KR100374936B1

KR100374936B1 - 정제형 세탁세제 조성물

Info

Publication number: KR100374936B1
Application number: KR10-2000-0001666A
Authority: KR
Inventors: 조기헌; 이상운; 강윤석; 오영기
Original assignee: 주식회사 엘지생활건강
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-01-14
Publication date: 2003-03-06
Also published as: KR20010073346A

Abstract

본 발명은 사용 시 손에 묻지 않아 취급이 용이하고, 분진이 나지 않으며 따로 계량할 필요가 없어 과량사용을 방지할 수 있는 이점을 가진 정제형 세탁세제 조성물에 관한 것으로, 붕해제, 붕해촉진제, 붕해보조제, 결합제 및 활택제를 적당량 사용하여 붕해력이 뛰어나 물에 잘 용해되고, 장기 저장 안정성 및 운반 사용 시에 부서지지 않아 강도가 우수한 정제의 제조가 가능하도록 만든 세제 조성물에 관한 것이다.

Description

정제형 세탁세제 조성물{Laundry tablet detergent composition}

본 발명은 의류의 세탁에 사용되는 정제형 세탁세제 조성물에 관한 것이다.

종래의 세제들은 주로 분말상 또는 액상으로 되어 있기 때문에 사용 시 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 사용 시 손에 묻지 않을 뿐 더러 분진이 나지 않으며, 따로 계량할 필요가 없어 과량사용을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

그러나 이러한 정제형 세제는 정제형 세제를 세탁수에 투입하였을 때 속히 용해되어야 그 효과를 나타낼 수 있으며, 운반, 취급 및 저장 시에는 파손되지 않도록 정제의 강도를 높여야 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 제2318575호에서는 정제형 세제의 제조 방법으로 소듐 아세테이트트리하이드레이트(sodium acetate trihydrate)와 소듐 시트레이트 디하이드레이트 (sodium citrate dihydrate)를 7∼50 중량％ 함유하고, 수용성 결합제(water soluble binder)를 2∼20 중량％ 함유하면서, 특히 초산나트륨(sodium acetate)의 입자 사이즈(particle size)가 0.3㎜ 이상인 경우에 붕해성이 우수하다고 기술되어 있다. 또한 영국 특허 제2320544호에서는 상온에서 1000cps 이하의 점도를 갖는 액상을 사용하여 기공의 비율이 5％ 이상이 되도록 하며 수용성 빌더(water soluble builder)로 소듐 카본네이트 데카하이드레이트(sodium carbonate decahydrate), 소듐 시트레이트 등을 15 ∼ 85 중량％ 사용하여 붕해력을 향상 시킨다고 설명하고 있다.

그러나 상술한 영국특허의 제조방법은 유럽식 드럼세탁기에 적합하며 우리나라처럼 세탁시간이 짧고 저온인 세탁조건에는 맞지 않는다. 이들 세제들은 계면활성제의 함량이 낮고 표백제를 함유한 유럽에 적합한 정제형 세제들이다. 또한 상기 특허에서 사용된 아세테이트 염의 경우 사용 시 원료자체에서 초산 냄새를 발생시켜 취급 시나 제품에 적용시 냄새가 좋지 않은 단점이 있다.

또한 일본특허 제9-87696호에서는 비이온 계면활성제가 융점 40℃ 이하로 HLB가 9∼16인 AE 10∼35 중량％와 흡유량 30∼70 ㎖/100g 으로 Na, Ca 형태의 몬모릴노나이트, 활성 벤토나이트 3∼10 중량％를 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 되지 않는 현상이 발생한다.

