KR20010106516A - 폴리에스테르 폴리쿼터너리 화합물, 이들을 함유한 조성물및 이들의 용도 - Google Patents

폴리에스테르 폴리쿼터너리 화합물, 이들을 함유한 조성물및 이들의 용도

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KR20010106516A
KR20010106516A KR1020017004698A KR20017004698A KR20010106516A KR 20010106516 A KR20010106516 A KR 20010106516A KR 1020017004698 A KR1020017004698 A KR 1020017004698A KR 20017004698 A KR20017004698 A KR 20017004698A KR 20010106516 A KR20010106516 A KR 20010106516A
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키이스로버트오.
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달림플데몬엠.
포펜버거크레이그
휘트링거데이비드이.
호우왕키
매닝모나
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에버하드 코스카
골드슈미트 케미컬 코포레이션
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Abstract

(a) 다음과 같은 구조식의 화합물로서,
여기서, 각 R*및 R**는 독립적으로 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형, 가지형 또는 고리형 알킬렌기인데, 여기서 두 질소 원자는 두 개 미만의 탄소 원자에 의해 분리되지 않고, 각 A1, A2, A3, A4및 A5는 독립적으로 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직선형 또는 가지형 알킬렌이고, 각 R1, R2, R3, R4및 R5는 독립적으로 -H 또는 RAC(O)- 인데, 여기서 RA는 7 내지 21개의 탄소 원자 및 0 내지 4개의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 직선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일이고, R1, R2, R3, R4또는 R5중 적어도 하나는 RAC(O)- 이고, 각 Q1, Q2및 Q3는 독립적으로 -H, -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H5, 벤질, -CH2COOH 또는 -CH2COOA-이고, 또는 R*이 -CH2CH2-기인 경우 Q1, Q3모두 또는 Q1, Q2모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성할수 있고, 또는 R**가 -CH2CH2-기인 경우 Q3및 Q3가 모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성할 수 있고; m은 0 내지 4; r은 0 내지 2; v, w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 1 내지 8이고, i는 0 내지 1, j는 0 내지 1이고, k는 각각 0 내지 1이고, i+j+k의 합은 0 내지 4이고, A-는 각각 독립적으로 아래 정의된 것과 같은 음이온이고, n은 화학구조식 (1) 화합물의 전체 전하가 0이 되는데 필요한 A-의 몰수인 화합물; 및 물을 포함하는 조성물로서, 상기 조성물이 직물 수지처리 화합물 또는 실리콘의 상당량을 포함하지 않는 조성물.

Description

폴리에스테르 폴리쿼터너리 화합물, 이들을 함유한 조성물 및 이들의 용도 {POLYESTER POLYQUATERNARY COMPOUNDS, COMPOSITIONS CONTAINING THEM, AND USES THEREOF}
지금까지는 4차 암모늄 화합물 및 아주 약간의 디알킬 암모늄 화합물(이하 "통상적인 쿼츠(conventional quats)"라 함.)는 많은 응용예에서 광범위한 용도가 알려져 있다. 예컨대, 다양한 통상적인 쿼츠의 여러 용도가 제안되어 왔는데, 가정용 또는 산업용 및 기관(institutional)에서 사용될 수 있는 섬유 유연제가 그 예이다. 통상적으로 상기 화합물은 생산, 배합물 용도, 미적 특성, 생물분해성(biodegradability) 및 이러한 조성물의 환경과의 양립성 측면에서 몇가지 곤란함을 주는 특성을 나타낸다. 상기의 기능에 사용되는 통상적인 조성물 중많은 예가, 시간이 지남에 따라 완전하게 생분해되기는 하지만, 필요한 만큼 빨리 분해되지는 않으며, 그래서 쉽게 생물분해되지 않는 것으로 여겨진다. 그 이외에도, 시판되는 여러 가지의 생물분해성 연화제, 컨디셔너 및 박리제(박리제)는 작용면에서 생물분해성이 낮은 통상의 제품들만금 효과적이지 못하다. 그리하여, 효과적인 수준의 성능을 유지하기 위하여는, 상기의 효과가 적으면서 더 쉽게 생분해되는 제품(연화제와 같은)의 양을 증가시켜 사용해야 하고, 결국 쉽게 드러나듯이 이러한 인자들은 상기 제품의 비용 효율성(cost-effectiveness)를 낮춘다. 그 이외에도, 통상의 쿼츠를 이용한 제품의 색상 및 냄새 역시 많은 생물분해성 원료(raw material)들이 갖는 문제를 내포한다. 소비자의 호평을 얻을 뿐 아니라, 안정성 및 수용성 있는 장기적인 제품 미감(aesthetic properties)의 달성을 위하여는 색상이 밝고 냄새가 적은 것이 필수적이다. 더 나아가서, 투명한 ( 반투명 또는 투명) 액체 상태인 섬유 유연제 및 신체관리(personal care) 배합물을 얻으려는, 더 나아가 배합물이 헹구는 물에 분산되었을 때(물에서 50-100ppm 정도의 활성 수준에 있을지라도) 맑고 투명한 분산이 얻어질 것까지 요구된다. 투명한 배합물은 응용예에 따라서 여러 가지 성능상 이점을 제공할 수 있는데, 예컨대, 투명한 섬유 유연제는 섬유의 얼룩감소, 분산력(dispersibility) 향상 및 섬유 또는 다른 기질(substrate)의 재흡수(rewetting)의 현격한 향상 등을 제공하는 것이 그러하다. 상기와 같은 투명한 조성물의 개발에는 적당한 쿼터너리 및/또는 폴리쿼터너리 암모늄 화합물 뿐 아니라, 필요한 외형을 달성을 위해 함께 작용하는 용매 및 보조용매 같은 적합한 첨가제를 신중하게 확인하는 것이 필요하다. 통상적인 쿼츠가 상대적으로 좋지 않은 용해도를 갖는 점은 또한 응용예에 따라서 변할 수 있는 특정한 곤란함에 기여하기도 한다. 예컨대, 그러한 통상적인 쿼츠가 섬유 유연제에 사용될 때, 용해도가 나쁘기 때문에 섬유 유연제 성분의 물에서의 분산력 및 배합된 섬유 유연제 제품의 세탁기내에서의 분산력을 억제하는 것이 그러하다.
그리하여, 섬유 유연제로 유용하고, 생물적으로 분해될 수 있으며, 유연화, 박리(debonding), 컨디셔닝, 기타 등등에 고도로 효과적이면서, 생산, 배합 및 이용에 있어서 앞에서 기술한 것과 같은 문제점을 갖고 있지 않은 새로운 아민 및 암모늄 유도체, 및 특정한 디쿼터너리 및 폴리쿼터너리 유도체를 확인할 필요가 있다. 모발, 피부 컨디셔너, 종이 박리제 조성물, 섬유 유연제 기타 등등에 사용될 수 있는 것으로서, 생물학적으로 쉽게 분해될 수 있고, 만족할 만큼 높은 활성을 보여주는 활성제 역시 요구된다. 통상적인 제품은 위와 같은 두가지 특성을 높은 정도로 보여줄 수 없다는 점에서 시대에 뒤떨어져 있으며, 그래서 낮은 생물분해성 또는 낮은 활성을 감수하여야만 한다. 그리하여 아직도 컨디셔너, 종이 박리제(paper 박리제), 기타 등등으로서의 활성 수준을 보여주는 화합물에 대한 요구가 있는데, 그것은 통상적인 쿼츠와 같이 통상 사용되는 활성제와 같은 정도 또는 그보다 더 우수하면서도 좋은 생분해성을 보여주는 것일 수 있다.
특정한 폴리쿼터너리 암모늄 화합물이 개시되어 있다. 예컨대, 콘베르 등(Conbere et al.)의 미국특허 제2878144호는 수용성 직물 수지처리 배스(bath)에서 사용될 수 있는 유연 및 정전기방지제로서 유용한 특정 디쿼터너리 암모늄 화합물의 용도(use)를 개시하고 있다(col. 2, 50-65줄 참조). 그러나 콘베르 등은 수용성 직물 수지 처리 배스에서의 디쿼터너리 화합물의 이용의 실례를 개시하고 있지 않으며, 그러한 디쿼터너리 화합물을 첨가한 어떠한 배합물도 제공하고 있지 않을 뿐 아니라, 그 용도가 본 명세서에서 개시 및 청구된 응용 예와는 매우 다른 수용성 직물 섬유 수지 처리 배스를 이용한 직물 처리 이외에는 다른 어떤 응용에서 그러한 디쿼터너리 화합물의 용도에 대해 언급 또는 제안하고 있지 않다. 더 나아가서, 콘베르 등의 개시는 디쿼터너리 화합물로 제한되어 있는 반면, 본(본 발명에 의한?) 응용 및 클레임은 아민, 트리쿼츠(triquats) 및 테트라쿼츠(tetraquats)를 포함한다. 슈뢰더 등(Schroeder et al.)은 미국특허 제5,725,736에서 특정 실리콘 비테인(betaines)을 티슈(tissue)에 넣어서 이들의 유연성을 향상시키는 방법을 개시하고 있다. 슈뢰더 등은 또한 그들의 발명에 의한 실리콘 비테인과 조합된 특정 폴리쿼터너리 암모늄 화합물의 선택적인 이용을 개시하고 있다. 그러나 슈뢰더 등은 그들의 발명에 따른 방법에서 쿼터너리 화합물의 이용의 실례를 개시하지 않고 있으며, 그러한 폴리쿼터너리 화합물을 넣은 어떠한 배합물도 제공하고 있지 않을 뿐 아니라, 티슈 유연화 및 특정 실리콘 비테인과의 결합 이외의 다른 응용예에서 상기의 폴리쿼터너리 화합물의 이용을 언급하거나 제안하고 있지 않다.
인식되는 것과 같이, 섬유 유연제, 종이 박리제, 모발 컨디셔너, 피부 컨디셔너, 직물 연화제, 자동차 왁스 스프레이, 기타 등등의 화학은 매력적이다. 이러한 응용들의 각각은 각 성분의 개개의 화학적 특성 이외에도 조성물 내에 있는 여러 성분들 사이의 상호작용이 고려되어야 하므로 복잡하다. 섬유 유연화 응용의 예컨대, 가장 광범위한 세탁 특성을 갖는 세제 화합물은 일반적으로 음이온성(-전하를 갖는) 계면활성제이다. 예컨대, 그러한 음이온성 계명활성제는 알킬벤젠 설포네이트, α-올레핀 설포네이트 및 Witco corporation에서 WITCONATE(등록상표)로 판매되는 크실렌 설포네이트를 포함할 것이다. 반대로, 앞에서 논의된 것과 같은 아민 및 암모늄 화합물의 예에서처럼 섬유 유연화 화합물은 일반적으로 양이온성(+ 전하를 갖는)이다. 그리하여, 음이온성 세제 성분과 양이온성 유연화 성분이 수용액 중에 함께 존재하는 경우, 자연스럽게 서로 착물을 생성하거나 용액내에서 침전되려는 경향을 갖는다. 이러한 착물생성 또는 침전반응은 세제 화합물 및 유연화 화합물 양쪽의 성능 모두를 방해할 것이고, 이는 바람직하지 않은 현상이다. 이와 같은 바람직하지 않은 착물생성 또는 침전생성 반응은 세제 및 연화제 화합물 양쪽을 세탁 과정중에 함께 첨가하는 경우에 발생할 것이라는 것은 쉽게 인식될 수 있을 것이다. 그러나 북미의 세탁기는 전형적으로 섬유 유연제를 세탁물(washload)에 가하기 전에 의류를 단 1회만 헹구므로 상기 섬유 유연제를 헹굼과정(전형적으로 행해지는) 중에 가하더라도 섬유 내에 존재하는 잔류 음이온성 세제 화합물(빌더(builder)를 포함하는)은 양이온성 연화제 화합물과 착물을 형성한다.
본 발명은 예켠대, 섬유 유연제(softener), 종이 박리제(debonder), 모발 컨디셔너(conditioner), 피부 컨디셔너, 종이 잉크제거(deinking) 및 잉크 부유(floatation)제, 아스팔트 에멀젼제, 부식억제제, 광석 부유제, 살충제 에멀젼제, 자동차 건조 보조 스프레이, 드릴링 유액 첨가제(drilling fluid additives), 기타 등등과 같은 것에 유용한 아민과 4차(quaternary) 암모늄 화합물 및 이들의 배합물(formulation)에 관한 것이다.
발명의 요약
본 발명은 상기의 목적을 달성하고 본 명세서에서 기술한 특성 및 이점들 역시 보여준다.
본 발명의 첫 번째 관점은 다음과 같은 화학구조식(이하 "화학구조식 (1)"이라 한다.)을 갖는 화합물을 포함한다.
여기서, 각 R*및 R**는 독립적으로 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형, 가지형 또는 고리형 알킬렌기인데, 여기서 두 질소 원자는 두 개 미만의 탄소 원자에 의해 분리되지 않고,
각 A1, A2, A3, A4및 A5는 독립적으로 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직선형 또는 가지형 알킬렌이고,
각 R1, R2, R3, R4및 R5는 독립적으로 -H 또는 RAC(O)- 인데, 여기서 RA는 7 내지 21개의 탄소 원자 및 0 내지 4개의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 직선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일인데, R1, R2, R3, R4또는 R5중 적어도 하나는 RAC(O)- 이고,
각 Q1, Q2및 Q3는 독립적으로 -H, -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H5, 벤질, -CH2COOH 또는 -CH2COOA-이거나, 또는 R*이 -CH2CH2-기인 경우 Q1, Q3모두 또는 Q1, Q2모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성하거나, 또는 R**가 -CH2CH2-기인 경우Q3및 Q3가 모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성할 것이고,
m은 0 내지 4, r은 0 내지 2, v, w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 1 내지 8이고,
i는 0 내지 1, j는 0 내지 1이고, k는 각각 0 내지 1이고, i+j+k의 합은 0 내지 4이고,
A-는 각각 독립적으로 아래 정의된 것과 같은 음이온이고, n은 화학구조식 (1) 화합물의 전체 전하(net charge)가 0이 되는데 필요한 A-의 몰수이다.
본 발명에 의한 바람직한 하나의 구체례에서, 그 조성물은 배합물 내에 물을 포함한다. 본 발명의 다른 하나의 바람직한 구체례에서, 상기 배합물은 상당한 양의 실리콘 비테인을 포함하지 않거나 또는 전혀 포함하지 않는다. 본 발명의 바람직한 추가적인 구체례의 하나에서, 상기 배합물은 상당한 양의 실리콘 화합물을 포함하지 않거나 또는 전혀 포함하지 않는다. 본 발명의 또 다른 하나의 바람직한 구체례에서, 상기 배합물은 상당한 양의 직물 수지 처리 화합물을 포함하지 않거나 또는 전혀 포함하지 않는다.
본 발명의 다른 하나의 바람직한 구체례에서, 상기 조성물은 둘 이상의 서로 다른 화학구조식 (1) 화합물의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 바람직한 구체례의 하나에서, m은 약 1 내지 4인데, 더 바람직하게는 2 내지 4이고, 가장 바람직하게는 3 내지 4이다.
본 발명의 다른 하나의 구체례는 화학구조식 (1) 화합물이 v, w, x, y 및 z 중 적어도 하나가 1 보다 큰 화합물인 것을 포함한다. 본 발명의 바람직한 구체례의 하나에서, v, w, x, y 및 z 각각이 1 보다 크다. 본 발명의 다른 하나의 구체례는 치환기 Q1, Q2, 및 Q3가 존재하지 않거나, 또는 Q1, Q2, 및 Q3로부터 선택된 하나 이상의 치환기가 있고 그 치환기 중의 하나가 -H인, 화학구조식 (1) 화합물을 포함한다. 본 발명의 다른 하나의 구체례는 아민염, 폴리아민염 또는 이들의 혼합물을 추가적으로 포함한다. 본 발명의 또 다른 하나의 구체례는, 예컨대, (a) 화학구조식 (1) 화합물 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 하나의 성분, (b) 물, 및 (c) 임의로 한가지 이상의 용매 또는 보조용매를 포함하는 섬유 유연제로 유용한, 액체 조성물을 포함한다.
본 발명의 다른 하나의 관점은 (a) 화학구조식 (1) 화합물, 및 (b) 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽이온성(zwitterionic) 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성적인(amphoteric) 계면활성제 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 두 번 째 게면활성제를 포함하는 조성물을 포함한다.
본 발명의 하나의 구체례에서, 상기 조성물은 추가적으로 물을 포함한다. 본 발명의 하나의 구체례에서, 상기 제 이의 계면활성제는 통상적인 4차 화합물을 포함한다. 본 발명의 다른 하나의 구체례에서, 상기 조성물은 상당한 양의 실리콘을 포함하지 않는다. 본 발명의 또 다른 하나의 구체례에서, 상기 조성물은 둘 이상의 서로 다른 화학구조식 (1) 화합물의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 추가적인 구체례의 하나에서, 상기 조성물은 둘 이상의 서로 다른 통상의 쿼터너리 화합물의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 하나의 구체례에서, 상기 제 이의 계면활성제는 알킬벤젠 설포네이트, α-올레필 설포네이트 및 크실렌 설포네이트로 구성된 군에서 선택된다. 본 발명의 다른 하나의 구체례에서, 제 이의 계면활성제는 노닐페놀 에톡실레이트, EO, PO, iPO BO 또는 이들의 혼합물를 사용한 C5-C20선형 또는 가지형 알콕실레이트 또는 이들의 혼합물, 아민 에톡실레이트, 지방 아미드 에톡실레이트, 지방산 에톡실레이트, 카르복실화된 비이온화합물(carboxylated nonionics), α-폴리글루코시드 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다. 본 발명의 또 다른 하나의 구체례에서, 상기 제 이의 계면활성제는 알칸올아미드이다. 본 발명의 하나의 구체례에서, 상기 제 이의 계면활성제는 아민 옥사이드(amine oxide)이다.
본 발명의 추가적인 관점은 (a) 화학구조식 (1) 화합물, (b) 솔베트로프(solvatrope) 또는 커플링제 또는 이들의 혼합물, 및 (c) 오일 또는 소수성 유기 성분 및 이들의 혼합물을 포함하는 조성물을 포함한다.
본 발명의 구체례의 하나에서, 상기 조성물은 추가적으로 물을 포함한다. 본 발명의 다른 하나의 구체례에서, 화학구조식 (1) 화합물의 양은 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양은 배합물의 약 0. 내지 65wt%이고, 물의 양은 배합물의 약 20 내지 99.7wt%이며, 바람직하게는 약 35 내지 약 99.7wt%이다. 본 발명의 또 다른 하나의 구체례에서 상기 오일 또는 소수성 유기 성분은 지방산; 지방 아미드(fatty amide); 지방 알코올(fatty alcohol); 지방 오일(fatty oil); C8-C22지방산 및 C1-C8알코올로부터 생성된 지방산 에스테르; 디알킬 에스테르; 미네랄 오일; 미네랄 실(seal) 오일; 실리콘 오일; 페트롤라텀(patrolatums); 모노글리세라이드; 디글리세라이드; 트리글리세라이드; 알리파틱, 파라피닉 및 나프탈레닉 하이드로카본; 오일 및 스피리트(spirits); 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된다. 본 발명의 다른 구체례에서, 상기 조성물은 둘 이상의 서로 다른 화학구조식 (1) 화합물 또는 둘 이상의 용매의 혼합물 또는 커플링제를 포함한다. 본 발명의 다른 하나의 구체례에서, 화학구조식 (1) 화합물을 만드는데 이용된 지방산의 요오드 값(iodine value)은 약 30 내지 약 140의 범위이고, 바람직하게는 약 80부터 약 120까지이고, 가장 바랍직하게는 약 90부터 약 110까지이다.
본 발명의 구체례의 하나에서, 상기 조성물은 마이크로에멀젼으로 유화된다. 본 발명의 다른 하나의 구체례에서, 상기 조성물은 투명하다. 본 발명의 또 다른 하나의 구체례에서, 화학구조식 (1) 화합물의 양은 배합물의 약 5 내지 약 50wt%, 바람직하게는 약 10 내지 약 30wt%, 가장 바랍직하게는 약 15 내지 약 25wt%이고, 솔베트로프 또는 커플링제의 양은 배합물의 약 2 내지 15wt%, 바람직하게는 약 3 내지 약 10wt%, 가장 바랍직하게는 약 6 내지 10wt이고, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양은 배합물의 약 5 내지 50wt%, 바랍직하게는 약 10 내지 약 30wt%, 가장 바람직하게는 약 15 내지 20wt%이며, 물의 양은 배합물의 약 10 내지 70wt%, 바랍직하게는 약 20 내지 약 60wt%, 가장 바람직하게는 30 내지 50wt%이다.
본 발명의 구체례의 하나에서, 상기 조성물은 신체관리(personal care) 배합물로 사용되는데, 여기서 화학구조식 (1) 화합물의 양은 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 바람직하게는 약0.1 내지 약 25wt%, 가장 바람직하게는 0.1 내지 약 5wt%이고, 솔베트로프 또는 커플링제는 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 바랍직하게는 약 0.1 내지 약 25wt%, 가장 바랍직하게는 약 0.1 내지 0.5wt이고, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양은 배합물의 약 0.1 내지 65wt%, 바랍직하게는 약 0.1 내지 약 25wt%, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 5wt%이며, 물의 양은 배합물의 약 20 내지 99.7wt%, 바랍직하게는 약 35 내지 약 99.7wt%, 가장 바람직하게는 65 내지 99.7wt%이다.
본 발명의 다른 하나의 구체례에서, 상기 조성물은 추가적으로 물을 포함하는 살충제 에멀젼제 배합물이다. 본 발명의 또 다른 하나의 구체례에서 상기 조성물은 상기 살충제 에멀젼제 배합물 및 유효량의 살충제를 포함하는 살충제 배합물이다. 본 발명의 다른 하나의 구체례에서, 상기 살충제 배합물은 화학구조식 (1) 화합물을 살충제 배합물에 대하여 약 5 내지 50wt% 범위 내에서 포함하는데, 바람직하게는 10부터 약 40wt%까지이다.
본 발명의 다른 관점들은 화학구조식 (1) 화합물을 섬유 유연제(단독으로 또는 세제/직물 연화제와 조합 상태로)로, 자동차 스프레이 마이크로에먼젼으로, 종이 박리제로, 모발 또는 피부 컨디셔너로, 부식억제제로, 아스팔트 유화제로, 유기찰흙(organoclay)으로, 또는 농산품 유화제로서, 단독으로 또는 배합물 상태로 이용하는 것을 포함한다. 상기 화학구조식 (1)의 폴리에톡시화 화합물은 특히수지(resin) 배스와 접촉된 상태에서 이용될 때 직물 처리제로서 그 용도를 찾을 수 있을 것이다. 본 발명의 다른 관점은 화학구조식 (1) 화합물을 단독으로 또는 배합물 형태로 이용하는 상기의 방법 및 공정을 포함한다.
