성을 특징으로 하는 다양한 세제 조성물이 연구되고 있다.

종래에 유기 용제를 함유하는 액체 세제가 공지되어 있다. 그러나 유기용제를 사용함으로써 비용이 증가하게 되고 용매취가 발생하여 향료를 선택하는데 제약을 주며 세정력에 도움을 줄 수 있는 계면활성제 비율을 낮추는 단점이 있다.

따라서 유기 용제를 포함하지 않으며 상 안정성이 우수하고 세척력 및 헹굼성 등이 우수한 액체 세제 조성물이 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명의 목적은, 유기 용제를 포함하지 않으면서 상 안정성이 우수하여 상 분리가 일어나지 않고, 찬물에서 용해성 및 분산성이 우수한 액체 세제 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 적은 사용량으로도 다양한 오염에 대해 우수한 세척력을 가지며 헹굼성이 우수한 농축화된 액체 세제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명은, 액체 세제 조성물 100중량부를 기준으로 a) 1종 이상의 화학식 1로 표시되는 비이온 계면활성제 40 내지 80중량부; b) 음이온 계면활성제 1 내지 30중량부; c) 지방산 염 0.1 내지 5중량부; 및 d) 양이온 폴리머 0.05 내지 1중량부를 포함하는 액체 세제 조성물을 제공한다.

[화학식 1]

RO-(EO)x-Aw-H

(상기 화학식 1에서, R은 탄소수 9~16의 직쇄 또는 분기쇄의 알킬기 또는 알케닐기이고, EO는 옥시에틸렌기이고, A는 옥시프로필렌기(PO) 또는 옥시부틸렌기(BO)이며, x는 에틸렌옥사이드의 평균부가몰수를 나타내는 것으로 5 내지 20이고, w는 프로필렌옥사이드 또는 부틸렌옥사이드의 평균부가몰수를 나타내는 것으로 0.5 내지 10이다.)

본 발명에 따른 액체 세제 조성물은 상 안정성이 우수하여 온도 변화에서 상 분리가 일어나지 않으며, 물에 희석되더라도 겔링에 의한 용해성 저하가 없고 분산성이 우수하다.

또한 적은 사용량으로도 다양한 오염에 대해 높은 세척력을 가지며 헹굼성이 우수하다.

본 발명자들은 액체 세제 조성물에 대하여 연구하던 중 유기 용제를 포함하지 않더라도 상 안정성 및 세척력이 우수하며 겔화 형성이 되지 않는 액체 세제 조성물을 개발하였다.

본 발명은, 액체 세제 조성물 100중량부를 기준으로 a) 1종 이상의 화학식 1로 표시되는 비이온 계면활성제 40 내지 80중량부; b) 음이온 계면활성제 1 내지 30중량부; c) 지방산 염 0.1 내지 5중량부; 및 d) 양이온 폴리머 0.05 내지 1중량부를 포함하는 액체 세제 조성물에 관한 것이다.

[화학식 1]

RO-(EO)x-Aw-H

(상기 화학식 1에서, R은 탄소수 9~16의 직쇄 또는 분기쇄의 알킬기 또는 알케닐기이고, EO는 옥시에틸렌기이고, A는 옥시프로필렌기(PO) 또는 옥시부틸렌기(BO)이며 x는 에틸렌옥사이드의 평균부가몰수를 나타내는 것으로 5 내지 20이고, w는 프로필렌옥사이드 또는 부틸렌옥사이드의 평균부가몰수를 나타내는 것으로 0.5 내지 10이다.)

상기 화학식 1로 표시되는 비이온 계면활성제는 하기 화학식 2로 표시되는 비이온 계면활성제일 수 있다.

[화학식 2]

R ¹ -O-(EO)x-(PO)yH

(상기 화학식 2에서, R ¹ 은 탄소수 9~16의 직쇄 또는 분기쇄의 알킬기 또는 알케닐기이고, EO는 옥시에틸렌기이고, PO는 옥시프로필렌기이며 x는 에틸렌옥사이드의 평균부가몰수를 나타내는 것으로 5 내지 20이고, y는 프로필렌옥사이드의 평균부가몰수를 나타내는 것으로 0.5 내지 10이다.)

