KR100500822B1 - 키토산을 이용한 세제 제조장치와 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 키토산을 이용한 세제 제조장치와 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 키토산 수용액과 탄산수소나트륨, 벤토나이트, 합성계면활성제를 기본 조성으로 하여 친환경 및 생체친화적인 세제를 얻도록 하고, 보다 컴팩트한 장치에 의해 연속적인 자동 생산이 가능하여 생산 효율을 극대화 시킬 수 있도록 발명된 것이다.

본 발명의 제조 방법은 30-45℃의 온도 상태에서 물과 키토산 염산을 혼합하여 균질화 시키는 단계;

65-85℃온도 조건에서 탄산수소나트륨 및 중회와 키토산 수용액을 혼합하는 단계;

95-105℃의 온도 조건에서 상기 탄산수소나트륨, 중회와 키토산 혼합물에 소디움 실리케이트를 더 혼합하여 분쇄 이송시키는 단계;

스팀자켓으로 공급되는 스팀온도 95-105℃ 조건에서 가열시켜 슬러리에 포함된 수분을 감소시켜 빌더를 얻는 단계;

상기에서 얻어진 빌더와 계면활성제 향료 중회 소포제 벤토나이트를 각각 혼합하여 40℃ 이하의 온도 조건에서 각 조성물들을 혼합시켜 분말화 시키는 단계와;

상기 단계에서 얻어진 분말 세제를 저장호퍼 출구에서 회전되는 성형몰드의 성형홀들에 채워지게 하고 캠축의 외부면에 접촉되어 있는 가압축이 콘베이어벨트 사이에서 가압되어 분말세제를 고형상태로 연속 성형하는 단계로 이루어 진다.

Description

키토산을 이용한 세제 제조장치와 제조방법{Method of Manufacturing a Cleanser Using Chitosan}

본 발명은 키토산을 이용한 세제 제조장치와 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 키토산 수용액과 탄산수소나트륨, 벤토나이트, 합성계면활성제를 기본 조성으로 하여 친환경 및 생체친화적인 세제를 얻도록 하고, 보다 컴팩트한 장치에 의해 연속적인 자동 생산이 가능하여 생산 효율을 극대화 시킬 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 세정의 목적에는 특수한 경우(살균 소독)를 제외하고 매우 광범위하게 음이온 및 비이온 계면활성제가 쓰이고 있다.

합성세제로서는 음이온계로서 고급 알코올 세제라고 하는 1차 알킬황산나트륨이 가장 두드러지게 발전하였는데, 이밖에 알킬벤젠술폰산나트륨(ABS) 혹은 DBS라고 하는 내경수성이 좋은 도데실벤젠술폰산나트륨형의 세제가 널리 사용되어 각종 공해를 일으키는 것으로 알려져 있다.

이외에 비이온 계면활성제도 두드러 진다.

그런데, 판매되는 대개의 계면활성제는 고형, 분말, 비늘상, 막대상, 페이스트상, 겔상, 액상 등 다양한 외관을 갖고 있으며, 목욕용, 화장용 및 비이온 계면활성제 이외에는 대개 순도가 30∼60%로, 물 이외에 무기염, 유기화합물 등의 빌더를 배합하고 있는 경우가 많은데, 이런 것들은 세정에 직접 관계가 있으므로 계면활성제를 성분별로 세정 작용을 비교할 때에는 충분히 이런 점을 고려해야만 한다.

세탁용 세제는 주요건으로 세탁물에 대해 우수한 세정력을 발휘하고 세탁 잔수에 의해 환경을 오염시키지 말아야 한다.

최근, 각종의 무기·유기물이 세제와 함께 사용되었는데 이것을 총칭하여 빌더(Builder)라고 한다.

합성세제 성분 중에서 중요한 것으로 대표되는 두 물질은 계면활성제(surfactant)와 빌더이다. 대개의 빌더는 알칼리성으로, 그 자체의 세정성을 기대하는 것은 불가능하다. 원래에는 센물을 단물로 만드는 것이 주 목적이지만, 때에 따라서는 단물에서 역효과를 보이는 경우도 있다. 빌더는, 세제의 세척작용을 높여줄 목적으로 사용하는 물질로서 경수를 연수로 만드는 연화작용과 더불어 알카리를 보충하고 세제의 표면작용을 저하시켜 계면활성제의 세척작용을 크게 보조하는 역할을 한다. 또한, 빌더는 오염물질을 잘게 부수어 오염물질을 부유시키고 분산시켜 세탁물의 재오염을 방지함으로써 세탁작용을 크게 향상시키는 역할을 한다.