앞에 기술된 것으로부터 볼 때, 특정 상황에서 본 명세서에 개시된 조성물 또는 배합물의 각 성분 또는 구성요소의 양의 범위는 합했을 때 그 합계가 이론적으로 100%가 넘는 것이 있을 것이다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 자에 게는, 그와 같은 불가능한 배합물(즉, 성분의 양의 합계가 100%를 넘은 배합물들)는 청구범위 및 개시 대상에서 제외된다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 성분 A 및 B를 갖는 배합물에서 A의 양이 25부터 75%로 기술되고, B의 양이 25부터 55% 범위로 기술되었을 때, 만약 A를 65% 포함한다면 배합물 중의 B의 양은 35% 또는 그 이하로 이해되고, 그래서 A와 B의 합은 100%를 넘지 않는다. 그러므로, 본 문헌에서 제공되는 모든 배합물 또는 조성물은 그 양은 합쳤을 때 100% 보다 적거나 또는 같다는 것이 청구범위 및 명세서 기재 부분으로부터 이해된다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 신규한 폴리에스테르 아민 화합물 및 폴리에스테르 폴리쿼터너리 화합물, 상기 신규 화합물을 포함하는 조성물 및 배합물, 및 이들의 이용에 관한 것이다.
A. 바람직한 화합물 및 조성물
인식되어지는 것과 같이, 본 발명의 특히 바람직한 구체례는 화학구조식 (1)에 해당하는 화합물의 혼합물을 포함하므로 4차화(quaternization) 또는수소화(protonation)(비 4차화, 비 수소화 화합물을 포함하는)의 정도, 에스테르화의 정도, 및 혼합물 내에 존재하는 서로 다른 분자들의 사슬 길이 및 분자량이 각각 다르므로 각 특성들은 혼합물 내에 존재하는 모든 분자들의 평균값으로 표시될 수 있다. 그러므로 그러한 혼합물에서, 4차화의 정도와 같은 특성은 모든 정수 사이에 있는 평균값으로 표현될 수 있다.
화학구조식 (1)에 관하여 설명하면, Q1, Q2및 Q3로 표현된 기는, 그것이 존재하는 경우, 그들이 결합되어 있는 각 질소 원자가 수소화(이들이 -H라면)된 또는 4차화(이들이 다른 어떤 기라면)된 치환기를 나타낸다. 화학구조식 (1) 화합물의 구조는 Q 치환기로 4차화 또는 수소화된 질소가 없는 화합물부터 모든 질소 원자가 Q 치환기로 4차화 또는 수소화된 화합물까지를 포함하지만, 그 중 바람직한 구체례에서 화학구조식 (1) 화합물은 반드시 부분적으로 4차화된 화합물이다. 상기의 "부분적으로"라는 것은 화학구조식 (1)로 표현된 분자상의 질소 원자 중 적어도 하나가 그에 결합된 Q 치환기를 갖지 않는다는 것을 전달하려는 의미이다. 특히, 디아민(diamines) 화합물(즉, 화학구조식 (1)에서 아래첨자 r이 0인 화합물)의 혼합물에는 혼합물 내에 분자당 4차화기 Q의 평균 갯수가 바람직하게는 1-2이고, 더 바람직하게는 1.5-2이다.
다른 하나의 바람직한 구체례는 Q 치환기가 없거나 또는 존재하는 Q 치환기가 단지 -H인 화합물 및 이들의 혼합물이다. 그러한 Q 치환기는 모든 질소 원자가 수소화되거나 또는 모든 질소보다 약간 적은 수가 수소화된 정도(각각 "전부" 및 "일부" 수소화)로 존재할 수 있다. 아래의 많은 가르침(teaching) 및 개시에서 "쿼츠(quats)", "에스테르 쿼츠(ester quats)", "폴리에스테르 쿼츠(polyester quats)" 및 화학구조식 (1)의 화합물을 포함하는 응용 및 배합물에 따라 이와 유사한 용어들이 사용되는데, 그러한 개시는 특별히, 그리고 분명하게 제외시키지 않는 경우에는 4차화되지 않은 화학구조식 (1)에 따른 화합물에도 등등하게 적용하는 것으로 이해되어야 한다.
화학구조식 (1) 화합물은 또한 그 응용에 따라 어떤 정도로든 에스테르화 될 수 있을 것이다. 화학구조식 (1)에서 보여준 것과 같이, 에스테르화의 정도는 디아민의 경우 1부터 4의 범위일 수 있으며, 트리아민 또는 테트라아민의 경우에는 각각 5 또는 6까지 올라갈 수도 있다. 바랍직한 에스테르화의 정도, 즉, RA기의 총합의 바람직한 범위는 약 2부터 약 4까지이다. 이것은 특히 디아민의 경우에 그러한데, 바람직한 에스테르와의 정도가 맑고 투명한(translucent) 배합물의 경우에는 1부터 약 3까지이고, 쉽게 분산되는 배합물의 경우에는 약 2 내지 3.5인데, 더 바람직하게는 약 2.0 내지 약 2.5이다. 트리아민 및 테트라아민의 경우 바람직한 에스테르화 정도는 필요에 따라 적절히 조절되어야 하는데, 즉, 대략 추가되는 아민기 당 하나의 에스테르기가 추가된다. 유화제에 적용하는 경우에는 분자가 전체로서 다른 적용예에 통상 사용되는 것들 보다 덜 소수성이 되도록 하기 위하여 화학구조식 (1) 화합물은 분자당 단지 약 1개 내지 2개를 갖는 것이 바람직하다. 어느 정도든 필요한 만큼의 에스테르화는 여러개의 히드록시기로 치환된 전구체와 당량적으로 적당한 양의 카르복시산을 반응시키는 것에 의해 성취될 수 있다. 예컨대, 2.5처럼 정수가 아닌 만큼의 에스테르화는 트리에스테르 및 디에스테르를 같은 양만큼 함유하는 혼합물을 생성하는 반응에 의해 달성될 수 있다.
각 RAC(O)- 아실기는 모두 같은 사슬 길이를 가질 수 있다. 지방 아실기가 서로 다른 사슬 길이 및 서로 다른 정도의 탄소-탄소 불포화 정도를 갖는 지방산의 혼합물을 함유하는 천연자원으로부터 유도될 수 있다는 사실을 고려하여, 이들은 서로 다른 사슬 길이 및 서로 다른 탄소-탄소 불포화의 정도를 갖는 것이 더 바람직하다. 그러한 자원의 예에는 탈로우(tallow), 피시오일(fish oil), 캐놀라(canola, 부분적으로 수소화된 캐놀라로부터 유도된 지방산을 포함하는), 조조바(jojoba), 팜(palm), 코코넛, 아보카도(avocado), 소맥 배아(wheat germ), 레이프시드(rapeseed), 올리브, 오렌지, 옥수수, 아마 씨(linseed), 님(neem), 땅콩, 홍화(safflower), 참깨 씨, 대두(soybean), 해바라기 씨 및 코코아 버터와 같은 천연자원으로부터 유도되는 지방산이 포함된다. 바람직한 원료는 탈로우, 캐놀라 및 팜이다. 맑은(투명한) 배합물이 필요하다면, 배합물에 사용되는 화학구조식 (1) 화합물 또는 화학구조식 (1) 화합물의 적어도 한 부분을 제조하기 위해서는 불포화 지방산을 이용하는 것이 적당하다. 화합물의 불포화도는 통상 요오드 값(I.V.)으로 표현된다. 투명한 배합물이 필요한 경우 화학구조식 (1)의 화합물을 만드는데 사용되는 지방산의 I.V.의 범위는 약 30 내지약 140이고, 더 바람직하게는 약 80 내지 약 120이며, 가장 바람직하게는 약 90 내지 110이다. 상기와 같은 투명한 배합물은일반적으로 훌륭한 동결/해빙(freeze/thaw) 회복(recovery)을 보여준다는 추가적인 장점을 갖는다.
화학구조식 (1) 화합물에 관하여 설명하면, 보여줄 분자는 디아민, 트리아민 또는 테트라아민이 될 수 있다. 많은 목적을 위하여 디아민이 적당하다. 디아민의 두 질소 원자를 연결하는 R*브리지(bridge)는 2 내지 12개의 탄소 원자를 가질 수 있고, 바랍직하게는 3 내지 12개, 가장 바람직하게는 6 내지 10개의 탄소 원자를 포함할 수 있다. 특히 바람직한 R*그룹의 하나는 선형 헥사메틸렌과 같은, 6 내지 12개의 탄소원자를 갖는 알킬렌이다. 다른 유용한 그룹은 질소 원자 사이, 또는 선형 또는 가지형 알킬렌 구조에 존재하는 3부터 10개의 탄소 원자 사이의 어느 곳에나 10개까지의 탄소 원자를 가질 수 있다. 화학구조식 (1)에서 A1-5로 표현되는 다양한 부분은 각각 독립적으로 에틸, 프로필(선형 또는 가지형) 또는 부틸(선형 또는 가지형)일 수 있다. 존재하는 A1-5그룹은 합성을 용이하게 하기 위하여 같은 것이 바람직하다. 또한 각 A1-5는 에틸 또는 프로필(특히 이소프로필)인 것이 바랍직하다. 추가적으로 화학구조식 (1) 화합물의 바람직한 구체례는 본 명세서에서 본 발명에 따른 제품의 다양한 배합물 성능에 따라 기술된다. 어떠한 정도든 4차화 및/또는 수소화될 때, 화학구조식 (1) 화합물은 양이온을 갖는 질소의 전체 + 전하와 같은 몰수만큼 존재하는 A-음이온을 함유한다. 상기 음이온 A-는 전체 화합물의 특성에 해를 끼치지 않는 어떠한 음이온이라도 나타낼 수 있다. A-의 예에는 플로라이드, 클로라이드, 브로마이드, 요오드, 클로라이트(chlorite), 클로레이트(chlorate), 히드록시드, 하이포포스파이트, 포스파이트, 포스페이트, 카보네이트, 포메이트(formate), 아세테이트, 락테이트 및 다른 카르복실레이트, 옥살레이트, 메틸 설페이트, 에틸 설페이트, 벤조에이트 및 살리실레이트, 기타 등등이 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직한 예는 클로라이드, 브로마이드, 메틸 설페이트, 에틸 설페이트 및 살리실레이트이다. 음이온이 1가(-1의 전하를 갖는)라면 A-는 상기의 음이온 그룹, 음이온이 2가(-2의 전하를 갖는)라면 A-는 음이온 그룹의 반, 음이온이 3가(-3의 전하를 갖는)라면 A-는 상기 음이온 그룹의 1/3, 기타 등등을 나타낸다. 상기의 정의에서 인식되어질 수 있는 것과 같이, m은 항상 화학구조식 (1)에서 n과 같을 것이다. 화학구조식 (1)의 화합물은 피페라진 고리가 결합된 화학식을 포함한다. 예컨대, R*가 -CH2CH2- 기, Q1및 Q3가 함께 또는 Q1및 Q2가 함께 -CH2CH2-인 경우 육각형 피페라진 고리를 생성할 수 있고, 또는 R**가 -CH2CH2-기인 경우 Q3및 Q3가 모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 링을 형성할 수 있을 것이다.
응용예에서 사용된 것과 같이 "모노알콕시화 화합물"이라는 용어 또는 유사한 용어는 v, w, x, y 및 z 중의 어떤 것도 1을 초과하지 않은 화학구조식 (1)의화합물을 의미한다. 그러므로, 모노알콕시화 화합물은 화학구조식 (1)의 화합물에 있는 질소 원자에 직접 결합된 폴리머 사슬 알콕시기(즉, 두 개 이상의 알콕시기가 서로 연결되어 있는)를 하나도 갖고 있지 않다. 대조적으로 "폴리알콕시화 화합물"이라는 용어 또는 이와 유사한 용어는 v, w, x, y 및 z 중의 어떤 것이 1을 초과하는 화학구조식 (1)의 화합물을 의미한다. 그러므로, 폴리알콕시화 화합물은 화학구조식 (1) 화합물의 질소 원자에 직접 결합된 알콕시기의 폴리머 사슬(즉, 두 개 이상의 알콕시기가 서로 연결되어 있는)을 하나 이상 갖고 있다.
본 발명은 화학구조식 (1)의 화합물과 이들의 배합물, 및 이들의 이용을 포함한다. 그러나 이 적용예의 특정한 부분에서는 화학구조식 (1)의 모노알콕시화 화합물과 폴리알콕시화 화합물 사이의 구별이 이루어질 것이고, 그러한 구별은 명백하게 이루어질 것이다. 그러한 구별이 이루어지지 않으면 그러한 서술은 화학구조식 (1) 화합물의 모노알콕시화 화합물과 폴리알콕시화 화합물 양쪽 모두에 적용되는 것으로 이해된다. 그러므로, 알콕시화 화합물이라는 용어는 앞에서 정의된 바와 같이 모노에톡시화 화합물 및 폴리에톡시화 화합물을 모두 포함한다.
화학구조식 (1)의 화합물은, 의도하는 용도 및 각각의 대안적인 적용 방법에 부수하는 장점 및 단점에 따라, 단독으로 또는 혼합물 상태로, 다른 화합물 또는 첨가제와 조합하여, 또는 다른 화합물 또는 첨가제와의 배합물로서 사용될 수 있다. 화학구조식 (1)의 화합물과 함께 사용될 수 있거나 또는 화학구조식 (1) 화합물과 함께 배합물로 만들어질 수 있는 화합물 또는 첨가제의 몇가지 예는 계면활성제 또는 세제, 특히 4차 암모늄 화합물, 향수, 방부제, 곤충 및 나방 퇴치제, 폴리머 토양 릴리즈(release)제, 정전기방지제, 염료 및 안료(colorant), 점성도 조절제, 산화방지제, 실리콘, 미네랄 오일 및 페트롤라텀, 합성 윤활제, 거품제거제(defoaming agents), 거품방지제(antifoaming agents), 유화제, 표백제, 오페시파이어(opacifiers), 동결-해빙 조절제(freeze-thaw control agents), 수축억제제(shrinkage control agents) 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 첨가제의 많은 예들을 자세히 설명함으로써 본 발명의 범위를 보여주고자 한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 기술자에게 친숙하고 또한 특정 용도에 적당한 다른 화합물들 또는 첨가제들은 화학구조식 (1)의 화합물과 함께 사용되거나 또는 함께 배합되어 사용될 수도 있다.
화학구조식 (1)의 화합물(단독으로 또는 다른 화합물들과의 조합 양쪽 다)은 많은 잠재적인 실시예들을 갖는다. 화학구조식 (1)의 화합물은 본 명세서에 자세히 설명된 것과 같은, 그러나 이에 한정되지는 않는, 예컨대, 섬유 유연제(단독으로 또는 세제/섬유 유연제의 조합 상태로)로, 자동차 스프레이 마이크로에멀젼으로, 종이 박리제로, 모발 또는 피부 컨디셔너로, 부식억제제로, 아스팔트 유화제로, 유기찰흙(organoclay)으로, 또는 농산품 유화제로서 사용될 수 있을 것이다. 폴리에톡시화 화합물은 또한 직물 처리제로서, 특히 수지 배스(resin bath)와 함께 사용될 때, 그 용도를 찾을 수 있을 것이다.
B. 응용예
본 개시는 본 발명의 화합물 및 배합물이 많은 목적을 위하여 사용될 수 있다는 것 및 적당한 첨가제가 궁극적인 응용예에 근거하여 거기에 혼합될 수 있다는것을 보여준다. 그러한 성분들은, 예컨대 배합의 용이성, 안정성, 유동성 및 조성물의 성능(performance properties)에 상당하게 기여할 수 있을 것이다.
하나의 관점에서 본 발명은 섬유(즉, 의류, 직물 등과 같은 물품)에 대하여, 촉감의 유연성을 포함하는 특성, 핸들링 용이성, 매끄러움의 향상 및 정전기를 지니거나 일으키는 것을 감소시키는 경향을 부여하는 화합물 및 배합물을 제공한다. 본 발명에 의한 화합물 및 배합물은 예컨대, 액체로, 에멀젼으로, 또는 필요한 화합물의 용액/서스펜선(suspension)으로 제공된다. 사용하는 동안 적당히 조절된 양의 액체 배합물이, 예컨대 세탁기에 직접 배합물을 붓는 형태로, 쓰여진다. 통상적으로, 배합물은 세탁기의 헹굼 과정에서 손으로 또는 세탁기에 장착된 적당한 자동 계랑 장치로 부어줌으로써 투여된다. 그 이외에도, 본 발명은 또한 특히 수지 배스와 함께 사용되는 경우에 매끄러움을 주는 직물 처리 및 직물을 시장에 내놓기에 앞서 섬유를 마무리(finishing)하는 용도를 가질 수 있는 화합물 및 배합물을 제공한다. 상기와 같은 응용예에서, 직조기(textile mill)에 통상 묽은 에멀젼 상태의 배합물이 첨가될 것이고, 과량의 물은 섬유로부터 쉽게 건조되어 섬유를 매끄럽게 하고, 표면 마무리를 제공한다. 더 나아가서, 본 발명은 종이 및 종이 제품에 유연성, 매끄러움, 및 정전기방지 특성을 부여하고, 기판(substrate)의 핸들링의 용이성 및 표면의 맵씨를 향상시키는 능력을 갖는 화합물 및 배합물을 제공하는데, 종이 제조 공정에서 본 발명에 의한 그러한 화합물은 박리제로 불리워진다. 박리제는 대개, 얻어진 슬러리가 종이 제조 또는 탈수(dewatering) 스크린에 넣어지기 직전에 종이섬유가 수용성 슬러리 상태에서 펄프로 되는, 종이 제조 기계의헤드탱크(head tank) 또는 헤드박스(headbox)에서 종이 섬유(fiber)에 첨가된다. 상기의 박리제는 유연한 촉감의 향상을 종이 섬유에 제공함으로써, 종이 섬유가 티슈 및 타월제조에 사용될 수 있도록 섬유를 개량한다. 본 발명에 따른 상기의 조성물 및 배합물은 또한 종이 또는 티슈에, 예컨대 종이 또는 티슈의 표면에 스프레이 또는 페인팅하는 것과 같은, 적당한 수단으로 혼합될 수 있다.
본 발명은 또는 모발 또는 피부 컨디셔너와 같은 신체 관리 제품에 사용될 수 있는 화합물 및 배합물을 제공한다. 이러한 응용예에서, 본 발명은 유연성, 매끄러움을 부여하고, 피부 또는 모발의 외관을 개선하는 배합물을 제공한다. 헤어 컨디셔너는 추가적으로 엉킴을 감소시키고, 다루기 쉽게 하며, 머리카락에 유연한 촉감을 부여한다. 상기의 헤어 컨디셔너는 모발을 세척한 후에 묽은 에멀젼 상태로 사용되거나, 또는 컨디셔너와 샴푸가 조합된 조성물, 즉 컨디셔닝 샴푸, 투-인-원 (two-in-one) 샴푸 또는 투-인-원으로 알려져 있는, 상태로 혼합될 수 있다. 상기의 모발 및 피부 컨디셔닝 배합물은 통상 유효량 만큼, 예컨대 연화제, 습윤제(humectants), 및/또는 오르가노폴리실록산(organopolysiloxanes) 등과 같은 슬립(slip) 및 컨디셔닝제의 0.1 wt% 내지 10wt% 또는 그 이상 혼합되어, 단일상이며 반투명 또는 투명하게까지 만들어질 수 있는 배합물로 된다. 피부 관리 또는 모발 관리를 위한 배합물 내에서 연화제, 습윤제 및 컨디셔너로 사용하기에 적당한 화합물은 CTFA 화장품 성분 사전(Cosmetic Ingredient Dictionary) 제3판 및 CTFA 화장품 성분 핸드북에서 찾을 수 있다.
본 발명의 조성물들은 특히 소수성 물질을 분산(disperse)시키고, 거품을 안정화하고, 조성물에 의해 나타나는 투과성 및 촉촉함을 향상시키는 그들의 능력을 이용하는 응용예에 유용하다. 그러한 조성물 및 응용의 예가 다음에 설명되는데, 각각은 본 발명의 추가적인 관점을 드러내는 것이다. 예컨대, 본 발명의 화합물 및 배합물은, 예컨대 오일의 필름 위에 오일을 분산시키기 위하여 오일상에 적용하는 오일 분산제(oil dispersant) 및 오일 슬릭 분산제(oil slick dispersant) 배합물로 사용될 수 있다. 본 발명의 화합물 및 배합물은 또한 표면으로 끌어올리는 시추공의 표면에 원유를 스며들게 함과 아울러, 시추공에서의 매트릭스 물질로부터 원유(crude oil)의 유리(liberation)를 돕기 위하여 유정(oil well)에 주입하는 유정 자극제(oil well stimulation) 및 오일 회수 보조제(oil recovery aids)로 이용될 수 있다. 그 이외에도 본 발명의 화합물 및 배합물은 미네랄 오일 및 실리콘 오일과 같은 소수성 쉬팅(sheeting)제를 위한 매체(vehicle)로 사용될 수 있다. 상기의 오일은 본 발명에 따른 조성물에 쉽게 분산될 수 있고, 얻어지는 배합물은 갓 세척된 자동차의 표면과 같은 표면에 광택, 방수 필름을 만들어주기 위해 분사되거나 또는 사용될 때 크게 만족스럼다. 본 발명의 화합물 및 배합물은 또한 자동 식기세척기에 이용되는 경우에 헹굼 보조제로 이용될 수도 있는데, 본 발명의 조성물을 적용하면 세제 잔류물 및 필름을 포함하는 잔류 소수성 물질을 분산시킨다. 더 나아가, 본 발명의 화합물 및 배합물은 펄프 슬러리에 첨가하여 잉크를 종이로부터 유리시키고 종이에 다시 침전되는 것을 방지함으로써, 잉크가 칠해진 폐종이의 처리를 위한 종이 잉크제거 및 잉크 부유(flotation)제로 사용될 수 있다. 이 응용예에서, 잉크는 통상적으로, 잉크 입자가 종이 섬유에서 떠오를 때, 얻어지는 용액에분산되거나 또는 완전히 용해되기도 한다. 본 발명의 화합물 및 배합물은 또한 미세하게 쪼개진 아스팔트(통상적으로 1-20wt%의 부하를 갖는)를 유화(emulsify)하기 위한 아스팔트 에멀젼제로서, 모래와 같은 미립자의 충진제와 함께 또는 충진제 없이, 본 발명에 따른 조성물을 포함하는 수용액 상태에서 사용될 수 있다. 더 나아가, 본 발명의 화합물 및 배합물은, 부식에 저항하는 필름을 입히려는 어떠한 표면에도 응용될 수 있는, 부식방지제로 사용될 수 있다. 상기의 조성물은 통상적으로, 본 발명에 따른 조성물에 분산된, 유효량의 소수성 부식방지 물질, 예컨대 액체 또는 말랑말랑한 고체 지방산 에스테르, 파라핀 하이드로카본, 실리콘 또는 기타 등등을 함유한다. 그 이외에도, 본 발명의 화합물 및 배합물은 암석으로부터 광석(ore)을 분리하기 위한 광석 부유제로 이용될 수 있다. 상기의 부유제는 예컨대, Witco Corporation에서 상표명 WITCAMINE(등록상표) AL42-12로 구입할 수 있는 시약을 포함할 수도 있을 것이다. 통상적으로, 상대적으로 소수성 물질인 상기 광석 부유제(부유 셀(cell)에서 요구되는 특정 분류(separation)의 특성에 따라 콜렉터(collector) 또는 프로더(frother)) 또는 이들의 혼합물이 본 발명에 따른 조성물에 분산되고, 유효량 만큼 광석 분리 셀에(1회분으로 또는 계속적으로) 첨가된다. 이것은 배합물을 만드는 자(formulator)에게, 종종 부유제의 분산 효율을 향상시킴으로써 광물 분리의 성능을 향상시키는 소수성 광석 부유제의 분산력을 향상시키는 것을 허용한다. 이것은 작업자로 하여금 필요한 목적의 달성하는데에 적은 양의 광석 부유제를 사용할 수 있게 하는데, 그 이유는 유용한 활성 성분의 농도가 높기 때문이다. 그 이외에도 본 발명의 화합물 및 배합물은 제초제, 살충제, 미티사이드(miticide), 살균제(fungicides 또는 bactericides)의 서스펜션 농축액 및 유화할 수 있는(emulsifiable) 농축액으로 사용될 수 있는데, 이 경우 하나 이상의 액체 또는 고체, 일반적으로 소수성, 활성 성분이 본 발명에 따른 조성물에 분산된다. 상기와 같이 얻어진 농축액은 농축액 상태로 필요한 식물(vegetation) 주변에 사용될 수 있지만, 물과 섞어서(예컨대, 사용하려는 시점에서) 필요한 농도의 활성 성분을 포함하는 최종 희석 배합물을 만드는 경우가 더 많다. 물을 첨가하여 본 발명의 주목할만한 특성을 이용하는 상기와 같은 응용은 배합물의 단일상을 붕괴시키지도, 유동성을 붕괴시키지도 않는다.