상기 화학식 1로 표시되는 비이온 계면활성제는 하기 화학식 3으로 표시되는 비이온 계면활성제일 수 있다.

[화학식 3]

R ² -O-(EO)x-(BO)zH

(상기 화학식 3에서, R ² 은 탄소수 9~14의 직쇄 또는 분기쇄의 알킬기 또는 알케닐기이고, EO는 옥시에틸렌기이고, BO는 옥시부틸렌기이며 x는 에틸렌옥사이드의 평균부가 몰수를 나타내는 것으로 5 내지 20이고, z는 부틸렌옥사이드의 평균 부가 몰수를 나타내는 것으로 0.5 내지 10이다.)

상기 비이온 계면활성제는 총 조성물에 대하여 40 내지 80중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 40 내지 60중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내의 비이온 계면활성제를 사용하면 농축 액체 세제로서의 가치가 높아지게 되며, 40중량부 미만으로 사용하게 되면 액체 세제의 세정력이 저하될 수 있다. 80중량부를 초과하여 첨가되면 상 안정성이 저하되어 장기간 보관시 상 분리가 일어나거나 불투명해질 수 있으며 원가가 높아지게 되어 상업성이 낮아지는 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 상기 b) 성분인 음이온 계면활성제는 용해성 및 세척력을 향상시킬 수 있다. 음이온 계면활성제는 조성물에 대하여 1 내지 30중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 25중량부로 포함될 수 있다. 1중량부 미만으로 포함되는 경우 용해성 개선 효과가 미미하며, 30중량부를 초과하여 포함되는 경우 안정성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.

상기 음이온 계면활성제는 직쇄 또는 분지쇄 알킬벤젠설폰산, 알킬황산, 알케닐황산, 알파설폰지방산에스테르, 알파올레핀설폰산, 알킬에테르설폰산, 알킬에테르카르복시산, 알케닐에테르카르복시산, 알칸설폰산, 설포호박산알킬에스테르, 아실아미노알칸설폰산, 알킬에스테르설폰산, 알케닐에스테르설폰산, 알킬에테르, 알케닐에테르 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는 탄소수 10~20의 알킬기를 가지는 알킬벤젠설폰산 또는 그의 염; 알킬기의 평균 탄소수가 10~20, 에틸렌옥시드 평균 부가 몰수가 0.5~6의 폴리옥시에틸렌 알킬에테르설폰산 또는 그 염; 탄소수 10~20의 알킬기 또는 알케닐기를 가지는 알킬 또는 알케닐에스테르설폰산 또는 그 염; 및 탄소수 10~20의 알파올레핀설폰산 또는 그 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 음이온 계면활성제의 카운터 이온으로는 나트륨, 칼륨 등의 알카리 금속 이온, 마그네슘, 칼슘 등의 알카리 토금속 이온, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 알카놀아민, 모노메틸 디에탄올아민, 디메틸 에탄올아민 등의 알킬 알카놀아민 등의 양이온 극성을 가지는 것으로부터 선택된 것을 사용할 수 있다.

본 발명의 상기 c) 지방산 염은 세척력 향상에 기여할 뿐만 아니라 세탁 초기 단계에서 기포 발생량을 감소시켜 헹굼성을 향상시킬 수 있다. 상기 지방산 염은 탄소수 12 내지 18의 포화 또는 불포화 지방산을 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 알카놀 아민 또는 알킬 알카놀 아민으로 중화한 형태를 사용할 수 있다. 즉, 상기 지방산 염은 나트륨(Natrium), 칼륨(Kalium) 등의 알카리 금속 이온; 마그네슘(Magnesium), 칼슘(Calcuim) 등의 알카리 토금속 이온; 에탄올 아민(Ethanolamine), 디에탄올아민(Diethanolamine), 트리에탄올아민(Triethanol amine) 등의 알카놀아민(Alkanolamin); 또는 모노메틸 디에탄올아민(Monomethyl diethanolamin), 디메틸 에탄올아민(Dimethyl ethanolamin) 등의 알킬 알카놀아민(Alkyl alkanolamin) 등의 양이온 극성을 가지는 염으로부터 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있다.