이에 본 발명자들은 상술한 선행기술의 문제점을 해결하기 위하여 수많은 연구와 실험을 거듭한 결과, 정제를 제조함에 있어서 적절한 형태의 붕해제와 붕해촉진제, 붕해보조제, 결합제 및 활택제 등을 적절한 비율로 배합하였을 경우 붕해력이 우수하게 나타남은 물론 아세테이드 염에서 발생되는 초산냄새가 나지 않고, 붕해촉진제를 사용함으로써 고가의 붕해제 함량을 줄일 수가 있으며, 장기 안정성이 우수하고, 정제의 강도 또한 우수함을 밝혀내고 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 붕해제 0.5 내지 10 중량％, 붕해촉진제 3 내지 30 중량％, 붕해보조제 0.2 내지 10 중량％, 결합제 0.5 내지 10 중량％ 및 활택제 0.2 내지 5 중량％를 함유함을 특징으로 하는 정제형 세탁세제 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 정제형 세탁세제 조성물에 사용된 붕해제로는 그래뉼(granule)형태의 가교결합된 셀룰로오스를 필수적으로 사용한다. 기존의 분말형태의 가교결합된 셀룰로오스를 그래뉼화 시킨 것으로 300 에서 2000 ㎛ 평균 입자크기를 가지고, 겉보기 밀도가 200 에서 500 g/ℓ인 것이 적당하다. 본 발명의 정제형 세제에서 붕해제는 0.5 내지 10 중량％ 사용이 가능하다. 더욱 바람직하게는 1 내지 7 중량％ 사용한다. 이러한 붕해제는 상기 언급한 것 외에도 전분 및 그의 유도체, 옥수수(corn), 쌀전분(rice starch), 감자전분(potato starch), 카르복시메틸 전분 (carboxymethyl starch), 소듐 스타치 글리코네이트(sodium starch glyconate), 셀룰로오스 및 그의 유도체, 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스, 파이버(fiber), 폴리소듐 아크릴레이트, 합성 유기 고분자, 가교결합 폴리비닐 피롤리돈(crosslinked polyvinyl pyrrolidone) 등의 붕해제와 벤토나이트(bentonite), 클레이(clay), 황토 등의 무기물질도 사용가능하며 이러한 붕해제는 필수적으로 사용하는 그래뉼형태의 가교결합된 셀룰로오스와 1종 또는 2종이상 혼합 사용이 가능하다.

상기 사용가능한 붕해제를 주어진 범위보다 과량 사용 시에는 세정력이 저하되고, 주로 고가인 성분이 많아 원재료비가 상승이 되는 문제가 있다. 또한 사용량이 너무 적은 경우에는 붕해력이 떨어져 정제가 용해되지 않아 세탁세제로의 기능을 발휘하지 못하는 문제가 발생된다.

본 발명의 정제형 세탁세제 조성물에서 붕해보조제는 붕해제의 역할을 보조해주는 것으로, 주로 마이크로 결정성 셀룰로오스(micro crystalline cellulose)를 사용한다. 이러한 붕해보조제는 붕해제와 마찬가지로 붕해력을 나타내는 것은 물론 붕해제와 혼합하여 사용 시 상승효과를 나타내는 역할을 하게 되며, 특히 정제의 결합력을 증가시켜 강도를 유지하는데 도움을 준다.

본 발명의 정제형 세탁세제 조성물에서 붕해보조제는 0.2 내지 10 중량％, 바람직하게는 0.3 내지 8 중량％ 사용하는 것이 좋다. 이러한 붕해보조제를 과량 사용 시 에는 고가이므로 원재료비 상승을 가져오게 된다. 기준치보다 미량 사용 시 에는 정제가 붕해가 잘되지 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.

본 발명의 정제형 세탁세제 조성물에 사용된 붕해촉진제로는 염화나트륨 (sodium chloride)를 필수적으로 사용한다. 기존에 사용하는 붕해촉진제의 경우에는 주로 아세테이트의 3수화물이나 무수화물을 주로 사용하는데 취급 시나 제품으로 적용 시에 나는 초산냄새로 인하여 제품화 하였을 경우 냄새를 억제하기가 어렵고, 초산 냄새를 억제하기 위하여 상대적으로 많은 량의 향료를 사용하여야 하는 문제점이 있다. 또한 고가의 제품이므로 경제적이지 못하다. 또한 무수화물의 경우에는 붕해촉진제로서는 매우 우수하나 장기안정성이 좋지 않아 장기 보관시 정제의 형태가 변형되고 강도를 약화시켜 쉽게 부서지는 단점이 있다. 이외에도 포타늄 아세테이트(potassium acetate), 소듐 시트레이트(sodium citrate), 우레아 (urea) 등이 사용되나 이 또한 가격이나, 냄새, 장기안정성이 나쁜 단점이 있다.