앞에서 기술한 것과 같이, 본 발명의 화합물 및 배합물은, 최종 조성물이 제공하기를 바라는 추가적인 특성에 따라, 다른 성분들을 임의로 함유할 수 있다. 그러한 추가적인 성분은 추가적인 커플링제 및 용매, 추가적인 4차 암모늄 화합물, 추가적인 계면활성제, 하이드로카본 활성제, 향수, 살균제(bacteriodies 및 fungicides), 곤충 및 나방 퇴치제, 폴리머 토양 릴리즈(release)제, 정전기 방지제, 염료 및 안료, 특히 세탁용 표백제(bluing agents), 점성도 조절제, 산화방지제, 실리콘, 거품제거제, 거품방지제, 유화제, 표백제, 오페시파이어, 동결-해빙 조절제(freeze-thaw control agents), 수축억제제, 알로에, 습윤제(humectants), 피부보호제(skin protectants), 촉감 개선제(feel modifier) 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
C. 합성
화학구조식 (1)의 화합물은 쉽게 얻을 수 있는 출발 물질로부터, 본 발명이속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 매우 친숙한 반응 절차 및 조건을 이용하여, 쉽게 합성될 수 있다. 바람직한 절차는 구조식이 H2N-R*-(NH-R**)r-NH2인 디아민, 트리아민 또는 테트라아민에서 시작한다. 필요한 구조식을 같는 바람직한 화합물은 헥사메틸렌디아민(HMDA), 비스(헥사메틸렌)트리아민(BHMT), 1,2-디아미노시클로헥산, 1,3-펜탄디아민 및 2-메틸펜타메틸렌디아민(MPMD)을 포함한다. 다음으로 상기의 폴리아민 화합물은 알콕시화제을 사용하여 알콕시화된다. 알콕시화제는 각 질소 원자에 결합되기를 바라는 알킬기를 선택하는 것에 따라, 에틸렌 옥사이드(EO), 프로필렌 옥사이드(PO), 이소프로필렌 옥사이드(iPO) 또는 부틸렌 옥사이드(BO), 또는 (덜 바람직하지만) 이들의 혼합물일 것이다. 알킬렌 옥사이드 반응물의 몰수 및 반응 조건은 말단의 1차아민 수소 원자가 히드록시알킬로 두 개 치환된 경우 및 각각의 2차 아민이, 필요한 경우, 히드록시알킬로 하나 치환된 경우에 대하여 결정된다. 폴리에톡시화 폴리아민 생성물은 통상적으로 EO가 단지 8내지 12몰 첨가되고 나면 상당히 어두운 색이 된다는 것(4-8 가드너(Gardner) 단위)에 주목하여야한다. 무색의 폴리알콕시화 생성물을 원한다면, EO를 가하기 전에, 대개 소듐 보로하이드라이드 및 염기 촉매의 존재하에서, 폴리아민을 충분한 양의 PO, iPO, 또는 BO 또는 이들의 혼합물과 반응시켜 아민기를 3차 아민기로 전환시키는 것이 종종 필요하다. 그러한 생성물은 순수한 에톡시화 아민은 아니지만 그것은 바람직할만큼 무색이다.
다음으로, 알콕시화된 생성물을 알콕시화로부터 생긴 각각의 히드록시기가지방산과 반응하게 함으로써 에스테르화한다. 앞에서 설명한 것과 같이, 상기의 분자는 완전히 에스테르화될 수 있지만, 배합을 위한 이유에서 단지 부분적인 에스테르화가 바람직하다. 그러나, 적어도 화학구조식 (1) 화합물 한 분자당 최소한 하나의 에스테르가 있어야한다. 에스테르화는 구조식 RAC(O)OH의 카르복시산으로 행해지는데, 여기서 RA는 9 내지 21 개의 탄소 원자 및 0 내지 4개의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일이다. 에스테르화는 적당한 양의 상기와 같은 카르복시산 중의 하나로 행해지지만, 경제성, 제품의 성능 및 사용상의 편리성의 이유에서, 구조식 RAC(O)OH에 해당하는 각각의 카르복시산의 혼합물이 바람직하다. 예컨대, 다양한 동식물 근원의 지방산의 혼합물은 상업적으로 편리하게 구입할 수 있다. 그러한 원료의 한가지 예는 탈로우(tallow) 지방산인데, 일반적으로 이 분야에서 알려져 있는 것으로서, 주로 14, 16 및 18개의 탄소원자 및 0, 1 및 2개의 불포화도를 갖는 지방산으로 이루어진 지방산의 혼합물이다. 어떠한 적당한 지방산이라도 사용될 수 있지만, 다른 바람직한 원료에는 코코넛 지방산 및 캐놀라 지방산이 포함된다. 에스테르화는 본 기술 분야의 화학자에게 잘 알려져 있는, 부산물인 물의 제거를 수반하는, 통상적인 조건에서 행해진다. 지방산의 몰수는 에스테르화에 의해 생성된 생성물의 혼합물 내에서 필요한 만큼의 평균 에스테르화도를 달성할 수 있도록 선택된다.
그 다음, 필요하다면, 에스테르화 생성물 또는 에스테르화 생성물의 혼합물은 4차화 및/또는 수소화된다. 앞서 기술한 것에서 인식되는 것과 같이, 에스테르화 생성물은 완전하게 4차화될 수 있지만, 필요한 경우, 단지 부분적인 4차화를 행하는 것이 바람직하다. 4차화는, 에스테르화된 아민과 적당한 4차화제를 반응시킴으로써, 본 기술분야에서 잘 알려진 아민의 4차화를 위한 조건에 따라 행해진다. 4차화제는 구조식 Q1A 및 Q2A를 갖는데, 이들은 같은 것일 수 있고, 또 같은 것이 바람직하다. 트리아민 및 테트라아민의 경우 제 이의(또는 세 번째) 4차화제로 Q3A가 사용될 수 있는데, 이것도 마찬가지로 Q1A 및 Q2A와 같은 것이 바람직하다. 단지 하나의 특정한 4차화제가 사용되는 것이 바람직한데, 이 경우 4차화 치환기 Q는 모두 같을 것이다. 바람직한 4차화제에는 메틸 클로라이드, 디메틸 설페이트(DMS) 및 디에틸 설페이트(DES)가 포함된다.
필요한 경우, 수소화는 에스테르화 생성물 또는 그 생성물의 혼합물과 구조식 HA를 갖는 산, 즉 염산 또는 다른 강산(황산 또는 인산과 같은)과 반응시키는 것에 의해 행해질 수 있다. 상기의 각 반응은, 각각의 반응에 대해 본 기술분야에서 정립된 조건들을 적용하여, 용매 내에서 또는 용매가 없는 조건에서 행해진다.
본 발명의 바람직한 디아민 화합물은 헥사메틸렌디아민(HMDA) 알콕시화 에스테르 디아민 또는 쿼츠(quats)인데, 가장 바람직하게는 HMDA 알콕시화 에스테르 쿼츠이고, 이것은 상기의 방법에 따라 만들어진다. 따라서, HMDA는 HMDA 1몰당 4몰의 알콕시화제와 반응시키게 될 것이다. 폴리알콕시화 HMDA 에스테르 화합물이 필요하다면, 4몰보다 많은 알콕시화제, 예컨대 4.1 내지 32몰의 에틸렌 옥사이드가 사용될 것이다. 여기서 얻어지는 HMDA 알콕실레이트는 이어서, 탈로우 지방산과 같은지방산과의 반응에 의해 에스테르화된다. 이와 같이 얻어진 HMDA 알콕시화 에스테르는 그 다음에 HMDA 1몰당 최대 2몰까지의 디메틸 설페이트(DMS)로 4차화될 수 있다. 아래의 실시예 1은 특정한 HMDA 모노알콕시화 에스테르 쿼트(quat)의 합성법을 자세히 설명한다. 본 발명의 바람직한 트리아민 화합물은 비스(헥사메틸렌)트리아민(AHMT) 알콕시화 에스테르 쿼츠를 포함하는데, 가장 바람직하게는 BHMT 에톡시화 에스테르 쿼CM이고, 이것은 상기의 방법에 따라 만들어진다. 따라서, BHMT는 BHMT 1몰당 5몰의 에틸렌 옥사이드와 반응시켜질 수 있다. 폴리알콕시화 BHMT 에스테르 화합물이 필요하다면, 5몰보다 많은 알콕시화제, 예컨대 5.1몰 내지 40몰의 에틸렌 옥사이드가 사용될 것이다. 그 다음, 여기서 얻어지는 BHMT 알콕실레이트는 5몰의 지방산, 예컨대 캐놀라 지방산과의 반응에 의해 에스테르화된다. 그 다음, 여기서 얻어진 BHMT 알콕시화 에스테르는 BHMT 1몰당 최대한 3몰의 디메틸 설페이트(DMS)로 4차화될 수 있다.
D. 배합물 및 특성
본 명세서에 기술된 것과 같은 생성물은, 그들을, 앞에서 언급한 것과 같은 상업적 제품들, 예컨대 섬유 유연제 및 다른 상업적 제품과 같은, 로 배합하기에 특히 적합하게 하는데 필요한 많은 특성을 보여준다.
가장 주목할 만한 점은 화학구조식 (1)의 화합물은 수용성 조성물과 같은 유용한 조성물로 배합할 수 있다는 것인데, 이것은 필요한 기능을 달성할 뿐 아니라 맑은, 즉 투명 또는 반투명성이다. 이러한 특성은 특정한 용매나 커플링제와 함께, 또는 이들이 없이도 활성 성분의 농도가 다양한 상태로 실현될 수 있다. 그 이외에도 마이크로에먼젼 배합물이 얻어지는 배합물의 응용의 용이성 및 유효성이 개선되도록 만들어질 수 있다.
본 발명에 따른 에먼젼 또는 마이크로이멀젼 배합물은 많은 응용예를 갖는데, 예컨대 비딩(beading)을 향상시키고 건조 보조제로 작용하는 자동차용 "취터(cheater)" 왁스 스프레이 기술로, 섬유 유연제로, 및 화학구조식 (1)의 화합물이 피부를 자극하지 않는 경우에 보습제(moisturizer)/컨디셔너와 같은 신체관리 제품으로 응용될 수 있는 것 등이다. 그 이외에도 상기의 에멀젼 또는 마이크로에멀젼은 종이 박리/마무리(finishing)에서, 실리콘 오일 및 살충제를 위한 유화제로서, 및 직물 마무리를 위한 유화제/연화제로서의 용도를 찾을 수 있을 것이다. 일반적으로 상기의 배합물은 세가지 성분을 포함하는데, 그것은 (a) 화학구조식 (1)의 화합물 (b) 솔베트로프 또는 커플링제 및 이들의 혼합물, 및 (c) 오일 또는 소수성 유기 성분 및 이들의 혼합물로서, 이들은 물에 혼합되어 있다. 상기의 마이크로에멀젼은 안정하고 투명한(반투명한) 제품을 제공하는데, 두껍고 점착성이 있는 겔상을 통과하지는 못하지만, 물에 희석되거나 분산될 때 미세한 입자크기의 마이크로에멀젼에는 쉽고 빠르게 분산된다. 상기의 마이크로에멀전은, Witco Corporation이 상표명 CARSPRAY(상표명)로 판매하는 제품과 같은, 통상적인 마이크로에멀젼에 비하여, 축소된 입자크기, 향상된 비딩 및 쉬팅, 및 특히 메틸 에스테르 오일이 사용될 때 향상된 생물분해성과 같은, 많은 추가적인 장점을 갖는다.
얻어지는 배합물이 신체관리 배합물로서 사용되게 하려면, 화학구조식 (1)의 화합물의 양은 배합물의 약 0.1 내지 65wt%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 25wt%,가장 바람직하게는 0.1 내지 약 5wt%이고, 솔베트로프 또는 커플링제의 양은 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 바랍직하게는 약 0.1 내지 약 25wt%, 가장 바랍직하게는 약 0.1 내지 0.5wt이고, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양은 배합물의 약 0.1 내지 65wt%, 바랍직하게는 약 0.1 내지 약 25wt%, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 5wt%이며, 물의 양은 배합물의 약 20 내지 99.7wt%, 바랍직하게는 약 35 내지 약 99.7wt%, 가장 바람직하게는 65 내지 99.7wt%이다. 본 발명에 따른 추가적인 신체관리 마이크로에멀젼의 예는 아래의 실시에 29에서 제공된다. 얻어지는 배합물이 자동차 건조 보조용 배합물 또는 다른 응용예에 사용되게 하려면, 화학구조식 (1)의 화합물의 양은 배합물의 약 5 내지 50wt%, 바람직하게는 약 10 내지 약 30wt%, 가장 바람직하게는 15 내지 약 25wt%이고, 솔베트로프 또는 커플링제의 양은 배합물의 약 2 내지 약 15wt%, 바랍직하게는 약 3 내지 약 10wt%, 가장 바랍직하게는 약 6 내지 10wt%이고, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양은 배합물의 약 5 내지 50wt%, 바랍직하게는 약 10 내지 약 30wt%, 가장 바람직하게는 약 15 내지 20wt%이며, 물의 양은 배합물의 약 10 내지 70wt%, 바람직하게는 약 20 내지 약 60wt%, 가장 바람직하게는 30 내지 50wt%이다.
다른 특성들도 마찬가지로 잘 실현된다. 예컨대, 앞에서 언급한 것과 같이 제품들은 생물분해성이다. 놀랍게도, Q치환기를 갖지 않거나 또는 Q치환기가 단지 -H인 구체례는 특히 고도의 생물분해성을 보여준다. 또한 상기의 화학구조식 (1)의 화합물은 안정성, 용해성을 나타내며, 지나치게 못마땅한 색상 및 냄새를 갖지 않는다는 장점을 보여준다. 색상 및 냄새 안정성은 상기의 화학구조식 (1)의 화합물이 단지 질소 화합물만 존재하는 경우의 배합물에서 나타난다. 색상 및 냄새 안정성은 또한 하나 이상의 화학구조식 (1)의 화합물이 추가적으로 하나 이상의 통상적인 4차 암모늄 화합물과 함께 존재하는 배합물에서도 나타난다. 그러므로, 본 발명의 화합물은 함께 존재하는 다른 통상적인 4차 암모늄화합물의 색상 및 냄새 안정성을 향상시킨다. 색상 안정성 특성은 다음의 데에터에서 보여준다. 색상 안정성은 표 1에 나타낸 각 제품의 샘플들을 공기순환 오븐(air circulation oven)내에 있는 열린 튜브내에서 110℃까지 가열하는 동안 주기적으로 가드너 단위에 따른 색상을 측정하고, 시간에 따른 색상 변화를 계산하는 것에 의해 평가되었다.
화학구조식 (1)의 화합물은 많은 잠재적인 용도를 갖지만, 특히 고도로 만족스러울 만큼의 섬유 유연화 능력을 보여준다. 그러므로, 화학구조식 (1)의 화합물의 혼합물은 물론, 화학구조식 (1)의 화합물은 섬유 유연제로 사용될 수 있는 제품에 걱합하도록 편리하게 배합될 수 있다. 섬유 유연제 배합물에 존재할 수도 있는 다른 화합물과 무관하게 배합물의 pH는, 에스테르기가 물에서 가수분해되려는 경향을 낮게 하기 위해, 전체적으로 5이하, 바람직하게는 2.5 내지 4.0이어야 한다는 것이 밝혀져 있다. 필요한 pH값을 제공 또는 조절하는 바람직한 방법은, 화학구조식 (1)에 해당하는 화합물의 혼합물의 에스테르화 정도의 평균값 및 4차화 정도의 평균값이 적당하게 조절될 수 있도록, HCl 또는 H2SO4같은 산을 소량 첨가하는 것이다. 섬유 유연제 조성물로 사용될 수 있는 바람직한 에멀젼은 하나 이상의 화학구조식 (1)에 해당하는 화합물을 약 2 내지 약 80wt%, 바람직하게는 5 내지 30wt%, 더 바람직하게는 6 내지 25wt% 함유할 수 있다. 일반적으로, 높은 고체 함량은 4차화 정도가 낮은 경우에 더 쉽게 달성될 수 있다. 반면에, 4차화의 정도가 높으면(디아민에 대하여 2에 가까운 4차화 정도) 수용성 배합물에 이르게 되는데, 이 경우 지나친 용해도 문제를 수반하지 않는, 수용 가능한 고체 함량의 최대값이 더 낮다.
화학구조식 (1)의 화합물은, 투명한 섬유 유연제를 포함하는, 조성물에 배합될 수 있다. 그러한 섬유 유연제 조성물은 전형적으로 물 및 섬유 유연제를 배합하는 데 이용되는 하나 이상의 용매를 포함할 것이다. 그러한 용매의 예에는 에탄올, 이소프로판올, 헥실렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 또는 이들의 혼합물로서 이들과 유사한 용매가, 응용예에 따라 농축액으로서 또는 희석된 형태로, 포함된다. 특정 응용예에 적합한 용매를 선택하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 잘 알려져 있다. 일반적으로 상기의 배합물은 화학구조식 (1)의 화합물 또는 이들의 혼합물을 약 10에서 최대 50wt%까지 포함한다.
화학구조식 (1)의 화합물은 통상적인 4차 암모늄 섬유 유연 활성제의 경우보다 훨씬 쉽게 배합될 수 있다. 대부분의 통상적인 4차 암모늄 화합물은 투명한 배합물상태로 배합하기 위해 물과 희석하는 동안 겔(gel)을 형성하는 경향을 보여준다. 그러나 투명한 배합물을 생성할 때 화학구조식 (1)의 화합물은 물과 희석하는 동안, 비록 겔화를 일으킬 것으로 기대되는 냉수일지라도, 아주 조금만 겔화하거나전혀 겔화하지 않는다. 겔화하는 경향으로부터 자유롭다는 것은 화학구조식 (1)의 화합물을 포함하는 조성물이 활성 성분을 40wt% 또는 그 이상, 즉 50wt% 또는 더 높은 정도까지의 농도로 만들어질 수 있다는 것을 의미한다. 그러한 배합물 자체의 제조는 매우 간단한데, 겔화로부터 자유롭다는 것은, 배합하는 자(formulator)가 소비자에게 전매하기 위해 더 농축된 제품을 생산하려할 때, 겔 생성을 다루는 특별한 처리를 하지 않아도 된다는 것을 의미한다. 또한, 겔 생성으로부터 자유롭다는 것은 소비자가 겔화된 부산물이 생성되는 것에 대한 걱정 없이 직접 더 농축된 제품을 사용할 수 있다는 것을 의미한다. 예컨대, 소비자는 본 발명에 따른 농축된 섬유 유연제 조성물을, 세탁 또는 헹굼 과정에서, 유연화 효과를 감소시키거나 옷에 얼룩을 남게 하는 겔이 형성될 것에 대한 걱정 없이, 세탁수(wash water)에 직접 첨가할 수 있을 것이다.
화학구조식 (1)의 화합물이 낮은 농도 및 높은 농도에서 투명한 배합물을 생성하는 능력이 또한, 본 명세서에 개시된 다른 첨가제는 물론, 섬유 유연제 보조 활성제로 한가지 이상의 다른 4차 암모늄화합물을 역시 함유하는 배합물에까지 확장될 수 있다는점에 주목해야 한다.
E. 추가적인 4차 암모늄 화합물
추가적인 통상의 4차 암모늄 화합물 또는 염이 본 발명에 따른 화학구조식 (1)의 화합물과 함께 제공될 수 있다. 아래에 제공되는 화합물은 단지 본 발명의 배합에 사용되기에 적합한 통상적인 4차 화합물의 예에 불과하다. 화학구조식 (1)의 화합물과 함께 이러한 통상적인 4차 암모늄 화합물(쿼츠 또는 염)은 전기적 중성을 제공하는 음이온을 갖는데, 일반적으로 그러한 음이온은 전체 화합물의 특성에 해를 끼치지 않는 어떠한 음이온이라도 가능하다. 그러므로, 아래의 구조식 (i) 내지 (xxii)에서 A-로 나타내거나 또는 이해될 수 있지만 표시되지 않은 상대 음이온(counteranion)은 플로라이드, 클로라이드, 브로마이드, 요오드, 클로라이트, 클로레이트, 히드록시드, 하이포포스페이트, 포스페이트, 포스파이트, 카보네이트, 포메이트, 아세테이트, 락테이트 및 다른 카르복실레이트들, 옥살레이트, 메틸 설페이트, 에틸 설페이트, 벤조에이트 및 살리실레이트, 기타 등등으로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 음이온의 바람직한 예는 클로라이드, 브로마이드, 메틸 설페이트, 에틸 설페이트 및 살리실레이트이다. 음이온이 1가라면(-1의 전하를 갖는), A-는 상기의 음이온 그룹, 음이온이 2가라면(-2의 전하를 갖는) A-는 상기의 음이온 그룹의 반, 음이온이 3가라면(-3의 전하를 갖는) A-는 상기의 음이온 그룹의 1/3, 등등을 나타낸다.