상기 지방산 염은 총 조성물에 대하여 0.1 내지 5중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 4중량부로 포함될 수 있다. 0.1중량부 미만으로 포함되면 헹굼성을 증가시키는 효과가 미미하며, 5중량부를 초과하여 첨가되면 조성물의 안정성이 저하될 수 있다.

본 발명의 상기 d)양이온 폴리머는 아크릴아미드(acrylamide) 및 디알릴디메틸암모늄 클로라이드(diallyldimethylammonium chloride)의 공중합체 또는 아크릴아미드, 디알릴디메틸암모늄 클로라이드 및 아크릴산(acrylic acid)의 공중합체일 수 있다. 구체적으로는 폴리쿼터늄-7, 폴리쿼터늄-39 으로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴아미드와 디알릴디메틸암모늄 클로라이드의 공중합체인 폴리쿼터늄-7 을 사용할 수 있다.

상기 양이온 폴리머는 총 조성물에 대하여 0.05 내지 1중량부로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.05 내지 0.5중량부로 포함될 수 있다. 0.05중량부 미만으로 포함되는 경우 헹굼성을 증가시키는 효과가 미미하며, 1중량부를 초과하여 포함되는 경우 다양한 오염에 대한 오염 제거력이 저하될 수 있다.

상기 양이온 폴리머는 분자량이 10 ³ 내지 10 ⁸ 인 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 10 ⁵ 내지 10 ⁶ 인 것을 사용할 수 있다. 분자량이 10 ³ 미만일 경우 헹굼성을 증가시키는 효과가 미미하며, 분자량이 10 ⁸ 초과할 경우 다양한 오염에 대한 오염 제거력이 저하될 수 있다.

본 발명의 조성물은 e)성분으로 효소를 더 함유할 수 있다. 세제에 사용되는 효소라면 특별히 제한되지 않지만 본 발명의 액체 세제 조성물을 의류용 액체세제로 이용하는 경우 프로테아제(Protease), 아밀라아제(amylase), 리파아제(Lipase), 셀룰라아제(Celluase), 만난아제(Mannanase), 펙티나아제(pectinase) 등으로 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 구체적으로는 이하에 나타낸 것을 들 수 있다.

프로테아제(Protease)로서는 노보자임사로부터 입수할 수 있는 프로테아제(Protease), 상품명 Savinase 16L, Savinase Ultra 16L, Savinase Ultras 16XL, Everlase 16L TypeEX, Everlase Ultra 16L, Esperase 8L, Alcalase 2.5L, Alcalase Ultra 2.5L, Liquanase 2.5L, Liquanase Ultra 2.5L, Liquanase Ultra 2.5XL, Coronase 48L, 제넨코사로부터 입수할 수 있는 프로테아제 상품명 Purafect, Purafect Prime, Properase L 등을 들 수 있다.

아밀라아제(Amylase)로서는 노보자임사로부터 입수할 수 있는 상품명 Termamyl 300L, Termamyl Ultra 200L, Duramyl 300L, stainzyme 12L, stainzyme Plus 12L, 제넨코사로부터 입수할 수 있는 아밀라아제 상품명 Purastar ST L, Purastar HP Am 등을 들 수 있다.

리파아제(Lipase)로서는 노보자임사로부터 입수할 수 있는 리파아제 상품명 Lipex 100L, Lipolase 100L 등을 들 수 있다.

셀룰라아제(Celluase)로서 노보자임사로부터 입수할 수 있는 셀룰라아제 상품명 Endolase 5000L, Celluzyme 0.4L, Carzyme 4500L, 제넨코사로부터 입수 할 수 있는 셀룰라아제 상품명 Puradux EG L 등을 들 수 있다.

만난아제(Mannanase)로는 노보자임사로부터 입수할 수 있는 상품명 Mannaway 4L등을 들 수 있다.