본 발명의 정제형 세탁세제 조성물에서 붕해촉진제는 3 내지 30 중량％, 바람직하게는 5 내지 20 중량％를 사용하는 것이 좋다, 30 중량％ 초과 사용 시에는 붕해력은 좋으나 상대적으로 세정력을 떨어뜨려 세탁세제 본래의 기능을 상실하게 되고, 3 중량％ 미만 사용 시는 붕해가 잘 되지 않는 문제점이 있다.

본 발명의 정제형 세탁세제 조성물은 붕해촉진제외에도 정제에서의 모세관 (capillary) 역할을 하는 기공(air porosity)을 넓혀주기 위하여 붕해보조제로서 그래뉼화된 소듐 카본네이트를 사용할 수 가 있다. 이 그래뉼화된 소듐 카본네이트는 125 ㎛ 에서 1000 ㎛의 평균 입자크기를 가지며, 700 에서 1100 g/ℓ의 곁보기 밀도를 가지는 것으로 그 함량은 1 내지 20 중량％ 사용하는 것이 좋다. 1 중량％ 미만 사용 시에는 모세관 역할을 충분히 수행하지 못하고, 20 중량％ 초과 사용 시에는 정제의 결합력을 약화시켜 타정이 잘되지 않고 쉽게 부서지는 단점이 있다. 또한 이러한 소듐 카본네이트의 경우 적절한 양을 사용할 경우 높은 알칼리도로 인하여 세척력의 증가를 가져오는 이점도 있다. 소듐 카본네이트 외에도 세제에서 빌더성분으로 사용이 가능한 탄산염, 규산염, 인삼염 등도 이러한 역할을 할 수 있다.

본 발명의 정제형 세탁세제 조성물은 정제의 결합력을 증가시켜 주기 위하여 결합제를 사용할 수도 있다. 결합제로는 주로 평균분자량 1500 내지 8000 정도의 폴리에틸렌글리콜이나 폴리프로필렌글리콜을 많이 사용한다. 그 외에도 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 수용성의 아크릴레이트 코폴리머(acrylate copolymer) 등의 중합체류와 실리케이트류, 스타치류, 셀룰로오스류 등도 사용이 가능하다. 이러한 결합제의 경우에는 정제를 타정하기 전 세제 입자에 액상으로 녹인 후 분무하여 사용하여도 되고, 조립이 완성된 세제 입자자체를 섞어 주어도 가능하다. 본 발명의 정제형 세탁세제 조성물에서 결합제는 0.5 내지 20중량％ 사용하는 것이 바람직하다.

정제 자체의 물성도 매우 중요하지만 공정에서 잘 생산되는 것 또한 매우 중요한 문제이다. 따라서 본 발명에서는 공정상에서 타정이 잘 이루어지도록 하는 물질인 활택제을 첨가한다. 활택제는 정제가 타정시 타정기에 달라 붙지 않도록 윤활유의 역할을 한다. 활택제로는 칼슘 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 소듐 벤조에이트, 실리카, 탈크, 클레이, 실리케이트, 제올라이트, 벤토나이트 등이 사용 가능하며, 이들 활택제는 0.2 내지 5 중량％ 사용한다. 5 중량％ 초과 사용 시에는 정제의 결합력을 약화시켜 정제가 쉽게 만들어지지 않게 되며 공정상에서도 분진이 많이 날려 작업환경이 좋지 않게 된다. 0.2 중량％ 미만 사용 시에는 활택제로서의 제 역할을 하지 못하여 타정기의 금형에 달라붙게 되어 작업성을 저하시키게 된다.

이러한 성분외에도 본 발명의 정제형 세탁세제 조성물은 세탁세제에 기본적으로 사용되는 성분인 계면활성제 및 알칼리 빌더들을 첨가할 수 있다.