본 발명에 따른 화학구조식 (1)의 화합물과 함께 배합될 수 있는 통상적인 쿼츠는 다음의 (i)에서 (iv)까지에서 보여주는 것과 같은 화합물의 4차화된 또는 산의 염 유도체로 구성된 군에서 선택되는 질소 화합물을 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
(i) 다음과 같은 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 알킬렌디아민으로서,
R1은 비고리형(acyclic) 알킬 또는 알킬렌 C12-C21하이드로카본 그룹이며, 각 Z는 -(R2O)0-4H 또는 R2H이고, R2및 R3는 2가의 C1-C6알킬렌 그룹인 화합물,
(ii) 다음과 같은 화학식을 갖는 치환된 이미다졸린 화합물,
(iii) 고도(higher) 지방산과 알킬렌트리아민의, 예컨대 몰 비율이 약 2:1인 상태에서의, 반응 생성물로서, 다음과 같은 화학식을 갖는 화합물을 포함하는 반응 생성물로서,
R1, R2및 R3은 앞에서 정의된 것과 같은 화합물,
(iv) 다음과 같은 화학식을 갖는 치환된 이미다졸린 화합물로서,
G는 -O- 또는 -NH-이고, R1및 R2는 앞에서 정의된 것과 같은 화합물, 및(i) 내지 (iv)에 해당하는 화합물의 혼합물.
화학식 (i)의 화합물의 바람직한 예들은 수소화된 탈로우 지방산으로부터 유도된 것이며, 히드록시알킬알킬렌디아민은 R1은 알리파틱 C15-C21하이드로카본기이고, R2및 R3는 2가의 에틸렌기인N-2-히드록시에틸에틸렌디아민이다. 화학식 (iii) 화합물의 바람직한 예는 R1은 알리파틱 C21하이드로카본기이고, R2는 2가의 에틸렌기인 스테아릭 히드록시에틸 이미다졸린이다. 화학식 (iii) 화합물의 바람직한 예는 R1이 알리파틱 C15-C21하이드로카본기이고, R2이 2가의 에틸렌기인N.N"-디탈로우알카노일디에틸렌트리아민이다. 화학식 (iv)의 화합물의 바람직한 예는 R1이 알리파틱 C15-C21하이드로카본기이고, R2및 R3이 2가의 에틸렌기인 1-탈로우아미도에틸-2-탈로우이미다졸린이다.N.N"-디탈로우알카노일디에틸렌트리아민 및 1-탈로우아미도에틸-2-탈로우이미다졸린 모두 탈로우 지방산과 디에틸렌트리아민의 반응 생성물이고, 양이온성 섬유 유연제 메틸-1-탈로우아미도에틸-2-탈로우이미다졸리늄 메틸설페이트의 전구물질이다.N.N"-디탈로우알카노일디에틸렌트리아민 및 1-탈로우아미도에틸-2-탈로우이미다졸린은 Witco Corporation에서 구입할 수 있다. 메틸-1-탈로우아미도에틸-2-탈로우이미다졸리늄 메틸설페이트는 VARISOFT(등록상표) 475라는 상표명으로 Witco Corporation에서 구입할 수 있다.
하나의 길다란 비고리형 사슬 알리파틱 C8-C22하이드로카본 그룹을 갖는 다른 적당한 쿼츠는 다음과 같은 화합물로 구성되는 군에서 선택된다.
(v) 다음과 같은 화학식을 갖는 비고리형 4차 암모늄염으로서
R4는 비고리형 알리파틱 C8-C22하이드로카본기, 알킬, 벤질 또는 (C4-C18알킬)-(OCH2CH2)2-3-이고, R5및 R6는 C1-C4포화 알킬 또는 히드록시알킬기이고 A-는 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물,
(vi) 다음과 같은 화학식을 갖는 치환된 이미다졸리늄염로서,
R1은 비고리형 알킬 또는 C12-C21하이드로카본기, R7은 C1-C4포화 알킬 또는 하이드로카본기이고, A-는 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물,
(vii) 다음과 같은 화학식을 갖는 치환된 이미다졸리늄염으로서,
R1, R2, R5및 A-는 앞에서 정의된 것과 같은 화합물,
(viii) 다음과 같은 화학식을 갖는 알킬피리디늄염으로서,
R4는 비고리형 알킬 또는 C8-C22하이드로카본기이고, A-는 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물,
(ix) 다음과 같은 화학식을 갖는 알칸아미드 알킬렌 피리디늄염로서,
R1은 비고리형 알리파틱 C12-C21하이드로카본기, R2는 C1-C6알킬렌기이고, A-는 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물, 및 (v) 내지 (ix)의 혼합물.
화학식 (v)의 화합물의 예는 Witco Corporation에서 각각 상표명 ADOGEN(등록상표) 471, ADOGEN(등록상표) 441, ADOGEN(등록상표) 444, ADOGEN(등록상표) 415로 판매되는 모노탈로우트리메틸암모늄 클로라이드, 모노(수소화탈로우)-트리메틸암모늄 클로라이드, 파미틸(palmityl)트리메틸암모늄 클로라이드 및 소이아(soya)트리메틸암모늄 클로라이드 같은 모노알킬트리메틸암모늄염이다. 이 화합물들에서, R4는 비고리형 알킬 또는 C16-C18하이드로카본기이고, R5및 R6는 메틸기이다. 모노(수소화 탈로우)트리메틸암모늄 클로라이드 및 모노탈로우트리메틸암모늄 클로라이드가 바람직하다. 화학구조식 (v) 화합물의 다른 예는 R4가 C22하이드로카본기이며, KEMAMINE(상표명) Q2803-C라는 상표명으로 Witco Corporation의 Humko Chemical Division에서 구입할 수 있는 비헤닐(behenyl)트리메틸암모늄 클로라이드; R4가 C16-C18하이드로카본기, R5가 메틸기, R6가 에틸기이며, A-가 에틸설페이트 음이온인 소이아디메틸에틸암모늄 에틸설페이트; 및 R4가 C18하이드로카본기이고, R5가 2-히드록시에틸기이고, R6가 메틸기인, 메틸 비스(2-히드록시에틸)옥타데실암모늄 클로라이드이다.
화학식 (vii) 화합물의 예는 R1이 C17하이드로카본기, R2가 에틸렌기, R5가 에틸기이며, A-가 에틸설페이트 음이온인 1-에틸-1-(2-히드록시에틸)-2-이소헵타데실이미다졸리늄 에틸설페이트이다. 본 발명에 사용될 수 있는 다른 쿼츠는 두 개 이상의 긴 사슬 비고리형 알리파틱 C8-C22하이드로카본기 또는 하나의 긴 사슬 비고리형 알리파틱 C8-C22하이드로카본기 및 하나의 아릴알킬기를 갖는 양이온성 질소 화합물 염을 포함한다. 예에는 다음과 같은 화합물이 포함된다.
(x) 다음과 같은 화학식을 갖는 비고리형 4차 암모늄염으로서,
R4가 비고리형 알리파틱 C8-C22하이드로카본기, R5가 C1-C4포화 알킬 또는 히드록시알킬기, R8이 R4및 R5로 구성된 군에서 선택되는 기이며, A-가 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물,
(xi) 다음과 같은 화학식을 갖는 디아미도 4차 암모늄염으로서,
R1이 비고리형 알킬 또는 알킬렌 C12-C21하이드로카본기, 각 R2가 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 2가의 알킬렌기, R5및 R9이 C1-C4포화 알킬 또는 히드록시알킬기이며, A-가 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물,
(xii) 다음과 같은 화학식을 갖는 알콕시화 디아미도 4차 암모늄염으로서,
n이 1 내지 약 5이고, R1, R2, R3, 및 A-가 앞에서 정의된 것과 같은 화합물,
(xiii) 다음과 같은 화학식을 갖는 4차 암모늄 화합물로서,
R4가 비고리형 알리파틱 C8-C22하이드로카본기, R5가 C1-C4포화 알킬 또는 히드록시알킬기, A-가 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물,
(xiv) 다음과 같은 화학식을 갖는 아미도-치환 이미다졸리늄염으로서,
각 R1이 비고리형 알리파틱 C12-C21하이드로카본기, R2가 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 2가의 알킬렌기, R5및 A-가 앞에서 정의된 것과 같거나 또는 R5가 -H인 화합물; 및
(xv) 다음과 같은 화학식을 갖는 에스테르-치환 이미다졸리늄염으로서,
R1, R2, R5및 A-가 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물; 및 (x) 내지 (xv)의 화합물들의 혼합물.
화학식 (x) 화합물의 예는 디탈로우디메틸암모늄 클로라이드, 디탈로우디메틸암모늄 메틸설페이트, 디(수소화 탈로우)디메틸암모늄 클로라이드, 디스테아릴디메틸암모늄 클로라이드, 디비헤닐디메틸암모늄 클로라이드와 같은 잘 알려진 디알킬디메틸암모늄염이다. 디(수소화 탈로우)디메틸암모늄 클로라이드 및 디탈로우디메틸암모늄 클로라이드가 바람직하다. 본 발명에 사용될 수 있는 상업적으로 구입이 가능한 디알킬디메틸암모늄염의 예에는 디(수소화 탈로우)디메틸암모늄 클로라이드(Witco Corporation에서 상표명 ADOGEN(등록상표) 442로 구입가능), 디탈로우디메틸암모늄 클로라이드(Witco Corporation에서 상표명 ADOGEN(등록상표) 470으로 구입가능), 디스테아릴디메틸암모늄 클로라이드(Witco Corporation에서 상표명 AROSURF(등록상표) TA-100으로 구입가능), 디코코디메틸 암모늄 클로라이드(Witco Corporation에서 상표명 ADOGEN(등록상표) 462로 구입가능), 및 R4가 비고리형 알리파틱 C22하이드로카본기인 디비헤닐디메틸암모늄 클로라이드(Witco Corporation의 Humko Chemical Division에서 상표명 KEMAMINE(등록상표) Q-2802C로 구입가능)가 있다. 화학식 (xi)의 예에는 메틸비스(탈로우아미도에틸)(2-히드록시에틸)암모늄 메틸설페이트 및 메틸비스(수소화 탈로우아미도이틸)(2-히드록시에틸)암모늄 메틸설페이트가 있는데, 여기서 R1이 비고리형 알리파틱 C15-C17하이드로카본기, R2가 에틸렌기, R5가 메틸기, R9이 히드록시알킬기 및 A-가 메틸설페이트 음이온이며, 이 두 화합물 모두 Witco Corporation에서 각각 상표명 VARISOFT(등록상표) 222 및 VARISOFT(등록상표) 110으로 구입할 수 있다. 화학식 (xiii)의 예에는 디메틸스테아릴벤질암모늄 클로라이드가 있는데, 여기서 R4는 비고리형 알리파틱 C18하이드로카본기, R5가 메틸기, A-가 클로라이드로서, Witco Corporation에서 상표명 VARISOFT(등록상표) SDC로 구입할 수 있다. 화학식 (xiv) 화합물의 예에는 1-메틸-1-탈로우마이도에틸-2-탈로우이미다졸리늄 메틸설페이트 및 1-메틸-1-(수소화 탈로우마이도에틸)-2-(수소화 탈로우)이미다졸리늄 메틸설페이트가 있는데, 여기서 R1이 비고리형 알리파틱 C15-C17하이드로카본기, R2가 에틸렌기, R5가 메틸기, 및 A-가 클로라이드 음이온이며, Witco Corporation에서 각각 상표명 VARISOFT(등록상표) 475 및 VARISOFT(등록상표) 445로 구입할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 추가적인 4차 암모늄 화합물의 예에는 다음과 같은 것이 포함된다.
(xvi) 다음과 같은 화학식을 갖는 화합물로서,
R11이 (a) -CH2, -CH2CH2-, -CH2CH2OH, 또는 각각 12 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 직선형 사슬 알리파틱 하이드로카본기, (b) 각각 R13O(CH2O)y-와 같은 구조를 갖는 에테르기, (c) 각각
와 같은 구조를 갖는 아미드기, 및 (d) 각각
와 같은 화학식을 갖는 에스테르기로 구성된 군에서 선택되는 화합물로서, R12는 8 내지 32개의 탄소 원자를 갖는 직선형 사슬 알리파틱 하이드로카본기, R13은 8 내지 21개의 탄소 원자를 갖는 직선형 사슬 알리파틱 하이드로카본기, R14은 7 내지 17개의 탄소 원자를 갖는 직선형 사슬 알리파틱 하이드로카본기, Z는 하나의 산소 원자 및 두 개 또는 세 개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기, A-는 앞에서 정의된 것과 같은 음이온, m은 1부터 12까지의 정수, y는 2 또는 3인 정수이다.
본 발명에 사용할 수 있는 또 다른 추가적인 섬유 유연 화합물의 예에는 다음과 같은 화합물이 포함된다.
(xvii) 다음과 같은 화학식을 갖는 화합물로서,
R15가 수소 또는 C1-C4알킬, 각 R16이 C1-C4알킬 또는
각 R17이 C8-C28알킬 또는 알켄일기, R18이 수소 또는 C1-C4알킬, 각 y가 0또는 1, x가 0 또는 1이고, 각 n이 1 내지 6인 화합물,
(xviii) 다음과 같은 화학식으로 표현되는 아미드로서,
R19및 R20은 독립적으로 C1-22알킬(또는 알켄일) 아릴 또는 알킬 아릴기로 구성된 군에서 선택되고, R21은 수소 또는 C1-22알킬(또는 알켄일), 아릴 또는 알킬-아릴기이거나 또는 O-R22이며, R22는 C1-22알킬(또는 알켄일), 아릴 또는 알킬-아릴기이고, R21및 R22는 임의로 1 내지 10개의 알킬렌 옥사이드 유닛 또는 히드록시, 아민, 아미드, 에스테르 및 에테르기 중에서 선택되는 작용기를 가지며, 아릴기는 헤테로고리 화합물로부터 유도될 수 있으며, R19및 R20기 중 적어도 하나는 10개 이상의 탄소 원자를 갖고, R19+ R20+ R20에 있는 탄소수의 합이 14이상이다. R19+ R20에 있는 탄소수의 합이 16 이상인 것이 바람직하다. 화학식 (xviii) 화합물의 예에는N, N-디탈로우 아세트아미드,N, N-디코코넛 아세트아미드,N, N-디옥타데실 프로판아미드,N-도데실-N-옥타데실 아세트아미드,N-헥사데실-N-도데실 부탄아미드,N, N-디코코넛 벤즈아미드, 및N, N-디탈로우 2-페닐 아세트아미드가 포함된다.
본 발명에 사용할 수 있는 추가적인 섬유 유연제 화합물은 다음과 같은 화학식을 갖는 에스테르 4차 화합물을 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
(xix) 다음과 같은 화학식을 갖는 화합물로서,
각 R21이 독립적으로 12 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 포화 또는 불포화 알킬 또는 알킬렌 라디칼이고, 각 Q21이 독립적으로 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 벤질, -CH2CH2OH, -CH2CH(OH)CH3, 또는 R21-C(O)-(O-(Alk21))1-4-이고, 각 Alk21는 독립적으로 C2H4, C3H6또는 C4H8이고, A-는 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물,
(xx) 다음과 같은 화학식을 갖는 화합물로서,
각각의 A21는 같거나 또는 다르고, 각각 최대 3개 까지의 탄소 원자를 갖는 알킬, 벤질 또는 H-(Alk22-O)1-3-Alk22-이고, 각 Alk22는 -CH2CH(CH3)-, -CH(CH3)CH2-또는 -CH2CH2-를 나타내는데, 추가적으로 Alk22중의 하나는 수소일 수도 있으며; D는 메틸, 에틸, 프로필, -(CH2)1-3COO-, 벤질 또는 수소이고; i는 0 또는 1이고 j는 0 또는 1로서 (i + j)의 합이 1 또는 2이고; 각 X22는 최대한 3개까지의 탄소-탄소 이중결합을 갖고, 11 내지 23개의 탄소 원자를 갖는 직선형 또는 가지형 포화 또는 불포화 알리파틱 그룹이고; n은 2에서 존재하는 -(CH2)1-3COO-치환기 수를 뺀 것이며; A-는 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물,
(xxi) 화학식이 R23-[C(O)O(CH2)1-5]0-1-C(O)NH(CH2)2-5-N(R23a)(R23b)-(CH2)2-5-OC(O)R23A-인 화합물로서, 각각의 R23이 독립적으로 8 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일이고; R23a가 1 내지 3개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 가지형 알킬 또는 히드록시 알킬. 벤질, 또는 -C2H4OC(O)R26인데, 여기서 R26은 8 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일이고; R23b는 -H, CH3, C2H5또는 벤질이고; A-는 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물, 및
(xxii) 다음과 같은 화학식을 갖는 화합물로서,
각각의 R24가 독립적으로 1 내지 8개의 탄소 원자 및 0 내지 3개의 히드록시기를 갖는 선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일, 각각의 R25는 10 내지 22개의 탄소 원자 및 0 내지 3개의 히드록시기를 갖는 선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일, 각각의 Y는 -O-C(O)- 또는 -C(O)-O-, 각각의 m은 1 내지 3, 각각의 n은 1 내지 8이고, A-는 앞에서 정의된 것과 같은 음이온인 화합물이다. 화학식 (xxii) 화합물의 바람직한 예에는 메틸 디에탄올아민(MDEA) 에스테르 쿼츠, 트리에탄올아민(TEA) 에스테르 쿼츠가 포함되는데, 예컨대 Witco Corporation에서 각각 상표명 REWOQUAT(상표명) WE 16으로 구입할 수 있는 디-(탈로우 카르복시에틸) 히드록시에틸 메틸암모늄 메쏘설페이트, 또는 에피클로로히드린에 기초한 에스테르 쿼츠가 그것이다. 이들은 모두 사용되고 있으며, 이들의 바람직한 생물분해 양상 때문에 섬유 유연제로서 세계적으로 받아들여지고 있지만, 통상 다른 쿼츠들이 갖는 것과 같은 최적의 성능은 갖고 있지 못하다.
F. 디올 및 디올 알콕실레이드 커플링제 첨가제
본 발명의 바람직한 구체례에서, 맑고(투명 또는 반투명) 물에 쉽게 분산될 수 있는 섬유 유연제 배합물 및 다른 배합물이, 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형 또는 가지형 알킬 디올 하나 이상의 적당량 및/또는 디올 부분 하나당 최대한 40개의 알콕시 유닛을 갖는, 그러한 디올의 알콕실레이트를 포함하는 형태로 제공될 수 있는데, 여기서 알콕실레이트 사슬은 에톡시, 프로폭시 또는 부톡시 또는 이들의 혼합물인 알콕시로 구성되어 있고, 바람직하게는 에톡시 또는 이소프로폭시이다. 상기의 디올 및 디올 알콕실레이트 하이드로트로프(hydrotrope) 또는 커플링제는 배합물에 첨가되어 상대적으로 물에 잘 용해되지 않는 계면활성제가 계 내에 용해될 수 있는 양을 증가시킨다. 대부분의 경우에, 이들은 표면 장력을 낮추는 계면활성제로 작용하지는 않지만, 종종 이들은 염이나 전해질이 존재하는 곳에 첨가되어 배합물의 농도가 높거나 점성도가 낮은 물에 분산됨으로써, 계면활성제와 물만을 사용하여 달성되는 것과는 다르게 계면활성제를 잡아둔다. 상기의 커플링제는, 특히 염, 전해질 및/또는 pH 시약이 존재하는 상태에서, 물에 대한 계면활성제의 용해도 및 배합물에 대한 계면활성제의 안정성을 증가시킴으로써 계면활성제를 돕는다.
상기의 디올 및 화학식 (T)에 해당하는 알콕실레이트는
HO-(X-O)x-RT-(O-Y)y-OH (T)
이며, 여기서 각각의 X 및 Y는 에틸렌(즉, -C2H4-), 프로필렌(즉, -C3H6-) 또는 부틸렌(즉, -C4H8-)이고, x는 0-40, y는 0-40이며, 그 합(x + y)은 0-40이고, RT는 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형, 가지형 또는 고리형 알킬이다. 바람직하게는 RT는 7-12 또는 7-9개의 탄소 원자를 갖는다.
화학식 (T)에서 알킬렌 잔기(residue) RT는 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 포화 선형 사슬, 가지형 사슬 또는 고리형 부분(부분)을 나타낸다. RT는 가지형인것이 바람직한데, 여기서 "가지형"이라는 용어는 하나의 알킬 측쇄(side chain) 또는 하나 보다 많은 또는 하나 이상의 알킬 측쇄로서, 그 측쇄들 자체도 하나 이상 가지형인 화학식을 포함하는 것이다. 가지형 구조는 하나 이상의 선형 또는 가지형 알킬기로 치환된 고리화학식을 포함한다. 적당한 RT의 예에는 -CH2C(CH3)2CH2-, -CH2CH(CH2CH2CH2CH3)-, -CH2C(CH3)2CH(CH(CH3)2)-, -CH2CH2CH2-, -C(CH3)2CH2-, -(CH3)6-, -CH2CH(CH3)CH2-, -CH2CH(CH2CH3)CH2CH2CH2-, 및
이다.
알콕시화 디올에서, 각 폴리(알콕시) 사슬의 반복 유닛 수는 최대 40까지 이지만, 각 사슬이 1 내지 10개의 반복되는 알콕시 유닛을 갖는 것이 바람직하고, 1 내지 5 알콕시 유닛인 것이 더 바람직하다. 바람직한 알콕시 사슬은 폴리(에톡시)이거나 또는 1 내지 5개의 프로폭시 유닛의 사슬로 끝나는(capped with) 1 내지 2개의 에톡시 유닛으로 구성되어 있다. 앞에서 정의된 화학식 (T) 화합물은 많은 경우에 상업적으로 구입이 가능하다. 화학식 (T) 화합물은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진자에게 친숙한 방법, 즉 해당 구조식이 HO-RT-OH인 전구체 디올을 얻거나 제조하고, 다음으로 그 전구체 디올을 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및/또는 부틸렌 옥사이드와 같은 알킬렌 옥사이드 중에서 필요한 것에해당하는 것의 적당한 몰수와 정량적으로 알콕시화함으로써 간단하게 제조될 수 있다. 전구체 디올의 히드록시기 중 하나만 알콕시화하는 것이 필요한 경우에는, 몇몇 구체례에서, 특히 히드록시기 중 하나는 1차이고 제 이의 것은 2차인 경우에 히드록시기 중 하나에만 알콕시화가 선택적으로 일어날 것이다. 그러나, 전구체 디올의 두 개의 히드록시기 모두 알콕시화하려는 경향이 있지만 하나에만 알콕시화 하는 것이 필요한 경우에는, 알콕시화가 일어나지 않기를 원하는 히드록시기를 저급 알킬 부분 또는 에스테르화 치환기와 같은 적당한 보호기와 미리 반응시킴으로써 보호할 수 있다. 그런 다음 알콕시화하고, 알려진 방법에 따라 보호기를 제거한다.