펙티나아제(Pectinase)로는 노보자임스사로부터 입수할 수 있는 상품명 Xpect 등을 들 수 있다.

e)성분의 함유량은 보존 안정성 관점으로부터 특별히 한정되지 않지만 세척성능을 향상시키면서 효소의 안정성을 위해서 0.01 내지 2중량부로 포함되며 바람직하게는 0.1 내지 1.5중량부로 포함된다. 0.01중량부 미만으로 사용할 경우 원하는 세척력을 얻을 수 없으며 2중량부를 초과하여 사용할 경우 효소 간의 안정성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다.

본 발명의 조성물은 f)성분으로서 붕산, 붕사 및 붕산염에서 선택되는 적어도 1종의 화합물을 더 함유할 수 있다. 붕산염으로는 붕산 나트륨, 붕산 칼륨, 붕산 암모늄, 4 붕산 나트륨, 4 붕산 칼륨, 4 붕산 암모늄 등을 들 수 있다.

f)성분의 함유량은 0.1 내지 3중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 0.1중량부 미만인 경우 효소 안정성 향상 기능이 미약하여 그 효과를 기대할 수 없고, 3중량부를 초과하는 경우, 사용량 대비 그 효율이 떨어지고 또한 상 안정성에 안 좋은 영향을 줄 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 액체 세제 조성물은 필요에 따라 가용화제, 방부제, 향료, 소포제 및 염료 등 통상적인 첨가제를 본 발명의 효과를 손상하지 않는 범위에서 필요에 따라 적정량 배합하여 사용할 수 있다. 상기 가용화제로는 바람직하게는 프로필렌 글리콜을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 첨가제는 조성물에 대하여 0.01 내지 10중량부, 바람직하게는 0.01 내지 5중량부로 포함될 수 있으나, 피세정물의 대상, 목적 및 세정방식에 따라 그 함량이 달라질 수 있으며, 섬유에 부착된 오염에 대한 세척력 또는 인체 및 환경 안정성 및 보관 안정성이 손상되지 않는 범위 내에서 당업자가 임의로 그 함량을 조절할 수 있다.

본 발명의 액체 세제 조성물은 효과적인 세척력을 얻기 위하여 알칼리성인 것이 바람직하며, 상술한 성분들을 포함하는 수용액의 pH 는 7.0 내지 11.0인 것이 바람직하다. 11 이상의 높은 pH 는 가정에서 사용시 안전하지 못하다. pH 는 적당한 알칼리성 물질을 첨가하여 조절할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통해 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다. 하기 표에서 별다른 언급이 없는한 단위는 중량부이다.

<실시예 및 비교예>

하기 표 1에서 표 2의 조성으로 당업계에 공지된 통상의 방법으로 액체 세제 조성물을 제조하였다.

1) 비이온 계면활성제-1: 화학식 1에서 R이 C12 ~ C14가 혼합된 알킬기이고 A가 옥시프로필렌기(PO)이고 EO와 PO 평균부가몰수 합이 5.5 ~ 20인 폴리옥시에틸렌프로필렌 알킬에테르

2) 비이온 계면활성제-2: 화학식 1에서 R이 C12 ~ C14가 혼합된 알킬기이고 A가 옥시부틸렌기(BO)이고 EO와 BO 평균부가몰수 합이 5.5 ~ 20인 폴리옥시에틸렌부틸렌 알킬에테르(LF 45: Dow chemical)

3) 음이온 계면활성제: 탄소수 10 내지 14의 알킬기를 갖는 벤젠설폰산(ASCO 96; 에이케이켐텍 (주))을 나트륨으로 중화한 직쇄 알킬 벤젠 설폰산염(LAS)

4) 지방산염: 나트륨으로 중화한 탄소수 14의 포화지방산 염

5) 양이온 폴리머-1: polyquaternium 7(MERQUAT 550, Nalco company), 분자량 1.6×10 ⁶ , 단량체로 아크릴아미드, DADMAC(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)를 가지는 양이온 폴리머

6) 양이온 폴리머-2: polyquaternium 39(MERQUAT 3330, Nalco company), 분자량 1.6×10 ⁶ , 단량체로 아크릴산, 아크릴아미드 및 DADMAC를 가지는 양이온 폴리머.