사용 가능한 계면활성제로는 주로 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제 등이 사용 가능하다. 본 발명에 사용할 수 있는 음이온 계면활성제로는 직쇄형알킬벤젠설폰산염(:R = C₁₀- C₁₄알킬), 지방산염(R-CH₂-C00Na : 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 1종 이상을 언급할 수 있다. 또한, 비이온 계면활성제로는 다음과 같은,

알킬에톡실레이트 (R - CH - CH₂- O(CH₂- CH₂- O)nH,

옥소알콜폴리에틸렌글리콜에테르

,

지방산알칸올아미드

등을 사용할 수 있다. 이외에도 양이온 계면활성제 및 양쪽성 계면활성제를 소량 첨가 사용이 가능하다. 이들 계면활성제는 조성물 총량을 기준으로 10 내지 40 중량％를 사용한다. 40중량％ 초과 사용 시에는 세제입자의 제조가 어려울 뿐만 아니라, 타정시 입자가 너무 농조하며 금형에 달라붙는 등의 문제가 발생된다. 10중량％ 미만 사용할 때는 세정성분이 너무 적게 되어 세척이 잘 되지 않는 문제점이 있다.

상기 언급된 계면활성제의 세척력을 증진시키기 위하여 빌더로서 탄산염(예를 들어, 탄산나트륨(Na₂CO₃) 또는 탄산수소나트륨(NaHCO₃)), 제올라이트, 규산염(예를 들어, 층상 결정(layered crystalline) α-Na₂SiO₃또는 β-Na₂SiO₃), 인산염(예를 들어, 오르토인산, 피로인산, 트리폴리포스포릭에시드, 테트라폴리포스포릭에시드 또는 이들의 염), 포스폰산염(예를 들어, 디에티렌트리아민펜타메틸렌포스포네이트, 아미노트리메틸렌포스포네이트, 1-하이드록시에틸렌-1, 1-디포스포네이드), 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 가져오고 세탁시 무기물의 증가로 인하여 용해성이 저하된다. 또한, 10 중량％ 미만사용시에는 입자 형성이 잘되지 않아 타정이 어렵게 된다.

본 발명의 정제형 세탁세제 조성물은 상기 언급한 구성성분 이외에도 첨가제로 형광증백제(예를 들어, 스틸벤계비페닐계, 피라졸린계, 푸마린계 또는 퀴놀론계), 효소제 (예를 들어, 프로테아제, 알밀라제, 리피아제 또는 셀룰라아제), 기포조절제(예를 들어, 지방산계, 실리콘계, 파라핀왁스계) 등를 첨가할 수 있다. 첨가제는 0.5 내지 10 중량％ 사용할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다. 그러나 다음의 실시예가 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아니다.

(실시예 1 내지 4 및 비교예 1)

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

	실 시 예(중량％)	비교예(중량％)
	1	2	3	1
1	직쇄형알킬벤젠설폰산나트륨(C₁₀-C₁₄)	20	20	20	20
2	지방산나트륨(C₁₂-C₁₈)	2	2	2	2
3	비이온 계면활성제	10	10	10	10
4	탄산나트륨	36	26	24	32
5	제올라이트	20	17	18	25
6	Ac-Di-Sol	-	-	-	4
6	Lylin	5	3	2	-
7	붕해보조제	2	2	2	2
8	소듐 클로라이드	-	15	12	-
9	소듐 카본네이트	-	-	5	-
10	결합제	1	1	1	1
11	활택제	2	2	2	2
12	기타 첨가물	2	2	2	2

3 : AE-7(한국폴리올)

6 : Ac-Di-Sol(Na-CMC, FMC Corp)

Lylin(그래뉼형태의 가교결합된 셀룰로오스, FMC Corp)

7 : Avicel PH200(FMC Corp.)

8 : 염화나트륨(한주소금)

9 : 탄산나트륨(그래뉼 형태, 상품명: Grade 100, Ansac Corp)

10 : 폴리에틸렌글리콜 (PEG1500, 일칠화학)

11 : 마그네슘 스테아레이트

12 : 향, 기포조절제, 효소제, 형광제 등

상기의 세제 제조 방법은 Na₂CO₃을 통상의 세제 제조 믹서에 놓은 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, 붕해촉진제, 붕해보조제, 결합제, 활택제 및 기타 첨가물을 투입하여 균일하게 섞은 후 타정기를 이용하여 정제를 제조 하였다.