앞에서 설명한 구조식 (T) 화합물의 바람직한 예에는 (a) 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올(TMPD) 및/또는 2-에틸헥산-1,3-디올, (b) TMPD 및/또는 2-에틸헥산-1,3-디올과 1 내지 10몰의 에틸렌 옥사이드, 바람직하게는 1 내지 5몰의 에틸렌 옥사이드와의 반응 생성물, (c) C3또는 C4알킬 옥사이드 또는 C2, C3및/또는 C4알킬 옥사이드 중 어떤 것의 혼합물과 반응하여 알콕시화된 동족체 중의 하나 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 알콕시화되는 디올은 하나의 1차 히드록시기 및 하나의 2차 히드록시기를 갖기 때문에 알콕시화는 1차 히드록시기에서 지배적으로 진행된다.
화학구조식 (1)의 화합물을 하나 이상 포함하는 조성물은 또한 구조식 (E)의 화합물 중의 하나 또는 이들의 혼합물을 함유할 것이다.
RE1-C(O)O-RE2-(OC(O)RE3)0-1(E)
여기서 RE1은 1-15개의 탄소 원자를 갖는 직선형, 고리형 또는 가지형 알킬로서 RE1은 0 내지 3 개의 히드록시기로 치환되어 있고, RE2는 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 선형, 고리형 또는 가지형 알킬로서 RE2는 0 내지 3개의 히드록시기로 치환되어 있는데, RE2는 임의로 -OC(O)-RRE3구조의 기로 치환될 수 있으며, RE3는 1 내지 15개의 탄소 원자를 갖는 선형, 고리형 또는 가지형 알킬로서 임의로 히드록시기로 치환되어 있다. 구조식 (E)의 바람직한 화합물에는 RE2가 2 또는 3개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 글리콜 및 글리세릴 유도체, 또는 RE2가 8개의 탄소 원자를 갖는 것들, 예컨대 2,2,4-트리메틸펜탄디올 또는 2-에틸헥산디올의 유도체가 포함된다. 구조식 (E)의 바람직한 화합물에는 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올 모노이소부티레이트, 히드록시피발릴 히드록시피발레이트, 및 히드록시피발릴산의 TMPD와의 모노에스테르가 포함된다.
배합물은 또한 향기, 방부, 점성도 조절 및 색상과 같은 특성을 제공하기 위하여 심미적인 첨가제로 불리워질 수 있는 것을 함유할 수 있다. 그러한 첨가제는 아래에서 논의된다. 본 발명에 따른 배합물은 일반적으로 부어질 수 있고 분사하는 것까지도 가능한 유체이므로, 고도로 만족스러운 점성도를 보여준다.
G. 추가적인 계면활성제
음이온성, 양이온성, 양쪽이온성, 비이온성 또는 무정형성일 수 있는 다른적당한 비 4차 화합물 계면활성제가 응용예에 따라 본 발명의 화합물 및 배합물과 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대, 섬유 유연제 응용예에서의 적당한 음이온성 계면활성제에는 알킬벤젠 설포네이트, α-올레핀 설포네이트 및 Witco Corporation에서 WITCONATE(등록상표) 상표로 구입할 수 있는 크실렌 설포네이트가 포함될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기의 계면활성제는 피부 및 눈을 자극하므로 신체관리를 위한 응용예에는 적당하지 않지만, 신체관리를 위한 응용예에 적당한 계면활성제는 신체관리를 위한 것이 아닌 다른 응용예에 사용될 수 있을 것이다. 신체관리 응용예에서 적당한 음이온성 계면활성제는 암모늄 라우릴 설페이트, 소듐 라우일 설페이트, α-올레핀 설포네이트 중의 어떤 것, 암모늄 라우레스(laureth) 설페이트(2 또는 3몰), 소듐 라우레스 설페이트(2 또는 3몰), 소듐 미리스틸(myristyl) 설페이트, 소듐 미리스테스(myristeth) 설페이트(1-4몰), 암모늄 크실렌 설페이트, 소듐 크실렌 설포네이트, TEA 도데실벤젠 설포네이트, TEA 라우릴 설페이트, 암모늄 파레스(pareth) 설페이트, 소듐 파레스 설페이트, 소듐 올레스(oleth) 설페이트, 앞에 기술한 것 중 어떤 것의 유도체, 및 본 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 알려져 있는 유사한 화합물들, 및 이들 전체의 혼합물을 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 신체관리 응용예를 위한 적당한 무정형 또는 비이온성 계면할성제는 비테인, 설포석시네이트, 모노 및 디글리세라이드, 글리시네이트, 당 및 이들의 유도체, 히드록시설테인 (hydroxysultaines), 모노 및 디아세테이트, 앞에 기술한 것 중 어떤 것의 에톡시화 유도체, 및 본 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 알려져 있는 유사한화합물들, 및 이들 전체의 혼합물을 포함한다. 상기의 시스템에 첨가될 수 있는 다른 계면활성제는 이들 중 다수가 Witco Corporation에서 상표명 WITCAMIDE(등록상표)로 구입할 수 있는 알칸올아미드들을 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 그 이외에도 다양한 아민 옥사이드(그 중 여러 가지를 Witco Corporation에서 상표명 VAROX(등록상표)로 구입할 수 있는)가 상기의 시스템에 사용될 수 있다.
H. 신체관리 연화제(emollients) 및 유화제(emulsifiers)
연화제 및 유화제는 또한 통상적으로 응용예에 따라 본 발명의 폴리에스테르 아민 화합물 및 폴리쿼터너리 화합물과 조합된 상태에서 신체관리 배합물로 사용된다. 본 발명의 바람직한 구체례는 또한 로션, 크림, 리브-온 프러덕트(leave-on product) 및 린스-오프 프러덕트(rinse-off product) 형태일 수 있는 피부 또는 모발 컨디셔너로 사용될 수 있는, 에멀젼에 사용될 수도 있다. 상기의 시스템은 또한 피부 및 모발의 감촉 및 컨디셔닝 또는 연화성(emolliency)를 개선하는 추가적인 제품을 포함할 수도 있다. 상기의 제품 중 몇몇은 Witco Corporation에서 상표명 KEMSTRENE(등록상표), WITCONOL(상표명), STARFOL(등록상표) 및 KEMESTER(등록상표)로 구입할 수 있다. 상기의 에멀젼은 대게 에멀젼 형성과 보존을 위하여 유화제를 포함한다.
I. 다른 첨가제
다른 첨가제 및 보조제는 임의로 그들의 알려진 목적을 위하여 본 발명의 화합물 및 배합물에 첨가될 수 있다. 상기의 첨가제 및 보조제는 향수, 살균제(박테리오시드(bacteriocides) 및 펑기시드(fungicides))를 포함하는 방부제, 곤충 및 나방 퇴치제, 폴리머 토양 릴리즈(release)제, 정전기 방지제, 염료 및 안료, 특히 세탁용 표백제, 점성도 조절제, 산화방지제, 실리콘, 거품제거제, 거품방지제, 유화제(emulisiers), 표백제, opacifiers, 동결-해빙 조절제(freeze-thaw control agents), 수축억제제, 알로에(aloe), 습윤제(humectants), 피부보호제(skin protectants), 촉감 개선제(feel modifier), 왁스, 글리세린, 비타민 및 추출물, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 사용되는 첨가제 및 보조제의 정체 및 양은 배합물의 응용 및 필요한 특성에 따를 것이다. 첨가제 및 보조제는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 잘 알려져 있으며, 아래에 기술된 첨가제 및 보조제는 모든 것을 포괄하는 목록을 의미하는 것이 아니라 단순히 통상적을 사용될 수 있는 첨가제의 유형을 안내하는 것이다.
1. 향수
앞에서 언급한 것과 같이, 향수 또는 방향제 원료는 본 발명의 조성물 및 배합물에 첨가될 수 있다. 향수 또는 방향제의 선택은 응용예, 소비자에게 필요한 효과 및 배합을 하는 자의 취향에 따른다. 상기의 향수는 전체 조성물의 무게에 대하여 바람직하게는 약 0.01 내지 약 5wt%의 수준에서 존재하는데, 바람직하게는 약 0.05 내지 약 3wt%, 더 바람직하게는 약 0.1 내지 약 2wt%이다. 바람직하게는 상기의 향수는 분자량이 약 130 내지 약 250인 아로마틱 및 알리파틱 에스테르, 분자량이 약 90 내지 약 240인 알리파틱 및 아로마틱 알코올, 분자량이 약 150 내지 약 260인 알리파틱 케톤, 분자량이 약 130 내지 약 270인 아로마틱 케톤, 분자량이 약130 내지 약 290인 아로마틱 및 알리파틱 락톤, 분자량이 약 140 내지 약 200인 알리파틱 알데히드, 분자량이 약 90 내지 약 230인 아로마틱 알데히드, 분자량이 약 150 내지 약 270인 아로마틱 및 알리파틱 에테르, 분자량이 약 180 내지 약 320인 아민과 알데히드의 축합 생성물, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 방향 원료로 구성된다. 필요한 향 및 적당한 향이 나게 하기 위한 향수 및 방향 원료의 선택은 그 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 잘 알려져 있다.
2. 방부제
선택적으로, 물에 용해성인 용해된 방부제가 본 발명에 의한 조성물에 첨가될 수 있다. 방부제는 특히 미생물의 영향을 받는(subject to) 유기화합물이 본 발명의 조성물에 첨가될 때 바람직한데, 특히 이들이 수용성 조성물에서 사용될 때 그러하다. 상기의 화합물이 존재할 때 특정 미생물에 의한 오염 및 이에 이은 미생물의 성장이 종종 보기 흉함 및/또는 고약한 냄새를 주는 용액을 생성하기 때문에 긴 기간 및 비록 짧은 기간일지라도 조성물 및 배합물의 저장 안정성이 매우 중요한 이슈가 된다. 그러므로, 조성물 및 배합물은 미생물의 성장을 억제 및/또는 규제하는데 효과적이어서 투명하며 종종은 수용성인 것이 바람직한 본 발명의 조성물 및 배합물의 저장 안정성을 증가시키는, 물에 용해성인 용해된 항미생물 방부제를 포함하는 것이 바람직하다. 박테리아 및 진균(fungi) 모두에 효과적인 것과 같은, 광범위 방부제가 바람직하다. 진균과 같은 한 무리의 미생물에만 효과가 있는 제한적인 범위의 방부제는 광범위 방부제 또는 보충적 및/또는 추가적 활성을 갖는 다른 제한적 범위의 방부제와 조합하여 사용될 수 있다. 본 발명에 유용한 항미생물방부제는 생명파괴성(biocidal) 또는 성장 억제성(biostatic) 화합물이 될 수 있다. 항미생물 방부제가 본 발명의 조성물 및 배합물에 포함된다면, 유효량 만큼 존재하는 것이 바람직한데, 여기서 "유효량"은 특정 시간 동안 손상 또는 우연히 첨가된 미생물의 성장을 억제하기에 충분한 수준을 의미한다. 바람직한 방부제의 수준은 조성물의 무게에 대하여 약 0.0001 내지 약 0.5%이며, 더 바람직하게는 약 0.0002 내지 약 0.25%, 가장 바람직하게는 0.0003 내지 약 0.1%이다. 박테리아 억제(bacteriostatic) 효과는 때로는 수용성 조성물의 경우에 조성물의 pH를 산성 pH로 조절하는 것, 예컨대, pH가 4 보다 낮게, 바람직하게는 pH가 3보다 낮게 하는 것에 의해 달성될 수 있다. 미생물 억제를 위한 낮은 pH는 본 발명에서는 바람직하지 않은 접근방법인데, 그 이유는 낮은 pH가 시클로덱스트린(cyclodextrins)의 화학적 붕괴를 야기할 수 있기 때문이다. 그러므로, 본 발명의 수용성 조성물은 3.0 보다 높은 pH를 가져야 하며, 바람직하게는 4.0보다 높아야하고, 가장 바람직하게는 약 4.5 보다 높아야한다. 상기한 것과 같이, 방부제를 앞에서 설명한 것과 같은 유효량만큼 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 선택적으로, 방부제는 처리하려는 섬유에 대하여 항미생물 효과를 제공하는 수준에서 사용될 수도 있다.
3. 정전기 방지제
본 발명의 조성물은 선택적으로, 수중에서 정전기를 갖는(in-water static) 의류 처리에 제공되는, 유효량의 정전기 방지제를 함유할 수 있다. 바람직한 정전기 방지제는, 최소한 유효량 만큼은 물에 용해됨으로써, 조성물이 투명한 용액이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기의 정전기 방지제의 예로는 에틸 비스(폴리에톡시에탄올)알킬암모늄 에틸설페이트(Witco Corporation에서 상표명 VARIQUAT(등록상표) 66으로 구입할 수 있는)이 있다. 거품이 없거나, 또는 거품이 적은 약품을 사용하여, 섬유를 처리 하는 동안 거품이 생성되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌 글리콜 또는 VARIQUAT(등록상표) 66과 같은 폴리에톡시화제는 α-시클로덱스트린이 사용될 때에는 사용되지 않는다. 정전기 방지제가 사용되는 경우, 통상적으로 조성물의 무게에 대하여 약 0.05% 내지 약 10% 수준으로, 바람직하게는 약 0.1% 내지 약 5%, 더 바람직하게는 약 0.3% 내지 약 3% 존재한다.
4. 염료 및 안료
안료 및 염료, 특히 세탁용 표백제는 시각적인 호소 및 성능 인상을 위하여 선택적으로 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있다. 안료가 사용되는 경우 섬유에 얼룩이 생기지 않도록 하기 위하여 극히 적은 양이 사용된다. 본 조성물에 사용하기에 바람직한 안료는 Milliken Chemical Company에서 구입할 수 있는 염료인 LIQUITINT(등록상표)와 같은 수용성이 매우 큰 염료이다.
5. 곤충 및 나방 퇴치제
본 발명의 조성물은 선택적으로 유효량의 곤충 또는 나방 퇴치제를 함유할 수 있다. 전형적인 곤충 및 나방 퇴치제는 항응집(anti-aggregation) 페로몬과 같은 페로몬, 및 다른 천연 및/또는 합성 성분들이다. 곤충 및/또는 나방 퇴치제가 사용되는 경우 그것은 통상적으로 조성물의 약 0.005% 내지 3wt% 수준에서 존재하게 된다.
6. 폴리머 토양 릴리즈(release) 제
대개 폴리머인 토양 릴리즈(release)제는 특히 약 0.05 내지 약 5wt%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 4wt%, 더 바람직하게는 약 0.2 내지 약 3wt% 수준에서 첨가하는 것이 바람직하다. 적당한 토양 릴리즈(release) 제는 미국특허 제4702,857호, 제4,711,730호, 제4,713,194호, 제4,877,896호, 제4,956,447호, 및 제4,749,560호에 개시되어 있다. 특히 바람직한 선택 성분은 폴리알킬렌 테레프탈레이트와 폴리옥시에틸렌 테레프탈레이트의 블록 코폴리머(block copolymers) 및 폴리알킬렌 테레프탈레이트와 폴리에틸렌 글리콜의 블록 코폴리머로 구성되는 토양 릴리즈(release) 제이다. 본 발명에 유용한 폴리머 토양 릴리즈(release) 제는 음이온성 및 양이온성 폴리머 토양 릴리즈(release)제를 포함할 수 있다. 적당한 음이온성 폴리머 또는 올리고머 토양 릴리즈(release)제가 미국특허 제4,018,569에 개시되어 있다. 다른 적당한 폴리머가 미국특허 제4,880,086호에 개시되어 있다. 적당한 양이온성 토양 릴리즈(release) 고분자는 미국특허 제4,956,447호에 개시되어 있다.
7. 점성도 조절제
점성도 조절제는 천연에서 유기물 또는 무기물일 수 있으며, 배합물의 점성도를 낮추거나 높일 수 있다. 유기물 점성도 개조제(modifier)(점성도를 낮추는)로는 아릴 카르복실레이트 및 설포네이트(예컨대, 벤조에이트, 2-히드록시벤조에이트, 2-아미노벤조에이트, 벤젠설포네이트, 2-히드록시벤젠설포네이트, 2-아미노벤젠설포네이트, 등), 지방산 및 에스테르, 지방 알코올, 및 사슬이 짧은 알코올과 같이 물에 섞이는 용매가 있다. 무기물 점성도 조절제의 예로는 이온화될 수 있는수용성 염이 있다. 이온화되는 다양한 염이 사용될 수 있다. 적당한 염의 예로는 암모늄 이온 및 주기율표 상의 IA족과 IIA족 금속의 할라이드 및 아세테이트가 있다. 이온화될 수 있는 염의 사용량은 조성물에서 사용되는 활성 성분의 양에 의존하며, 배합을 하는 자의 필요에 따라 조절될 수 있다. 조성물의 점성도를 조절하기 위해 사용되는 염의 통상적인 수준은 조성물의 0 내지 약 10wt%, 바람직하게는 약 0.01 내지 6wt%, 가장 바람직하게는 약 0.02 내지 약 3wt%이다.
점성도 개조제(점성도를 높이는) 또는 향상(thickening)제는, 향수 마이크로캡슐(microcapsule)과 같은, 물에 용해되지 않는 물품을 안정적으로 분산시키는 조성물의 능력을 향상시키기 위하여 첨가될 수 있다. 점성도 향상제는 통상적으로 조성물의 약 0.5 내지 약 30wt%, 바람직하게는 약 1 내지 약 5wt%, 더 바람직하게는 약 1.5 내지 약 3.5wt%, 가장 바람직하게는 약 2 내지 약 3wt%이다.
8. 펄라이징(Pearlizing) 및 오페시파잉(Opacifying)제
본 발명의 조성물에 첨가될 수 있는 펄라이징 또는 오페시파잉제의 예들은 글리콜 디스테아레이트 프로필렌 글리콜 디스테아레이트 및 글리콜 스테아레이트를 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 제품의 몇몇은 Witco Corporation에서 상표명 KEMESTER(등록상표)으로 구입할 수 있다.
9. 비타민 및 추출물
신체관리 응용예에서, 비타민 및 추출물이 종종 그들의 배합물에 이용된다.
10. 산화방지제
본 발명의 조성물에 첨가될 수 있는 산화방지제의 예에는 Eastman ChemicalProducts에서 상표명 TENOX(등록상표) PG 및 TEMOX(등록상표) S-1으로 구입할 수 있는 프로필 갈레이트(gallate) 및 UOP Inc.에서 상표명 SUSTANE(등록상료) BHT로 구입할 수 있는 디부틸화 히드록시톨루엔이 있다.
11. 실리콘
본 조성물은 추가적인 이점, 예컨대 섬유에 응용되는 경우에 다림질의 용이성 및 섬유 흡수성의 향상을 제공하는 것, 을 제공하기 위하여 실리콘을 함유할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "실리콘"이라는 용어는 양이온성 및 무정형성 실리콘, 폴리실록산, 및 아미노, 히드록시, 에테르, 폴리에테르, 알데히드, 케톤, 아미드, 에스테르 및 티올(thiol)기로 구성된, 수소결합 작용기를 갖는 폴리실록산을 포함한다. 상기의 폴리실록산은 OSi Specialties, Inc.(Witco Corporation의 한 부서)에서 상표명 SILWET(등록상표), NUWET(등록상표), NUDRY(상표명), NUSOFT(상표명), MAGNASOFT(등록상표)로 구입할 수 있는 것들을 포함하여 폴리에테르 개조(modified) 폴리실록산, 아미노 개조 폴리실록산, 에폭시 개조 폴리실록산, 폴리하이드리도 개조 폴리실록산, 페놀 유도체 개조 폴리실록산, ABA 유형 폴리실록산, [AB]N유형 폴리실록산, 아미노 [AB]N유형 폴리실록산을 포함하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 적합한 실리콘은 약 100 센티스토크(centistokes=cs) 내지 약 100,000cs, 바람직하게는 약 200 내지 약 60,000cs의 점성도를 갖는 폴리디메틸실록산 및/또는 실리콘 고무를 포함할 것이다. 상기의 실리콘은, 공급자로부너 직접 편리하게 얻을 수 있는, 유화 형으로 사용될 수 있다. 이처럼 미리 유화된실리콘의 예로는 Dow Corning Corporation에서 상표명 DOW CORNING(등록상표) 1157 Fluid로 시판되는 60% 폴리디메틸실록산 에멀젼(350cs) 및 General Electric Company에서 상표명 GENERAL ELECTRIC(등록상표) SM 2140 실리콘으로 시판되는 50% 폴리디메틸실록산 에멀젼(10,000cs)이 있다. 선택적인 실리콘 성분은 조성물 양의 약 0.1 내지 약 6wt%에서 사용될 수 있다.
실리콘 거품 억제제 역시 사용될 수 있다. 이들은 보통 유화되지 않으며, 통상적으로 약 100 내지 약 10,000cs, 바람직하게는 약 200 내지 약 5,000cs의 점성도를 갖는다. 매우 낮은 수준으로 사용되는데, 통상 약 0.01 내지 약 0%, 바람직하게는 약 0.02 내지 약 0.5%이다. 또 다른 바람직한 거품 억제제는 Dow Corning의 ANTIFOAM(상표명) A와 같은 실리콘/실리케이트 혼합물이다.
본 발명의 조성물의 pH(10%용액)은 일반적으로 6.5, 더욱 바람직하게는 약 2.6 내지 약 4이다. pH는 보통 배합물에 자유산(free acid)을 소량 포함시켜서 조절한다. 강한 pH의 완충제가 존재하지 않으므로, 산은 아주 소량만 필요하다. 어떤 산이라도 사용될 수 있는데, 유연제가 속하는 기술분야에서 숙련된 자가 비용, 구입가능성, 안정성 등에 근거하여 선택할 수 있다. 사용될 수 있는 산 가운데는 메틸 설폰산, 염산, 황산, 인산, 시트르산, 말레산(maleic acid) 및 숙신산(succinic acid)이 있다. 본 발명의 목적을 위하여, pH는 유리 전극을 사용하여 10% 유연제 조성물 수용액과 표준 칼로멜 참조 전극을 비교함으로써 측정하였다.
12. 윤활(Lubrication) 및 슬립(Slip) 첨가제
본 발명의 조성물 및 배합물은, 지방산, 지방산 에스테르, 트리글리세라이드, 오일, 알코올, 지방 알코올, 지방 아민 및 유도체, 아미드, 하이드로카본, 미네랄 오일, 왁스 기타 등등 및 이들의 혼합물과 같이, 물에 용해되지 않는 유기물과 같은 첨가제를 윤활(lubrication) 및 슬립제로 함유할 수 있다.
13. 염료 전달 억제제
본 발명의 조성물 및 배합물은 에톡시화 아민, 암포테릭(amphoterics), 비테인, 폴리비닐피롤리돈과 같은 폴리머, 및 염료 전달을 억제하는 다른 성분들을 함유할 수 있다.
14. 종이제조 및 티슈제조 첨가제
본 발명의 종이 및 티슈 유연화 또는 박리 조성물은 통상적으로 종이제조 또는 티슈제조에 사용되는 보통의 다른 화학약품을 함유할 수 있는데, 그들이 섬유 원료의 유연화, 흡수성, 및 유연성에 상당한 및 불리한 영향을 미치지 않는한 종이 또는 티슈에 공급되어, 본 발명의 아민 및 4차 암모늄 유연화 화합물의 작용을 향상시킨다.