7) 첨가제: 방부제, 색소 효소 및 향료의 혼합물

8)비이온 계면활성제-3: 탄소수 12 ~ 14가 혼합된 알킬기이고 EO합이 9몰인 소프탄올(softanol)

9)비이온 계면활성제-4: 탄소수 9 ~ 14의 혼합된 알킬기이고 EO 부가몰수 합이 7 ~ 15 몰인 폴리옥시에틸렌 알킬에테르(AEO)

상기 실시예 및 비교예에 따라 제조한 액체세제 조성물의 세척력, 상 안정성, 헹굼성 및 용해성에 대한 안정성을 다음과 같이 측정하였다.

<실험예>

1)세척력 평가

세척력 평가는 실험실용으로 주로 사용되는 교반 혼합식 세정력 시험기(Terg-O-tometer, United States Testing Co., Inc.)를 이용하여 시행하였다. 세정력 측정온도 25℃에서 회전 RPM 120으로 작동시켰고, 시료량은 물 1L에 시료 1g을 사용하였으며, 세탁시간은 10분, 헹굼은 3분씩 각각 2회 실시하였다.

측정에 사용한 인공 오염포는 C10(Center For Testmaterials BV), K10D(wfk Testgewebe GmbH)를 사용하였다. 각각의 오염포는 면 섬유에 기름, 단백오염과 피지 오염으로 만든 오염포로서 가로 세로 8×8cm의 크기로 잘라 시료 1개에 6장씩 사용하였다.

세탁 전,후 각각의 오염포에 대해 세척효과는 색차 측정기(colorimeter, Japan testing Co., INC.)로 백색도를 측정하고 하기 식에 따라 계산된 세척력을 표 3에 나타낸 평가 기준에 따라 판정하여, 그 결과를 표 4 및 표 5 에 나타내었다.

세척력(%) = {(CB)/(AB)}*100

A: 백포의 백색도

B: 세척 전 오염포 백색도

C: 세척 후 오염포 백색도

2) 상 안정성 평가

상기의 실시예 및 비교예에 따라 제조된 액체세제 조성물의 안정성을 온도에 따른 경시변화 후 다음과 같은 방법으로 상 안정성을 평가하였다.

3) 헹굼성 평가

헹굼성 평가는 일반 가정에서 사용하는 드럼식 세탁기(Front-Load Washing Machine, LG Electronic)을 이용하여 시행하였다. 세탁온도는 40 ℃로 조절하고 30분간 세탁을 하였고, 헹굼은 5분씩 각각 2회 실시하였다. 세탁물의 탈수는 800 rpm으로 5분간 실시하였다.

측정에 사용한 시료는 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 10의 조성물 각 20 ml을 사용하였으며, 헹굼성 측정을 위해 면 타올 1.2 kg을 사용하였다.

헹굼성은 세탁기 투명창에 0 에서 25까지의 눈금을 표기하여 헹굼 단계에서 발생한 기포량을 기준으로 표 9 에 나타낸 평가 기준에 따라 판정하였고, 그 결과를 표 10 및 표 11 에 나타내었다.

4) 용해성 평가

용해성 평가는 일반 가정에서 사용하는 드럼식 세탁기(Front-Load Washing Machine, LG Electronic) 투입구의 액체세제 계량컵을 이용하여 평가하였다. 표준사용량의 1.5배를 계량한 후 상수 10 ℃의 물을 계량컵에 가득채운는 것을 2회 실시하였다.

측정에 사용한 시료는 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 10 의 조성물 각 25g을 사용하였다.

용해성은 계량컵에 세제의 겔링 되는 정도를 표12에 나타낸 판정기준으로 판정하였고, 그 결과를 표 13 및 표 14 에 나타내었다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 액체 세제 조성물은 다양한 오염에 대한 세척력, 안정성이 우수하고 드럼세탁기에서의 헹굼성 및 용해성이 우수한 액체세제 조성물이다.