이때 정제는 직경 45㎜, 두께 20㎜, 무게 40g이며 350㎏의 압력으로 정제를 타정하였다.

(실험예 1) 본 발명에 따른 정제형세제의 세척력 및 붕해력시험

실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 따라 제조된 분말세제를 다음과 같은 조건하에 그 세정력, 붕해력 및 파괴강도를 평가하였다.

1) 세정력 평가 시험

세척기기: Terg-O-Tometer

세정온도: 25℃

세 척 수: 경도80 ppm Ca++, 20ppm Mg++

욕 비: 4.5g 오염포/ℓ세정수

오 염 포: EMPA Art No. 102 (올리브유, 카본블랙/혼방(폴리에스테르/면)

세제농도: 0.67g/ℓ

평 가: 비교예 1을 100 으로 하여 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 : MECMESIN PFI-5OON, 영국 MECMESIN 사)를 이용하여 최대 파괴 강도를 측정한다.

상기와 같은 실험방법을 이용하여 실시한 실험결과를 아래 표 2에 나타내었다.

	실 시 예	비 교 예
	1	2	3	1
1	세정력	100.2	100.5	100.4	100
2	붕해시간(분)	2.0	1.5	0.7	4.2
3	파괴강도(kgf)	3.8	3.7	3.5	3.4

상기 표 2의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 정제형 세제(실시예 1 내지 3)는 파괴강도가 우수할 뿐 아니라 붕해시간이 모두 2분 이내로 쉽게 붕해됨을 알 수 있다. 그러나 비교예에서는 본 발명에서 사용한 그래뉼 형태의 붕해제가 아닌 일반적으로 사용하는 분말형태의 붕해제를 사용하였을 경우(비교예 1)에는 실시예보다 붕해시간이 매우 길게 나타남을 알 수 있다. 또한 실시예 1에서 염화나트륨을 첨가한 경우인 실시예 2가 붕해시간이 짧게 나타났으며 모세관 역할을 하는 그래뉼화된 탄산나트륨을 첨가한 경우인 실시예 3에서는 붕해시간이 1분 이내로 아주 짧게 나타났음을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 사용된 그래뉼 형태의 붕해제가 기존에 사용되는 분말형태의 붕해제보다 우수하고, 염화나트륨을 첨가하고 그래뉼화된 탄산나트륨을 첨가하였을 경우에는 붕해 시간을 줄일 수 있음을 알 수 있다. 또한 붕해시간이 줄게됨을 물론 고가의 붕해제를 최소화 할 수 있어 매우 경제적인 효과가 있다.

Claims

평균입자 사이즈 300-2000㎛인 그래뉼 형태의 가교결합된 셀룰로오스를 필수적으로 포함하는 붕해제 0.5 내지 10 중량％, 마이크로 결정성 셀룰로오스(MCC)를필수적으로 포함하는 붕해보조제 0.2 내지 10 중량％, 염화나트륨을 필수적으로 포함하는 분해촉진제 3 내지 30 중량％, 결합제 0.5 내지 10 중량％ 및 활택제 0.2 내지 5 중량％를 함유함을 특징으로 하는 정제형 세탁세제 조성물.
삭제
제 1 항에 있어서,

가교결합된 셀룰로오스가 전분 및 그의 유도체, 옥수수, 쌀전분, 감자전분, 카르복시메틸 전분, 소듐 스타치 글리코네트, 셀룰로오스 및 그의 유도체, 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스, 파이버, 폴리소듐 아크릴레이트, 합성 유기 고분자, 및 가교결합 폴리비닐 피롤리돈 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 정제형 세탁세제 조성물
제 1 항에 있어서,

추가로 탄산염, 규산염 및 인산염 중에서 선택된 1종 혹은 2종이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 정제형 세탁세제 조성물