(A) 습윤제(wetting agents)
본 발명은 건조된 화이버 무게의 약 0.005 내지 약 3.0%, 더 바람직하게는 약 0.03 내지 1.0%의 습윤제를 선택적인 성분으로 포함할 수 있다. 상기의 습윤제는 폴리히드록시 화합물, 알콕시화 화합물 및 선형 알콕시화 알코올과 같은 비이온성 계면활성제로부터 선택될 수 있다. 본 발명에서 습윤제로 사용될 수 있는 수용성 폴리히드록시 화합물의 예에는 글리세롤, 무게평균 분자량이 약 150 내지 약 800인 폴리글리세롤, 및 무게 평균 분자량이 약 200 내지 4000, 바람직하게는 약200 내지 약 1000, 가장 바람직하게는 약 200 내지 약 600인 폴리옥시에틸렌 글리콜 및 폴리옥시프로필렌 글리콜이 포함된다. 무게 평균 분자량이 약 200 내지 약 600인 폴리옥시에틸렌 글리콜이 특히 바람직하다. 상기한 폴리히드록시 화합물의 혼합물 또한 사용될 수 있다. 특히 바람직한 폴리히드록시 화합물은 무게 평균 분자량이 약 400인 폴리옥시에틸렌 글리콜로서, Union Carbide Corporation에서 상표명 PEG-400으로 구입할 수 있다. 적당한 비이온성 계면활성제가 본 발명에서 습윤제로 사용될 수 있다. 이들에는 지방 알코올, 지방산, 지방 아민 등에 에틸렌 옥사이드(EO), 프로필렌 옥사이드(PO), 이소프로필렌 옥사이드(iPO) 또는 부틸렌 옥사이드(BO), 또는 이들의 혼합물과 같은 알콕시화제와의 첨가 생성물이 포함된다. 이후에 기술되는 특정한 유형의 알콕시화 원료 중 어떤 것이나 비이온성 계면활성제로 사용될 수 있다. 적당한 화합물은 일반식 R10-Y-(C2H4O)z-C2H4OH를 갖는 상당히 수용성인 계면활성제로서, R10은 고체 및 액제 조성물 모두에서, 1차, 2차 및 가지형 사슬 알킬 및/또는 아실 하이드로카빌(hydrocarbyl)기; 1차, 2차 및 가지형 사슬 알킬 및 알켄일 치환 페놀릭 하이드로카빌기; 약 8 내지 20, 바람직하게는 약 10 내지 약 18개의 탄소 원자를 갖는 하이드로카빌 사슬을 갖는 하이드로카빌기로 구성된 군에서 선택된다. 더 바람직하게는 액체 조성물에서의 하이드로카빌 사슬 길이는 약 16 내지 약 18개의 탄소 원자이며, 고체 조성물의 경우는 약 10 내지 약 14개의 탄소 원자이다. 상기한 에톡시화된 비이온성 계면활성제의 일반식에서, Y는 통상 -O-, -C(O)O-, -C(O)N(R11)-, 또는 -C(O)N(R11)R11-인데, 여기서 R10및 R11이존재하는 경우 이들은 앞에서 기술된 것과 같은 의미를 갖는 것, 및/또는 R11이 수소이고, z는 적어도 8, 바람직하게는 적어도 약 10-11이다. 유연제 조성물의 성능 및 안정성은 대체적으로 에톡시화기가 적은 경우에 나타난다.
상기의 구조에 따른 비이온성 계면활성제의 예가 다음에 이어지는데, 여기서 괄호 안의 정수는 분자내에 있는 EO기의 수를 나타낸다. 특히 n-헥사데칸올 및 n-옥타데칸올의 데코(deco)-, 운더(under)-, 도더(dodder)-, 테라시드(terraced)-, 및 펜타데카에톡실레이트가 본 발명의 정황상 습윤제로 사용될 수 있다. 조성물의 점성도/분산도 개조제로서 본 발명에 사용될 수 있는 에톡시화 1차 알코올의 예로는 n-옥타데칸올 EO(10), N-데칸올 EO(11)이 있다. "올레일(oleyl)" 사슬 길이 범위에 있는 혼합된 천연 또는 합성 알코올의 에톡실레이트도 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 상기의 물질의 특정 예에는 올레일 알코올 EO(11), 올레일 알코올 EO(18) 및 올레일 알코올 EO(25)가 포함된다. 그 이외에도, 3-헥사데칸올, 2-옥타데칸올, 4-에이코사놀 및 5-에이코사놀의 데카-, 운데카-, 도데카-, 테트라데카-, 펜타데카-, 옥타데카-, 및 노나데카에톡실레이트가 본 발명에서 습윤제로 이용될 수 있다. 알코올 알콕실레이트의 경우에서와 같이, 알킬 페놀, 특히 모노하이드릭 알킬페놀의 헥사- 내지 옥타데카에톡실레이트는 본 발명에 의한 조성물의 점성도/분산도 개조제로서 유용하다.p-트리데실페놀,m-펜타데실페놀, 기타 등등의 헥사 내지 옥타데카- 에톡실레이트는 본 발명에 특히 유용하다. 본 발명의 혼합물의 습윤제로서 유용한 에톡시화 알킬페놀의 예로는p-트리데실페놀 EO(11),m-펜타데실페놀 EO(18)이 있다. 본 발명에서 사용된 것 및 본 기술 분야에서 일반적으로 인식되는 것과 같은, 비이온성 구조식에 있는 페닐렌기는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌기와 동등하다. 1차 및 2차 양쪽 모두의 알킬렌 알코올, 및 바로 앞에서 개시한 것과 같은 것에 해당하는 알켄일 페놀은 에톡시화되어 본 발명에서 습윤제로 사용될 수 있다. 더 나아가서, 대체로, 잘 알려진 옥소 프로세스(Oxo Process)를 이용하여 합성될 수 있는 가지형 사슬 1차 및 2차 알코올은 에톡시화되어 본 발명에서 습윤제로 사용될 수 있다.
상기의 에톡시화된 비이온성 계면활성제는 본 조성물에 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있는데, "비이온성 계면활성제"라는 용어는 혼합 비이온성 표면 활성제를 포함하는 것이다. 계면활성제가 사용되는 경우에, 그 수준은 티슈 페이퍼의 건조 섬유에 근거한 무게의 약 0.01 내지 약 2.0%인 것이 바람직하다. 계면활성제는 8개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬 사슬을 갖는 것이 바람직하다. 음이온성 계면활성제의 예에는 선형 알킬 설포네이트 및 알킬벤젠 설포네이트가 있다. 비이온성 계면활성제의 예에는 알킬글리코시드 에스테르, 알킬글리코시드 에테르를 포함하는 알킬글리코시드, 및 알킬폴리에톡시 에스테르가 있다.
(B) 강도 첨가제(Strength Additives)
첨가될 수 있는 다른 유형의 화학약품에는 티슈 웹(web)의 건조 장력 강도 및 웹 버스트(wet burst)를 향상시키기 위한 첨가제가 포함된다. 본 발명은 선택적인 성분으로 건조 화이버 무게에 대한 수용성 강도 첨가제 수지의 비율이 약 0.01 내지 약 3.0wt%, 더 마람직하게는 0.3 내지 약 1.5wt% 함유할 수 있다. 상기의 수용성 강도 첨가제 수지는 건조 강도 첨가제(dry strength additives), 영구 습윤 강도 수지(permanent wet strength resins), 일시 습윤 강도 수지(temporary wet strength resins), 또는 이들의 양립 가능한 혼합물을 포함할 수 있다.
여기에서 사용되는 용어 "영구적인 습윤 강도 수지"는 종이가 수용성 매질내에 있을 때 적어도 2분을 넘는 시간 동안 초기의 습윤 강도를 거의 대부분 유지하게 하는 수지를 의미한다. 본 발명에서 사용할 수 있는 영구적인 습윤 강도 수지는 여러 유형이 있을 수 있다. 일반적으로, 예전에 발견되었으며 종이제조 기술분야에서 차후에 유용성이 발견될 수지라면, 본 발명에 사용될 수 있다. 다양한 예가 Westfelt에 의해Cellulose Chemistry and Technology, Volume 13(1979)의 813-825페이지에 기술되어 있다. 대체로 습윤 강도 수지는 수용성, 양이온성 물질이다. 다시 말하면, 상기 수지는 종이제조 퍼니시(furnish)에 첨가되는 시점에서 수용성이다. 연이어 알어니는 교차결합과 같은 사건이 수지가 물에 용해되지 않게 할 것이라는 것은 상당히 가능성이 있고 또 그럴 것으로 기대된다. 추가적으로, 몇몇 수지는 제한된 pH 범위와 같은 특정한 조건 하에서만 용해될 것이다. 습윤 강도 수지는 일반적으로 종이제조 화이버 위에, 내에 또는 가운데에 넣어진 후에 교차결합 또는 다른 처리(curing) 반응을 수행하는 것으로 믿어진다. 그러나 그러한 교차결합 또는 처리는 보통 상당한 양의 물이 존재하는 한 일어나지 않는다. 특정한 유용성을 가지는 것으로는 다양한 종류의 폴리아미드-에티클로로하이드린 수지가 있다. 이 물질들은 아미노, 에폭시 및 아제티디늄(azetidinium)기와 같은 반응성 작용기를 제공하는 저분자량 폴리머이다. 이 물질들은 Monsanto Company에서 SANTO-RES(상표명) 31과 같은 상표명 SANTO-RES(상표명)으로 구입할 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 다른 수용성 양이온성 수지는 폴리아크릴아미드 수지이다. 본 발명에 사용될 수 있는 다른 유형의 수용성 수지에는 아크릴릭 에멀젼 및 음이온성 스티렌-부타디엔 라텍스가 포함된다. 본 발명에서 용도를 찾을 수 있는 또 다른 수용성 양이온성 수지는 우레아 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 수지이다. 이들 다중 작용성(polyfunctional), 반응성 고분자는 수천 정도의 분자량을 갖는다. 더 일반적인 작용기는 아미노기 및 질소에 결합된 메틸올(methylol)기와 같이 질소를 함유하는 그룹을 포함한다. 덜 바람직하기는 하지만, 폴리에틸렌이민 유형 수지도 본 발명에서 용도를 갖는다. 상기한 것과 같은 수용성 수지 및 그들의 제조방법에 대한 더욱 완전한 설명은 TAPPI Monograph Series No.29Wet Strength In Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry(New York: 1995)에서 찾을 수 있다.
상기한 영구적인 습윤 강도 첨가제는 종이 제품에 영구적인 습윤 강도를 주는 것, 즉 종이가 수용성 매질에 놓였을 때 오랜 시간 동안 상당한 정도의 초기 습윤 강도를 유지하도록 하는 것이다. 그러나, 몇몇 종이 제품에서는 영구적인 습윤 강도가 불필요할 수도, 바람직하지 않을 수도 있다. 화장지 등과 같은 종이 제품은 일반적으로 짧은 사용 기간 이후에는 부패 시스템(septic system) 등과 같은 곳에서 처리된다. 종이 제품이 영구적인 가수분해 저항성 강도 특성을 갖는다면, 이러한 시스템을 막히게 할 수 있다. 그러므로, 생산자는 목적하는 용도에 충분한 정도의 습윤 강도를 갖게 하기 위하여, 종이 제품에, 일시적 습윤 강도 첨가제를 사용한다. 습윤 강도의 쇠퇴(decay)는 종이 제품이 부패 시스템을 통과하여 흐르는 것을 용이하게 한다. 적당한 일시 습윤강도 수지의 예에는 National Starch and Chemical Corporation에서 상표명 NATIONAL STARCH(상표명) 78-0080으로 구입할 수 잇는 것과 같은 개조된 스타치 일시 습윤 강도 시약(modified starch temporary wet strength agents)이 포함된다. 이러한 유형의 습윤 강도 시약은 디메톡시에틸-N-메틸클로로아세트아미드와 양이온성 스타치 아미드를 반응시켜 만들 수 있다. 개조된 스타치 일시 습윤 강도 시약은 또한 미국특허 제4,675,394 및 제4,981,557호에 개시되어 있다.
(C) 다른 첨가제
다른 적당한 첨가제가 응용예에 따라 종이 및 티슈제조 응용예에 사용될 수 있다. 예컨대, 글리세린 역시 조성물 및 이들의 배합물에 사용될 수 있다. 글리세린이 사용되는 경우에, 수용성 유연화 조성물 내에서의 양은 조성물의 약 0.1 내지 98wt%, 더 바람직하게는 약 60 내지 약 80wt%이고, 더욱 더 바람직하게는 약 40 내지 약 60wt%이다. 그 이외에도, 본 발명의 조성물 및 배합물은 그러한 배합물 내에 글리세린 대신 또는 부가적으로 프로필렌 글리콜 또는 폴리에틸렌 글리콜과 같은 글리콜을 함유할 수 있다.
다른 선택 성분에는 알로에, 습윤제, 피부보호제 및 촉감 개선제가 포함된다. 적당한 습윤제에는 락트산 및 이의 염, 당, 에톡시화 글리세린, 에톡시화 라놀린(lanolin), 옥수수 시럽, 스타치 가수분해물, 우레아 및 소르비톨(sorbitol)이 포함된다. 적당한 피부보호제에는 알란토인(alltoin), 카올린(kaolin) 및 산화아연이 포함된다. 적당한 촉감 개선제에는 옥수수 전분, 귀리가루, 보론 나이트리드(boron nitride) 및 시클로덱스트린이 포함된다.
다음의 실시예는 단지 본 발명의 조성물을 구체화하는 좀더 특정한 배합물의 몇가지 예에 지나지 않는다. 다음에 이어지는 실시예는 본 발명을 추가적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명으로 여겨지는 것의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
기본적인 섬유 유연제 배합물
실시예 1
헥사메틸렌이아민을 HMDA 1몰당 4몰의 에틸렌 옥사이드와 반응시켰다. HMDA 에톡실레이트를 C14-C18지방산의 혼합물(에톡실레이트 1몰당 2몰의 지방산)과 두 번의 각각 다른 작업으로 에스테르화하고, HMDA 에톡시화 에스테르를 HMDA 1몰당 2몰의 DMS로 4차화하였다. 작업 (1-A)에서의 지방산은 시판되는 탈로우 지방산의 혼합물이었고, 작업 (1-B)에서는 케놀라 오일로부터 얻어진 지방산이었다.
실시예 2
이 실시예는 통상적인 용매 시스템 내에서의 화학구조식 (1)에 따른 화합물의 배합을 설명한다. 제품은 4차 화합물과 용매를 완전하게 배합하고, 그 다음에 방향제 내에서, 그 다음에 물을 배합함으로써 만들어졌다. 배합물의 성분 및 각각의 양은 다음과 같다.
성분 양 (wt%)
1-B 작업의 생성물(이소프로판올에 대하여 85wt%) 23.5
용매(헥실렌 글리콜) 18-20
방향제, 염료, 방부제, 및 다른 첨자제 필요한 만큼
탈이온수(deionized water) 100까지
상기와 같이 얻어진 배합물은 흐림점(cloud point)이 45℃, 녹는점이 10℃ 이상이며, 가드너 색상은 0.5이상을 갖는다. 작업 1-B의 4차 화합물 제품은 물에 첨가되었을 때 아주 조금 또는 전혀 겔화하지 않는 것을 보여준다. 상기와 같은 배합 작업 1-A 및 1-B에 따라 제조된 제품의 50:50(무게) 혼합물을 사용한 것을 제외하고는 같은 방법으로 반복하였다. 여기서 얻어진 배합물은 50-55℃의 흐림점를 갖고, 만족스러운 특성을 보여준다.
실시예 3
이 실시예는, 통상적인 4차 암모늄 섬유 유연제 화합물 및 본 발명에서 정의된 것과 같은 화학구조식 (1) 화합물 중 하나 또는 그 혼합물을 함께 함유하는, 투명한 배합물이 만들어질 수 있다는 것을 설명한다. 이 발견은, 용매 시스템 또는 용매/커플링제 시스템을 이용하여 수용할 수 있을 만한 양을 갖는 투명한 조성물로 쉽게 배합 할 수 없기 때문에 디(C8-C22알킬/알켄일) 디(C1-C4알킬) 4차 암모늄 화합물로서 본 실시예에서 사용된 것과 같은, 많은 통상적인 4차 암모늄 섬유 유연제 활성제에서는 특히 기대할 수 없는 것이다.
실시예 3의 조성물은 실시예 2에서 사용된 절차를 이용하여 제조되었다. 그 성분 및 그들의 양은 다음과 같다.
성분 양 (wt%)
작업 1-B의 생성물(이소프로판올에 대해 85wt%) 14.1
디탈로우 디메틸 암모늄 클로라이드(Witco Corporation에서상표명 ADOGEN(등록상표) 470으로 구입할 수 있는) 10.7
헥실렌 글리콜 24.0
방향제, 염료, 방부제, 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100 까지
상기와 같이 얻어진 제품은 흐림점이 45-50℃, 녹는점이 27℃, 가드너 색상은 0.5 미민이다.
실시예 4 및 5
다른 용매 시스템을 사용한 추가적인 배합가 실시예 4 및 5에 포함되는데, 양 쪽 모두 실시예 2에서 개시한 절차에 의해 제조되었다.
실시예 4
성분 양 (wt%)
작업 1-B의 생성물 23.5
TMPD 7.5
헥실렌 글리콜 7.5
방향제, 염료, 방부제, 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100 까지
실시예 5
성분 양 (wt%)
작업 1-A의 생성물 11.8
작업 1-B의 생성물 11.8
TMPD 7.5
헥실렌 글리콜 7.5
방향제, 염료, 방부제, 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100 까지
앞에서 기술한 것과 같이, 아민과 암모늄 유도체의 섬유 유연 활성은 종종 세탁수 중에 존재하는 음이온성 세제 화합물과 반응함으로써 효과가 없게 된다. 세제 및 연화제 모두 세탁 과정 중에 함께 첨가되는 경우에 가장 명백하게 문제가 되지만 섬유 유연제가 헹굼 과정에서 첨가되는 경우(통상적으로 행해지는 것과 같이)일지라도 섬유 중에 잔류하는 세제 화합물이 연화제의 효과를 해친다.
실시예 6 및 7
좀더 일반적으로, 화학구조식 (1)을 따르는 폴리에스테르 폴리쿼터너리 화합물을 포함하는 섬유 유연제 조성물을 위한 배합 지침의 예가 실시예 6 및 7에 포함된다. 앞에서 기술한 것과 같이, 투명한 배합물이 필요한 경우에 배합에 사용되는 화학구조식 (1) 의 화합물 또는 최소한 화학구조식 (1) 화합물의 일부분을 제조하는 데에 불포화 지방산이 더 바람직하다. 투명한 배합물이 필요한 경우, 화학구조식 (1) 화합물을 제조하는데 사용되는 지방산의 I.V. 값은 약 30 내지 약 140, 더 바람직하게는 약 80 내지 약 120, 가장 바람직하게는 약 90 내지 약 110의 범위이다. 바람직할 수 있는 지방산의 몇가지 예는 다음과 같은, 즉 피시(fish) 오일, 캐놀라(부분적으로 수소화된 캐놀라로부터 유도되는 지방산을 포함하는), 팜(palm), 밀 배아(wheat germ), 레이프시드(rapeseed), 올리프, 옥수수, 님(neem), 땅콩, 홍화(safflower), 참깨 씨, 대두(soybean), 해바라기 씨 및 코코아 버터로부터 유도될 수 있다.
실시예 6
통상적인 용매 중의 투명한 폴리에스테르 폴리쿼터너리 조성물
성분 양 (wt%)
화학구조식 (1)의 화합물 15-20
용매(예컨대, 이소프로판올, 헥실렌 글리콜) 20-30
방향제, 염료, 방부제, 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100까지
실시예 7
커플링제와 함께 있는 투명한 폴리에스테르 폴리쿼터너리 조성물
성분 양 (wt%)
화학구조식 (1)의 화합물 15-25
커플링제(예컨대, 구조식 (T)의 디올 또는 알콕실레이트및/또는 구조식 (E)의 히드록시에스테르 10-15
산(예컨대, HCl) pH가 2.5-4가 될때까지
방향제, 염료, 방부제, 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100까지
실시예 8 내지 13
앞에서 개시한 것과 같이, 화학구조식 (1) 화합물은 단독으로 또는 다른 화합물과 조합하여 사용될 수 있다. 그러한 화합물은 앞에서 기술한 것과 같이(E. 추가적인 4차 암모늄 화합물 참조.) 통상적인 쿼츠를 포함할 수 있다. 사실상, 이러한 배합읜 몇몇은 유리한 배합 providing 및 상승 또는 기대하지 않았던 특성들을 보여준다. 예컨대, 앞에서 설명한 것과 같이, 세제 화합물은 일반적으로 음이온성 계면활성제이이므로, 수용액 중에 양이온성 연화제 성문이 함께 존재할 때 자연스럽게 연화제 성분과 착물을 생성하거나 또는 침전되기까지 한다. 이러한 착물형성 또는 침전 반응은 세제화합물 및 연화제 화합물 모두의 성능을 방해하므로 바람직하지 못하다. 그러므로, 세제와 연화제는 일반적으로 상기와 같은 바람직하지 않은 착물형성 및 침전반응을 피하기 위하여 세탁 과정에서 동시에 첨가되지 않는다. 그러나 북미의 세탁기는 통상적으로 세탁물에 섬유 유연제를 첨가하기 전에 의류을 단지 한번만 헹구기 때문에 섬유 유연제를 헹굼과정에서 첨가하더라도(통상적으로 행해지는 것과 같이) 섬유중에 존재하는 잔류 음이온성 세제 화합물과 양이온성 연화제 화합물이 착물을 형성함으로써 약 15 내지 30% 또는 그 이상의 연화제를 불활성이 되게 한다. 특정한 통상적인 쿼츠, 특히 구조식 (xxii)의 에스테르 쿼츠는 화학구조식 (1)의 화합물과 조합되는 경우 음이온성 계면활성제와의 착물 형성에 대한 놀라운 저항성을 보여주는 유리한 섬유 유연제 배합물을 제공한다.
실시예 8
고도의 고체 HMDA 섬유 유연제 배합물
성분 양 (WT%)
HMDA + EO 4몰 + 지방산 2.5몰 + DMS 2몰 10
탈로우-근원 TEA 에스테르 쿼트(DMS-근원 쿼트) 15
방향제, 방부제, 염료 및 다른 첨가제 필요한 만큼, 100까지
실시예 9
고도의 고체 BHMT 섬유 유연제 배합물
성분 양 (WT%)
BHMT + EO 4몰 + 탈로우 지방산 3몰 + DMS 3몰 10
탈로우-근원 TEA 에스테르 쿼트(DMS-근원 쿼트) 15
방향제, 방부제, 염료 및 다른 첨가제 필요한 만큼, 100까지
실시예 10
고도의 고체 BHMT 섬유 유연제 배합물
성분 양 (WT%)
BHMT + EO 5몰 + 탈로우 지방산 2.5몰 + DMS 3몰 5
탈로우-근원 MDEA 에스테르 쿼트(DMS-근원 쿼트) 15
방향제, 방부제, 염료 및 다른 첨가제 필요한 만큼, 100까지
실시예 11
고도의 고체 BHMT 섬유 유연제 배합물
성분 양 (WT%)
BHMT + EO 5몰 + 탈로우 지방산 3.5몰 + DMS 3몰 5
3-(디메틸아미노)-1,2-프로판디올(메틸 클로하이드-근원 쿼트) 10
방향제, 방부제, 염료 및 다른 첨가제 필요한 만큼, 100까지
실시예 12
저도의 고체 BHMT 섬유 유연제 배합물
성분 양 (WT%)
HMDA + EO 4몰 + 탈로우 지방산 2몰 + DMS 2몰 2.5
탈로우-근원 TEA 에스테르 쿼트(DMS-근원 쿼트) 5
방향제, 방부제, 염료 및 다른 첨가제 필요한 만큼, 100까지
실시예 13
저도의 고체 BHMT 섬유 유연제 배합물
성분 양 (WT%)
BHMT + EO 5몰 + 탈로우 지방산 2.5몰 + DMS 2몰 2
탈로우-근원 MDEA 에스테르 클로라이드 쿼트 5
방향제, 방부제, 염료 및 다른 첨가제 필요한 만큼, 100까지
상기의 배합물은 기대하지 않았던 많은 장점들을 보여준다. 그 중 가장 중요한 것은 화학구조식 (1)의 화합물이 존재하지 않는 동등한 양의 디알킬 에스테르 쿼츠 배합물에 비하여 배합물의 유연화 성능의 향상이 있다는 점이다. 그러나, 그 이외에도 상기의 배합물은 통상적인 쿼츠와 같은 점성도의 증가 없이도 물에, 더구나 찬물에도 쉽게 분산되며, 분산되었을 때, 예를 들어 100ppm 농도에서, 미세한 최종 입자 크기를 제공한다. 더 나아가서, 상기의 배합물은 고체에 가까운 배합물일지라도 통상적인 비배합 배합물을 능가하는 향상된 유동성 및 점성도를 가지며,얼룩이 감소되고, 고도의 색상 및 냄새 안정성을 보여준다. 특정 배합물은 투명하게 제조될 수 있고, 투명한 조성물은 폴리에스테르 쿼트(quat) 성분의 지방산 수준이 낮을 때, 예컨대 BHMT 1몰당 지방산이 3몰 이하인 경우에서 더 쉽게 제공되지만(즉, 농도가 낮을 때 높은 농도 범위가 되는, 폴리에스테르 쿼트 성분의 지방산 수준이 높을 때, 즉 HBMT 1몰당 지방산이 3.5몰 이상일 때는 비록 낮은 농도이지만 투명한 배합물을 얻기 어렵다는 사실에 주목해야 한다.
실시예 14
이 실시예는 마이크로에멀젼으로 배합되는 본 발명에 따른 화합물의 배합물을 설명한다. 앞에서 기술한 것과 같이, 상기의 배합물은 일반적으로 세가지 성문, 즉 (a) 화학구조식 (1)의 화합물, (b) 솔베트로프 또는 커플링제 및 이들의 혼합물, 및 (c) 오일 또는 소수성 유기 성분 및 수중에서 혼합된 이들의 혼합물을 포함한다. 적당한 솔베트로프 및 커플링제는 구조식 (T) 또는 (E)에 해당하는 디올 및 알콕실레이트, TMPD, TMPD 알콕실레이트, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 1,2-시클로헥산디메탄올 (1,2-CHDM), 1,4-시클로헥산디메탄올 (1,4-CHDM), HPHP 글리콜, 이소펜틸디올, 1,2-헥산디올, 에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 2-부톡시에탄올(Union Carbide에서 상표명 butyl CELLOSOLVE(등록상표)로 시판되는), C6-C12디올/트리올 및 에스테르 디올/트리올, 글리콜 에테르, 기타 등등으로부터 선택될 수 있다.
오일 및 소수성 유기 성분은 응용예에 따라 메틸 올리에이트(methyloleate), 미네랄 실 오일(mineral seal oil), 실리콘 오일, 지방산, 모노글리세라이드, 디글리세라이드, 트리글리세라이드, 디알킬 에스테르, 그리고 기타 등등과 같은 지방 C8-C22메틸 에스테르로부터 선택될 것이다. 비록 자동차 건조 보조 응용예에서는 미네랄 실 오일이 바람직하지만, 메틸 에스테르가 성능 및 생물분해성에 의거하여 바람직한 오일이다.
이 같은 마이크로에멀젼의 한 예가 다음의 배합물이다.
실시예 14
마이크로에멀젼 배합물
성분 양 (WT%)
HMDA + EO 4몰 + 탈로우 지방산 2몰 + DMS 2몰 15
이소프로판올 2.6
TMPD/CHDM(80%/20%) 11.7
메틸 올리에이트(methyl oleate) 18.0
방향제, 방부제, 염료 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈염수(deionized water) 100까지
이 예는 예컨대, 농업적 유화제 또는 아스팔트 유화제와 같은 유화제로의 사용을 위한 화학구조식 (1)에 따른 화합물의 배합물을 설명한다. 전형적인 배합물의 경우, HMDA를 HMDA 1몰당 4몰의 에틸렌 옥사이드를 사용하여 에톡시화시킨다. 얻어진 HMDA 에톡실레이트를 HMDA 1몰당 1.5∼2몰의 수지(tallow) 지방산을 가지고 에스테르화시키고, 결과물인 HMDA 에톡시화 에스테르를 2몰의 DMS로 4차화 시킨다. 그러므로 HMDA 에톡시화 에스테르 쿼트(quat)는 HMDA 1분자당 단지 1.5∼2개의 에스테르 기를 포함한다. 따라서, 이 HMDA 화합물은 다른 응용을 위한 다른 실시예에서 보여준 화학구조식 (1)에 따른 화합물의 많은 다른 예들 보다 덜 소수성이다. 그러므로, 이 화합물은 예컨대, 살충제, 다른 계면활성제 및 분산제, 및 물과 함께 배합 될 때, 유기 화합물을 위한 유화제로서 유용하다. 여기서 얻어진 배합물은,HMDA 에톡시화 에스테르 쿼트가 유기 성분을 물에 분산된 상태로 남는 것을 촉진하고 식물의 처리에 있어 효과적인 전달과 커버리지를 허용하는, 유용한 농업적 살충제 스프레이를 만들 수 있다. 실시예 16 내지 18은 화학구조식 (1)의 화합물 및 이들의 배합물의 이러한 이용의 예들을 제공한다. 인식되는 것과 같이, 이들 응용예에 있어서, 폴리쿼터너리 화합물은 그 분자가 다른 응용예에서 통상 사용되는 것들 보다 전체로서 덜 소수성 갖는 것을 확실하게 하기 위해 한 분자당 단지 약 1 내지 약 2개의 에스테르기를 갖도록 제조된다.
실시예 16
이 실시예는 제초제 에멀젼제로서 사용하기 위한 화학구조식 (1)에 따른 화합물의 배합물을 설명한다. 예컨대, HMDA + EO 12몰 + 캐놀라 지방산 1.2몰 또는 이들의 혼합물과 같은 화학구조식 (1)에 따른 화합물을 용매 또는 용매 혼합물 및 물에 첨가한 후에 제초제를 거기에 섞어서 에멀젼을 형성시킨다. 폴리쿼터너리 화합물의 양은 일반적으로 제초제 농축액 조성물의 약 5 내지 약 50 wt.%, 바람직하게는 약 10 내지 40 wt.%, 가장 바람직하게는 15 내지 30 wt.%이다. 전형적인 배합물은 다음과 같을 것이다.
실시예 16
제초제 농축 에멀젼 배합물
성분 양 (WT%)
HMDA + EO 12몰+ 캐놀라 지방산 1.2몰 20.0
프로필렌 글레세롤 4.0
물 2.0
C10-C12알코올 + EO 9몰 3.0
글루포시네이트(Glufosinate) 제초제 71.0
실시예 17
이 실시예는 살충제 에멀젼제 배합물로서 사용하기 위한 화학구조식 (1)에따른 화합물의 배합물을 설명준다. 실시예 16과 달리, 실시예 17은 살충제 자체를 섞지 않고, 대신에 적당한 양의 살충제를 살충제 에멀젼 배합물 농축액을 만들기 위하여 살충제 에멀젼제 배합물에 첨가하는데, 사용자가 살충제 농축액을 물로 희석하여 희석된 형태로 사용한다. 일반적으로, 단지 살충제 에멀젼제 배합물의 10-30 wt%만이 살충제 에멀젼 농축액에 사용된다. 즉, 살충제 에멀젼 농축액에 70∼90 wt%의 살충제가 있는 것이 일반적으로 상업화될 수 있는 형태일 것이다. 그러므로 최종 소비자는 실제 살충제를 실제로 사용할 때, 살충제 에멀젼 농축액 (살충제/유화제 패키지)를 물에 넣어 희석할 것이다.
상기의 살충제 에멀젼제 배합물에 있어, 예컨대, BHMT + EO 15몰 + 캐놀라 지방산 1.2몰 또는 이들의 혼합물과 같은, 화학구조식 (1)에 따른 화합물을 용매 또는 용매 혼합물과 물에 가하고, 제초제를 거기에 섞어서 에멀젼을 형성시킨다. 폴리쿼터너리 화합물의 양은 일반적으로 제초제 에멀젼제 조성물의 약 20 내지 약 70 wt%, 바람직하게는 약 15 내지 50 wt%, 가장 바람직하게는 20 내지0 wt%이다. 전형적인 에멀젼제 배합물은 다음과 같을 것이다.
실시예 17
살충제 에멀젼제 배합물
성분 양 (WT%)
HMDA + EO 15몰+ 캐놀라 지방산 1.2몰 40.0
포스페이트 에스테르 6.0
물 2.0
C10-C12알코올 + EO/PO 몰 블럭 코폴리머(block copolymer) 52.0
실시예 18
앞에서 기술한 것과 같이, 화학구조식 (1)의 화합물은 또한 아스팔트를 위한 첨가제로서 아스팔트 유화제로 사용될 수 있다. 전술한 유화제 배합물의 경우와 같이, 화학구조식 (1)의 화합물은 그 분자가 다른 응용예에 통상적으로 사용되는 것들 보다 전체로서 덜 소수성일 것을 확실하게 하기 위해 한 분자당 단지 약 1 내지 2개의 에스테르기를 갖도옥 제조된다. 만일 얻어지는 화합물이 4차화 되지 않거나 ,예컨대, HMDA 1몰당 단지 DMS 1몰과 같이, 제한된 범위에서 4차화 된다면, 아스팔트 제품을 위한 가능한 응용은 칩 실 (chip seal)을 위한 양이온성 래피드 세트 (cationic rapid set : CRS)로서, 슬러리 실 또는 미세포장(microsufgacing) 응용에 있어서 또는 루핑(roofing) 및 차도 도료 (driveway sealer)에 있어서, 혼합 등급(mixing grade) 응용을 위한 양이온성 미디움 세트 (cationic medium set : CMS)로서이다. 이러한 응용예에 있어서 화학구조식 (1)의 화합물의 양은 아마도 아스팔트의 약 0.15 내지 약 2.0 wt%, 바람직하게는 약 0.20 내지 약 0.75 wt%, 및 가장 바람직하게는 약 0.25 내지 약 0.65 wt%을 포함할 것이다. 일반적으로 지방 아민이 물에 용해되려면 수소화되어야 한다. 유화제 용액의 pH는 약 6.5 미만이어야 하는데, 약 1.0에서 약 5.0 사이, 바람직하게는 약 2.0에서 약 4.0사이, 가장 바람직하게는 약 2.0에서 약 3.0 사이의 pH를 갖도록 어떠한 강산으로도 조정될 수 있을 것이다.
만일 화합물이, 예컨대 HMDA 1몰당 2몰 이상의 DMS로, 4차화 된다면, 아스팔트 제품에서 가능한 응용예는 양이온성 슬로우(slow) 세트 에멀젼, 양이온성 퀵(quick) 세트 에멀젼, 택 코트 (tack coat), 포그 실 (fog seal), 염기 안정화(base stabilization), 프라임 코트(prime coat), 슬러리 실(slurry seal), 미세 포장, 공업적 아스팔트 에멀젼, 또는 필드(filled) 아스팔트 에멀젼 같은 것이다. 이러한 응용예에 있어서 화학구조식 (1)의 화합물의 양은 아마도 아스팔트의 약 0.1 내지 약 8.0 wt%, 바람직하게는 약 0.20 내지 약 5.0 wt%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 약 2.0 wt%를 포함할 것이다. 일반적으로 지방 아민 (fatty amine)이 물에 용해되려면 수소화되어야 한다. 유화제 용액의 pH는 약 7.0 미만이어야 하는데, 약 1.0에서 약 5.0 사이, 바람직하게는 약 2.0에서 약 4.0사이, 가장 바람직하게는 약 2.0에서 약 3.0 사이의 pH를 갖도록 어떠한 강산으로도 조정될 수 있을 것이다.
실시예 19
이 실시예는 예컨대, 윤활유 또는 유전(oil field)에서의 이용을 위한 부식 억제에 사용하기 위한 화학구조식 (1)에 따른 화합물의 배합물을 보여준다. 예컨대, HMDA + EO 4몰 + 캐놀라 지방산 2몰 또는 이들의 혼합물과 같은, 화학구조식 (1)에 따른 화합물을 부식 억제제로서 윤활유나 다른 오일에 첨가한다. 폴리아민은 단독으로 또는 배합물 내에서 폴리아민과 혼합되거나 따로 사용될 수 있는 계면 활성제 및/또는 커플링제와 조합하여 사용될 수 있다. 이용에 있어서, 유효량이 금속과 접촉될 오일 또는 오일 혼합물에 사용된다. "유효량"이라는 용어는 부식을 억제하기에 효과적인 폴리아민 화합물의 양을 나타낸다. 일반적으로, 폴리아민 화합물의 양은 그것이 사용되는 오일 혼합물의 약 0.001 내지 약 5 wt%, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 1 wt%, 가장 바람직하게는 약 0.01 내지 약 0.5 wt.% 범위이다.
실시예 20
이 실시예는, 예컨데 드릴 스트링(drill string)을 매끈하게 함으로써 스탁파이프(stuck pipe), 비트-볼링(bit-balling), 또는 드릴링 웰(drilling wells)과 결합되는 스트링 볼링을 방지하기 위한 규산염 머드(silicate mud) 및 다른 워터-베이스드 머드(water-based mud)를 위한 윤활제 및 안티-볼링(anti-balling)제에 사용하기 위한 화학구조식 (1)에 따른 화합물의 배합물을 설명한다. 드릴링 및 일반적 윤활(lubrication) 공정을 위한 장치는 이 산업 분야의 기술자들에게 잘 알려져 있고, 예컨대 미국특허 제5,586,608호, 제5,593,954호, 및 제5,639,715호에도 개시되어있다. 이러한 윤활 공정에 있어서, 예컨대 BHMT + EO 5몰 + 캐놀라 지방산 2.5몰 또는 이들의 혼합물과 같은, 화학구조식 (1)에 따른 화합물을 스탁 파이프(stuck pipe), 비트-볼링(bit-balling), 또는 스트링 볼링을 억제하는데에 효과가 있는 다른 오일에 첨가한다. 폴리아민은 단독으로 또는 배합물 내에서 폴리아민과 혼합되거나 따로 사용될 수 있는, 예컨데 프로필렌 글리콜 또는 에톡시화 글리콜 같은, 계면활성제 및/또는 커플링제와 조합하여 사용될 수 있다. 예컨대 WITBREAK(상표명) DPG-484와 같은 상표명 WITBREAK(상표명)으로 Witco Corporation에서 구입할 수 있는 유전 제품은 특정 용도가 있다. 사용에 있어서, 유효량의 폴리아민이 드릴링 작업 중에 사용되는 윤활제 혼합물에 적용된다. "유효량"이라는 용어는 스탁 파이프(stuck pipe), 비트-볼링(bit-balling), 또는 스트링 볼링을 억제하기에 효과적인 폴리아민 화합물의 양을 나타낸다. 일반적으로, 폴리아민 화합물의 양은 그것이 사용되는 윤활제 혼합물의 약 0.001 내지 약 5 wt%, 바람직하게는 약 0.01 내지 약 2 wt%, 가장 바람직하게는 약 0.05 내지 약 0.5 wt% 범위이다.만약 배합물 상태로 사용된다면, 전형적인 배합물은 다음과 같을 것이다.
실시예 20
윤활 및 안티볼링(anti-balling)제 배합물
성분 양 (WT%)
BHMT + EO 5몰+ 캐놀라 지방산 2.5몰 50
계면활성제 또는 커플링제 50
실시예 21
이 실시예는, 예컨대 이 산업 분야의 기술자들에게 잘 알려진 여과 탈수 장치에 의한 수분의 제거를 위한, 광물(mineral) 및 석탄(coal) 탈수제로 사용할 수 있는 화학구조식 (1)에 따른 화합물의 배합물을 설명한다. 이러한 공정에 있어서, 예컨데 HMDA + EO 4몰 + 탈로우 지방산 3몰 + DMS 2몰, 또는 이들의 혼합물과 같은, 화학구조식 (1)에 따른 화합물을 기계적 탈수에 앞서 광물 슬러리에 첨가하는데, 그 결과 공정이 더욱 효과적으로 된다. 폴리쿼터너리 화합물의 양은 일반적으로 탈수제 배합물의 약 20 내지 약 95 wt%, 바람직하게는 약 30 내지 약 80 wt.%, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 75 wt.% 범위이다. 전형적인 배합물은 다음과 같을 것이다.
실시예 21
광물 및 석탄 탈수제 배합물
성분 양 (WT%)
HMDA + EO 4+ 탈로우 지방산 3몰 + DMS 2몰 70.0
TMPD + EO 1몰 20.0
비이온성 계면활성제 10.0
실시예 22-25
이들 실시예는, 예컨데 티슈 또는 종이 제품에 있어서 연화제/박리제(debonding agent)로서의 사용을 위한 화학구조식 (1)에 따른 화합물의 배합물을 설명한다. 실시예 24는 본 발명에 따른 일반적인 연화제/박리제(박리제)를 나타내는 반면, 실시예 22 내지 44는 특별한 예이다. 실시예 23 및 24는 모두 맑은(clear) 액체인 반면, 실시예 22는 탁한(thick) 액체이다. 실시예 22 내지 24 모두는 물에 쉽게 분산되었다.
실시예 22
종이를 위한 유연/박리(debonding)제 배합물
성분 양 (WT%)
HMDA + EO 4몰+ 탈로우 지방산 1.5몰 + 캐놀라 지방산 1.5몰 + DMS 1.75몰 80
프로필렌 글리콜 5
알콕시화 지방산(비이온성 계면활성제) 15
실시예 23
종이를 위한 유연/박리(debonding)제 배합물
성분 양 (WT%)
HMDA + EO 4몰+ 캐놀라 지방산 3몰 + DMS 1.5몰 80
프로필렌 글리콜 5
알콕시화 지방산(비이온성 계면활성제) 15
실시예 24
종이를 위한 유연/박리(debonding)제 배합물
성분 양 (WT%)
HMDA + EO 10몰 + 탈로우 지방산 1.5몰 + 캐놀라 지방산 1.5몰+ DMS 1.5몰 80
프로필렌 글리콜 5.0
알콕시화 지방산(비이온성 계면활성제) 15
일반적으로, 본 발명의 유연제/박리제 배합물은 실시예 25에서 설명된 성분들을 보여주는 것과 같은 양만큼 포함한다.
실시예 25
일반적인 유연/박리제 농축액 배합물
성분 양 (WT%)
전형적인 바람직한 가장 바람직한
화학구조식 (1)의 화합물 10-90 30-80 60-80
프로필렌 글리콜 0-30 0-20 0-10
폴리에틸렌 글리콜 0-30 0-20 0-10
알콕시화 지방산 또는 알콕시화 비이온성계면활성제와 같은 비이온성 계면활성제 10-80 10-60 10-40
다음의 테스트에서는 본 발명의 배합물의 성능을 상표명이 AROSURF(등록상표) PA-801로 Witco Corporation에서 구입 가능한 상업적인 제품과 비교하여 보았다. 이때 투입량은 연질(softwood, SW)섬유 퍼니쉬에 사용되는 섬유 1톤당 박리제를 1, 3, 5 lb.(#)에 해당하게 하었다.
AROSURF PA-801에 대비한 비교 테스트의 수행 및 핸드시트(handsheet)의 제조를 위하여 표준 제조 및 테스트 방법이 사용되었는데, 이들은 핸드시트의 제조 (TAPPI 테스트 방법 T-205); 건조장력 (TAPPI 테스트 방법 T-492); 흡수 속도 및 용량 (TAPPI 테스트 방법 T-561); 페이퍼 컨디셔닝(conditioning)(TAPPI 테스트 방법 T-402); 그라마지(grammage) 및 두께 (TAPPI 테스트 방법 T-220)이다. 유연성은 짝을 이룬 유연성 패널 비교를 이용하여 측정하였다.
각각의 경우에, 적합한 배합물의 분산이 25-30℃의 물에서 제조되었다. SW 섬유의 수용성 슬러리를 섬유 1톤당 박리제 1, 3, 5 lb. (#)에 해당하는 투입량에서 각각 배합물의 분산으로 처리하였다. 티슈 무게 핸드시트, 약 60 g/㎡, 를 TAPPI 절차 T-205에 따라 제조하였다. 상기 핸드시트는 TAPPI 방법 T-402에서 특정된 조건하에 평형을 이룬다. TAPPI방법 T-492와 T-561에 따라 상기 핸드시트의 장력, 흡수 속도, 및 용량을 각각 테스트하였다. 표 Ⅱ는 그 결과를 보여준다. 각각의 경우에, 실시예 22 내지 24로 처리된 제품의 유연성이 AROSURF(등록상표) PA-801 박리제의 필적하는 양으로 처리된 제품보다 더 좋았다.
테스트 결과
사용박리제 장력(kNm/kg) 0.5 초 (g/g/초)에서의 흡수 용량 20초(gH2O/g 섬유)에서의 흡수 용량
1#/톤 3#/톤 51#/톤 1#/톤 3#/톤 5#/톤 1#/톤 3#/톤 5#/톤
블랭크 15.28 15.28 15.28 0.19 0.19 0.19 2.08 2.08 2.08
AROSURF(등록상표) 13.61 10.05 7.67 0.16 0.19 0.19 1.80 1.39 1.34
PA-801
실시예 22 13.27 9.83 7.99 0.16 0.13 0.11 1.83 1.40 1.26
실시예 23 13.30 10.32 7.83 0.15 0.13 0.13 1.76 1.51 1.43
실시예 24 12.20 10.11 8.61 0.16 0.13 0.13 1.68 1.40 1.36
표 2에서 나타낸 상기의 테스트 및 그 결과로부터, HMDA 에스테르 쿼츠가 효과적인 박리제이며, 산업표준에 비하여 성능에서도 뒤지지 않음을 알 수 있다. 사실상, HMDA 에스테르 쿼츠는 좋은 흡수속도와 용량을 가진 박리된 티슈 제품을 제공하며, 핸드패널은 본 발명의 배합물이 AROSURF(등록상표) PA-801 박리제보다 훨씬 나은 유연성을 준다는 것을 확인시켜준다. 그 이외에도, HDMA 에스테르 쿼츠 배합물은 냄새가 적고, 상기의 각 배합물은 따뜻한 물에서 쉽게 분산된다. 주어진 모든 실시예와 같이, 실시예 22 내지 25는 단지 전형적인 예일 뿐이며, 비록 여기서는 연질 섬유에만 적용되었지만, 경질 섬유, 재활용 섬유, 사탕수수찌꺼기(baggasse) 섬유, 잔솜털(fluff) 펄프, 및 모든 자연산 종이제조 섬유 및 이들의 혼합물에도 사용될 수 있을 것이다.
실시예 26
이 실시예는 예컨대, 재활용용지 생산에 쓰이는, 잉크제거제로 사용하기 위한 화학구조식 (1)을 따르는 화합물의 배합물을 설명한다. 일반적으로 그러한 배합물물은 부유세포를 통과하는 펄퍼(pulper) 및/또는 슬러리에 첨가된다. 본 발명의 화합물로 잉크가 제거될 퍼니시(furnishes)에는 레이저인쇄된 폐지, 신문용지 분쇄기를 위한 인쇄된 폐지, 신문이나 잡지 같은 인쇄된 폐지의 펄프섬유상에 고정된잉크, 그리고 플렉소(flexo) 신문/잡지/ 신문용지, 기타 등등이 포함된다. 잉크제거 작업 장치 및 공정은 이 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 널리 알려져 있다. 전형적인 장치와 공정은 미국특허 제5,622,597호, 제5,346,543호 및 제5,696,292호에 개시되었으며, 추가적인 장치 및 방법은 PCT WO/95/12026와 EP 0 726 246 A1에 개시 되었다. 상기의 잉크제거 공정에서, 화학구조식 (1)의 화합물의 양은 건조섬유의 약 0.01 내지 약 2.0 wt.% 정도이고, 바람직하게는 약 0.03 내지 약 1.0wt.%정도, 그리고 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.5 wt.%이다. 통상적으로 사용되는 다른 첨가제에는 거품제어에 쓰이는 에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드 (예를 들어, 알코올이나 지방산 알킬페놀 유도체) 비이온성 계면활성제, 소듐 실리케이트, 수산화나트륨, 과산화수소 또는 소듐 하이포아클로라이트, 및 EDTA 또는 DTPA 킬레이트제가 포함된다. 그 이외에도, 양이온성 잉크제거제는 지방산, 알킬렌 옥사이드 첨가생성물 및 다른 용매와 혼합될 수 있다. 잉크제거는 대개 40-50℃에서 일관되게 1%의 섬유슬러리 상에서 행해진다.
실시예 27 내지 31
이 실시예들은 예컨대, 모발컨디셔너와 피부컨디셔너와 같은, 신체 관리 배합물로서의 사용을 위한 화학구조식 (1)을 따르는 화합물의 배합물을 설명한다. 실시예 29는 실시예 14에 비유될 만한 마이크로에멀젼제이다.
실시예 27
HMDA 모발 컨디셔너 배합물
성분 양 (wt%)
HMDA + EO 4몰 + 캐놀라 지방산 2몰 + DMS 2몰 1.18
세틸 알코올 2.00
Witco Corporation에서 상표명 VARONIC(등록상표) 63-E20으로 구입할수 있는 세티아레스(Ceteareth)-20(EO 20몰로 에톡시화된세티아릴알코올) 1.00
방향제, 염료, 방부제 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100까지
실시예 28
BHMT 모발 컨디셔너 배합물
성분 양 (wt%)
BHMT + EO 5몰 + 캐놀라 지방산 3.5몰 + DMS 2.5몰 1.18
세틸 알코올 2.00
Witco Corporation에서 상표명 VARONIC(등록상표) 63-E20으로 구입할수 있는 세티아레스(Ceteareth)-20(EO 20몰로 에톡시화된세티아릴알코올) 1.00
방향제, 염료, 방부제 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100까지
실시예 29
BHMT 마이크로에멀젼 모발 컨디셔너 배합물
성분 양 (wt%)
BHMT + EO 5몰 + 캐놀라 지방산 3.5몰 + DMS 2.5몰 1.8
ALSPFKF DHDLF(Witco Corporation에서 상표명 KAYDOL(등록상표)로구입 가능한) 1.8
TMPD + 1 EO 1.2
방향제, 염료, 방부제 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100까지
견본 머리카락을 가지고 행한 시험에서, 실시예 27 내지 29의 조성물은, HMDA 에스테르 쿼트 또는 BHMT 에스테르 쿼트를 대신 디아세틸 암모늄 클로라이드를 사용한 배합물에 비하여, 빗질이 잘되고, 엉키지 않으며, 머리카락에 윤기가 나고, 촉감이 좋은 점 등과 같이 현저하게 그 성능이 좋다. 그 이외에도 실시예 27 내지 29의 조성물은 신체관리 배합물에서 받아들이기 어려운 심각한 붉어짐, 화상, 가려움증 등을 일으키는 다아세틸 암모늄 클로라이드를 이용한 배합물에 비하여 자극성이 없었다. 실시예 14의 마이크로에멀젼에서와 같이, 실시예 29와 같은 신체관리 마이크로에멀젼은 세가지 성분 즉, (a) 화학구조식 (1)의 화합물, (b)솔베트로프 또는 커플링제 및 이들의 혼합물, 및 (c)오일 또는 소수성 유기성분 및 이들의 혼합물인데, 이들은 물에 혼합된다.
상기의 배합물에서 화학구조식 (1)의 화합물의 양은 배합물의 약 0.1 내지 약 65 wt.%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 35wt.%, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 약 5 wt.%이며, 솔베트로프 또는 커플링제의 양은 배합물의 약 0.1 내지 약 65 wt.%, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 35wt.%, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 약 5 wt.%이며, 오일 또는 소수성 유기성분의 양은 배합물의 약 0.1 내지 약 65 wt.%, 바랍직하게는 약 0.1 내지 약 35wt.%, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 약 5 wt.%이며, 물의 양은 배합물의 약 20 내지 약 99.7 wt.%, 바람직하게는 약 35 내지 약 99.7 wt.%, 가장 바람직하게는 약 65 내지 약 99.7 wt.%이다. 적당한 솔베트로프 또는 커플링제는 구조식 (T) 또는 (E)에 따른 디올 및 알콕실레이트, 히드록시피발릴 히드록시피발레이트 및 그것의 알콕실레이트 유도체, TMPD, TMPD 알콕실레이트, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 1,2-시클로헥산디메탄올(1,2-CHDM), 1,4-시클로헥산디메탄올(1,4-CHDM), HPHP 글리콜, 이소펜틸디올, 1,2-헥산디올, 에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 이소프렌 글리콜 (3-메틸-1,3-부탄디올), 소르비탄 에톡실레이트, 2-부톡시에탄올 (상표명 butyl CELLOSOLVE(등록상표)로 Union Carbide사에서 시판), C6-C12디올 /트리올, 에스테르 디올/트리올 및 이들의 알콕실레이트 유도체, 글리콜 에테르, 기타 등등으로부터 선택될 수 있다. 오일 및 소수성 유기성분은 메틸 올리에이트, 미네랄 실 오일, 실리콘 오일, 지방산, 모노글리세라이드, 디글리세라이드, 트리글리세라이드, 디알킬 에스테르, 기타 등등과 같은 지방 C8-C22메틸 에스테르에서 그 응용예에 따라 선택될 수 있다.
실시예 30 및 31은 적당한 핸드로션 또는 피부컨디셔너에 관한 실시예를 제공한다.
실시예 30
HMDA 피부 컨디셔너 배합물
성분 양 (wt%)
HMDA + EO 4몰 + 캐놀라 지방산 2몰 + DMS 2몰 1.18
글리세릴 스테아레이트 1.00
스테아르산 2.00
세틸 알코올 2.00
글리세린 (Witco Corporation에서 상표명 KEMSTRENE(등록상표)로구입 가능한) 1.60
미네랄 오일(Witco Corporation에서 상표명 KAYDOL(등록상표)로구입 가능한) 6.00
PEG-30 글리세릴 코코에이트 (Witco Corporation에서 상표명VARONIC(등록상표) LI-63으로 구입 가능한) 1.60
방향제, 염료, 방부제 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100까지
실시예 31
BHMT 피부 컨디셔너 배합물
성분 양 (wt%)
BHMT + EO 5몰 + 캐놀라 지방산 3.5몰 + DMS 2.5몰 1.18
글리세릴 스테아레이트 1.00
스테아르산 2.00
세틸 알코올 2.00
글리세린 (Witco Corporation에서 상표명 KEMSTRENE(등록상표)로구입 가능한) 1.60
미네랄 오일(Witco Corporation에서 상표명 KAYDOL(등록상표)로구입 가능한) 6.00
PEG-30 글리세릴 코코에이트 (Witco Corporation에서 상표명VARONIC(등록상표) LI-63으로 구입 가능한) 1.60
방향제, 염료, 방부제 및 다른 첨가제 필요한 만큼
탈이온수 100까지
본 명세서의 많은 실시예 및 특허청구범위는 염, 즉 음이온 및 양이온을 구성 성분으로 포함하고 있는 것으로 이해되어야한다. 주어진 화합물이 음이온인지 양이온인지가 주어진 목적을 위한 화합물의 활성에 그리 중요한 것이 아닐 수 있으며(즉, 구경꾼(spectator) 이온을 구성하는 것), 그러한 경우 적합한 치환물이 제조될 수 있다는 것은 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어진다. 따라서 화학구조식 (1)의 화합물에 관하여, 상대음이온 A-은 예컨대, 클로라이드, 브로마이드, 메틸 설페이트, 에틸 설페이트, 또는 살리실레이트 또는 그 유사물질일 수 있다. 유사하게, 상기 실시예에서 청구되고 제시되는 많은 음이온성 계면활성제 중에 존재하는 소듐이온은 칼륨이온, 암모늄이온과 같은 다른 양이온으로 음이온성 계면활성제의 성능에 뚜렷한 영향이 없이 대체될 수 있다. 더 나아가서, 조성물에 첨가되거나 또는 점성도 변형제와 같이 부수적으로 첨가되는 염류일 수 있는 다른 성분에 관하여, 그 성분은 모든 유사한 화합물, 즉 그 이온이, 의도하는 용도에서 전체 화합물의 필요한 화학적 또는 물리적 특성을 두드러지게 해치지 않는 다른 어떤 이온으로 치환되는 화합물을 포함한다. 그러므로 상기의 이온 치환이 그 기술분야에서 널리 알려져 있음은 물론이고, 또한 그러한 모든 가능성 및 균등범위에 속하는 것이 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다는 것은 말할 나위도 없다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 명세서 발명의 관점을 보다 상세히 설명하고자 하는 의도로 실시예가 제시되었다. 이 실시예들은 단지 예시일 뿐이며, 본 발명으로 여겨지는 것들의 범위를 제한하려는 것으로 해석되어서는 안된다. 그리하여, 본 발명의 범위는 단지 하기의 특허 청구범위와 그 균등의 범위에 의하여 정해진다. 명세서 및 특허청구범위에 사용된, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "포함하다(comprises)" 등의 용어는 그 조성물이나 배합물이 재인용된 성분을 갖거나 또는 포함하는 것을 전달하려는 의도일 뿐, 다른 재인용되지 않은 성분을 배제하려는 것이 아니다.

Claims (33)

  1. 다음과 같은 화학구조식 (1)의 화합물 및 물을 포함하고, 직물 수지처리 화합물 또는 실리콘의 상당량을 함유하지 않는 조성물;
    여기서, 각 R*및 R**는 독립적으로 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형, 가지형 또는 고리형 알킬렌기인데, 여기서 두 질소 원자는 두 개 미만의 탄소 원자에 의해 분리되어 있지 않고,
    각 A1, A2, A3, A4및 A5는 독립적으로 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직선형 또는 가지형 알킬렌이고,
    각 R1, R2, R3, R4및 R5는 독립적으로 -H 또는 RAC(O)- 인데, 여기서 RA는 7 내지 21개의 탄소 원자 및 0 내지 4개의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 직선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일인데, R1, R2, R3, R4또는 R5중 적어도 하나는 RAC(O)- 이고,
    각 Q1, Q2및 Q3는 독립적으로 -H, -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H5, 벤질, -CH2COOH또는 -CH2COOA-이거나, 또는 R*이 -CH2CH2-기인 경우 Q1, Q3모두 또는 Q1, Q2모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성하거나, 또는 R**가 -CH2CH2-기인 경우 Q3및 Q3가 모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성할 수 있으며,
    m은 0 내지 4, r은 0 내지 2, v, w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 1 내지 8이고,
    i는 0 내지 1, j는 0 내지 1이고, k는 각각 0 내지 1이고, i+j+k의 합은 0 내지 4이고,
    A-는 각각 독립적으로 아래 정의된 것과 같은 음이온이고, n은 화학구조식 (1) 화합물의 전체 전하(net charge)가 0이 되는데 필요한 A-의 몰수이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물이 화학구조식 (1)의 서로 다른 둘 이상의 화합물의 혼합물을 포함하는 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, m이 약 1 내지 4인 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, v, w, x, y, 및 z 중 적어도 하나가 1보다 큰 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서, v, w, x, y, 및 z가 각각 1보다 큰 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 아민염, 폴리아민염, 또는 이들의 혼합물을 추가적으로 포함하는 조성물.
  7. (a) 화학구조식 (1)에 따른 화합물과,
    여기서, 각 R*및 R**는 독립적으로 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형, 가지형 또는 고리형 알킬렌기인데, 여기서 두 질소 원자는 두 개 미만의 탄소 원자에 의해 분리되어 있지 않고,
    각 A1, A2, A3, A4및 A5는 독립적으로 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직선형 또는 가지형 알킬렌이고,
    각 R1, R2, R3, R4및 R5는 독립적으로 -H 또는 RAC(O)- 인데, 여기서 RA는 7 내지 21개의 탄소 원자 및 0 내지 4개의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 직선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일인데, R1, R2, R3, R4또는 R5중 적어도 하나는 RAC(O)- 이고,
    각 Q1, Q2및 Q3는 독립적으로 -H, -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H5, 벤질, -CH2COOH 또는 -CH2COOA-이거나, 또는 R*이 -CH2CH2-기인 경우 Q1, Q3모두 또는 Q1, Q2모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성하거나, 또는 R**가 -CH2CH2-기인 경우 Q3및 Q3가 모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성할 수 있고,
    m은 0 내지 4, r은 0 내지 2, v, w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 1 내지 8이고,
    i는 0 내지 1, j는 0 내지 1이고, k는 각각 0 내지 1이고, i+j+k의 합은 0 내지 4이고,
    A-는 각각 독립적으로 아래 정의된 것과 같은 음이온이고, n은 화학구조식 (1) 화합물의 전체 전하(net charge)가 0이 되는데 필요한 A-의 몰수이고,
    (b) 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양쪽 이온성(zwitterionic) 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성적인(amphoteric) 계면활성제 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 제 이의 계면활성제를 포함하는 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 조성물이 추가적으로 물을 포함하는 조성물.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 이의 계면활성제가 통상적인 4차 화합물을 포함하는 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 조성물이 상당한 양의 실리콘을 함유하지 않는 조성물.
  11. 제 9 항에 있어서, v, w, x, y, 및 z 중 적어도 하나가 1보다 큰 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서, v, w, x, y, 및 z가 각각 1보다 큰 조성물.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 제 이의 계면활성제가 노닐페놀 에톡실레이트, EO, PO, iPO, BO 또는 이들의 혼합물을 사용한 C5-C20선형 또는 가지형 알콕실레이트, 아민 에톡실레이트, 지방 아미드 에톡실레이트, 지방산 에톡실레이트, 카르복시화 비이온성 화합물, α-폴리글루코시드, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 조성물.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 제 이의 계면활성제가 암모늄 라우릴 설페이트, 소듐 라우릴 설페이트, α-올레핀 설페이트 중 어떤 것, 암모늄 라우레스(laureth)설페이트(2 또는 3몰), 소듐 라우레스 설페이트(2 또는 3몰), 소듐 미리스틸(myristyl) 설페이트, 소듐 미리스테스(myristeth) 설페이트(1-4몰), 암모늄 크실렌 설포네이트, 소듐 크실렌 설포네이트, TEA 도데실벤젠 설포네이트, TEA 라우릴 설페이트, 암모늄 파레스(pareth) 설페이트, 소듐 파레스 설페이트, 소듐 올레스(oleth) 설페이트, 이들의 유도체, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 조성물.
  15. 제 7 항에 있어서, 상기 제 이의 계면활성제가 비테인(betaines), 설포석시네이트, 모노- 및 디- 글리세라이드, 글리시네이트, 당 및 이들의 유도체, 히드록시설테인(hydroxysultaines), 모노- 및 디- 아세테이트, 이들의 에톡시화 유도체, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 조성물.
  16. 제 7 항에 있어서, 상기 제 이의 계면활성제가 알칸올아미드, 아민 옥사이드 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 조성물.
  17. (a) 다음의 화학구조식 (1)의 화합물,
    여기서, 각 R*및 R**는 독립적으로 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형, 가지형 또는 고리형 알킬렌기인데, 여기서 두 질소 원자는 두 개 미만의 탄소 원자에 의해 분리되지 않고,
    각 A1, A2, A3, A4및 A5는 독립적으로 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 직선형 또는 가지형 알킬렌이고,
    각 R1, R2, R3, R4및 R5는 독립적으로 -H 또는 RAC(O)- 인데, 여기서 RA는 7 내지 21개의 탄소 원자 및 0 내지 4개의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 직선형 또는 가지형 알킬 또는 알켄일인데, R1, R2, R3, R4또는 R5중 적어도 하나는 RAC(O)- 이고,
    각 Q1, Q2및 Q3는 독립적으로 -H, -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H5, 벤질, -CH2COOH 또는 -CH2COOA-이거나, 또는 R*이 -CH2CH2-기인 경우 Q1, Q3모두 또는 Q1, Q2모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성하거나, 또는 R**가 -CH2CH2-기인 경우 Q3및 Q3가 모두 -CH2CH2- 이어서 6각형의 피페라진 고리를 형성할 수 있고,
    m은 0 내지 4, r은 0 내지 2, v, w, x, y 및 z는 각각 독립적으로 1 내지 8이고,
    i는 0 내지 1, j는 0 내지 1이고, k는 각각 0 내지 1이고, i+j+k의 합은 0내지 4이고,
    A-는 각각 독립적으로 아래 정의된 것과 같은 음이온이고, n은 화학구조식 (1) 화합물의 전체 전하가 0이 되는데 필요한 A-의 몰수이고,
    (b) 솔베트로프 또는 커플링제 또는 이들의 혼합물과,
    (c) 오일 또는 소수성 유기 성분 및 이들의 혼합물을 포함하는 조성물.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 조성물이 추가적으로 물을 포함하는 조성물.
  19. 제 18 항에 있어서, 화학구조식 (1) 의 화합물의 양이 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 솔베트로프 또는 커플링제의 양이 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양이 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 물의 양이 배합물의 약 20 내지 약 99.7wt%, 바람직하게는 약 35 내지 약 99.7wt%인 조성물.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 솔베트로프 또는 커플링제가 히드록시피발릴 히드록시피발레이트 및 이의 알콕시화 유도체, TMPD, TMPD 알콕실레이트, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 1,2-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, HPHP 글리콜, 이소펜틸디올, 1,2-헥산디올, 에틸렌 글리콜 부틸 에테르, 헥실렌 글리콜, 이소프렌 글리콜, 소르비탄(sorbitan) 에톡실레이트, 2-부톡시에탄올, C6-C12디올/트리올 및 에스테르 디올/트리올 및 이들의 알콕시화 유도체, 글리콜 에테르, 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 조성물.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 오일 또는 소수성 유기 성분이 지방산; 지방 아미드; 지방 알코올; 지방 오일; C8-C22지방산 및 C1-C8알코올로부터 제조되는 지방산 에스테르; 디알킬 에스테르; 미네랄 오일; 미네랄 실 오일; 실리콘 오일; 페트롤라텀; 모노글리세라이드; 디글리세라이드; 트리글리세라이드; 알리파틱, 파라피닉, 및 나프탈레닉 하이드로카본; 오일 및 스피리트(spirits); 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 조성물.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 화학구조식 (1)의 화합물을 제조하는데 사용된 지방산의 요오드값이 약 30 내지 140의 범위인 조성물.
  23. 제 17 항에 있어서, 상기 화학구조식 (1)의 화합물을 제조하는데 사용된 지방산의 요오드값이 약 80 내지 120의 범위인 조성물.
  24. 제 17 항에 있어서, 화학구조식 (1)의 화합물을 제조하는데 사용되는 지방산의 요오드값이 90 내지 110의 범위인 조성물.
  25. 제 18 항에 있어서, 상기 조성물이 마이크로에멀젼으로 유화되는 조성물.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 조성물이 맑은(clear) 조성물.
  27. 제 25 항에 있어서, 화학구조식 (1) 화합물의 양이 배합물의 약 5 내지 약 50wt%, 솔베트로프 또는 커플링제의 양이 배합물의 약 2 내지 약 15wt%, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양이 배합물의 약 5 내지 약 50wt%인 조성물.
  28. 제 27 항에 있어서, 화학구조식 (1) 의 화합물의 양이 배합물의 약 10 내지 약 30wt%, 솔베트로프 또는 커플링제의 양이 배합물의 약 3 내지 약 10wt%, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양이 배합물의 약 10 내지 약 30wt%인 조성물.
  29. 화학구조식 (1) 의 화합물의 양이 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 솔베트로프 또는 커플링제의 양이 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양이 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%인, 제 26 항에 따른 신체관리(personal care)를 위한 배합물.
  30. 제 29 항에 있어서, 화학구조식 (1) 의 화합물의 양이 배합물의 약 0.1 내지 약 25wt%, 솔베트로프 또는 커플링제의 양이 배합물의 약 0.1 내지 약 65wt%, 오일 또는 소수성 유기 성분의 양이 배합물의 약 0.1 내지 약 25wt%인 신체관리를 위한 배합물.
  31. 추가적으로 물을 포함하는 제 17 항에 따른 살충제 에멀젼제 배합물.
  32. 제 46 항에 따른 살충제 에멀젼제 배합물 및 유효량의 살충제를 포함하는 살충제 배합물.
  33. 제 32 항에 있어서, 화학구조식 (1)의 화합물의 양이 살충제 배합물의 약 5 내지 약 50wt%인 살충제 배합물.
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