빌더의 음이온은 Ca, Mg, Fe 뿐 아니라 중금속 이온과 결합하여 비누를 비롯한 대개의 음이온 계면활성제의 작용을 보호함과 아울러 불용성 금속염을 분산시키며, 또한 섬유에 흡착된 때를 용이하게 분리하게 하는 동시에 분리된 때의 재부착을 방지하는 등의 효과가 있는데, 최근에는 그 작용을 세제와 별개의 것으로 생각하고 있다.

H.Lange의 미발표 논문에서는 세제는 파라핀, 카본브랙과 같은 소수성때는 안정화한 분산상태로 하지만 도토(陶土) 같은 친수성때에는 역효과로 되는 것에 비해, 빌더는 이것과 정반대의 효과가 있어 친수성때(도토)를 안정화한다고 설명하고 있다.

세척액의 이온성에는 영향을 받지 않는 장점이 있는 비이온 계면 활성제에서도 빌더에 의해서 세정력이 달라지는데, 빌더는 섬유에서부터 분리된 때의 재부착을 저지하여 세정물이 다시 더럽혀지는 것을 방지하여 백도(白度)를 증가하는 데 큰 역할을 한다.

이 사실은 빌더가 섬유 및 때에 흡착하는 것에 기인하는데, 그 양은 대체로 빌더 첨가량과 관계가 있으나 빌더의 종류에 따라 그 양이 달라진다.

즉, 예를들면 도데실벤젠술폰산염(DBS)에서는 망초(Na₂SO₄)보다 폴리인산나트륨(Na₄P₂O₇)의흡착이 커지는데, 방사선 P₃₂를 사용해서 BDS액 중에서 Na₄P₂O₇의 흡착을 조사하면 목면에는 흡착되지 않음이 밝혀졌다. 그러나 빌더의 종류에 따라서는 섬유에 흡착이 잘되는 것도 있으나, 계면활성제가 섬유에 흡착하는데 영향을 주는 것이 사실이다.

T.F.Boyd 및 R.J.Bernstein은 동위원소로 치환된 DBS를 사용해서 목면에 대한 전해질 빌더의 첨가의 영향을 보았는데, 식염(NaCl)의 영향은 예외적으로 극히 적으나 다른 것은 다음의 순서로 DBS가 목면에 흡착되는 것을 억제하는 것이 밝혀졌다.

식염(NaCl)<망초(Na₂SO₄)<탄산소다(Na₂CO₃)<인산삼나트륨(Na ₃PO₄)<폴리인산사나트륨(Na₄P₂O₇)<트리폴리인산나트륨(Na₅P₃O ₁₀)

이 실험에서는 식염(염화나트륨)과 망초(황산나트륨)의 경우 저농도의 세제액을 사용하였으나 다른 경우에는 Na 이온과 같은 농도의 세제액을 사용한 것인데, 목면에 대한 DBS의 흡착량은 1~4ㅧ10^-3mol Na 이온으로 매우 억제되고 있다. 이와 같은 현상은 목면에 한정되지 않고 실리카, 카본블랙, 산화철, 자화철(Magnetied iron)과 같은 무기물에 대해서도 확인되는데, 인산계 빌더에서는 특히 효과가 크다.

전해질 빌더 중에서도 음이온성이 큰 것은 계면활성제의 미셀 해리 속도를 증가시키므로 세제음이온이 소수성 고체에 대한 흡착을 증가시킨다고 생각하는 그룹과, 빌더가 존재하면 짧은 시간안에 평형이 파괴되어 흡수가 증가한다고는 생각하지 않으나 미셀의 해리가 그 주요원인은 아니라고 생각하는 그룹이 있는데, 목면에 대해 2차 알킬황산나트륨의 흡착은 식염에 의해 완만히 증가하며, 그 증가 속도는 식염농도에 따라 감소한다고 하는 사실 등도 밝혀져 있다.

빌더의 종류로서 다음에 기술되는 몇가지들이 있다.

가정용 및 공업용 빌더로 가장 널리 그리고 많이 쓰이는 것은 망초(Na₂SO₄)이다. 이것은 세제 제조 공저의황산화, 술폰화시에 중화에서도 생성되나, 실제로는 이것보다 많은 양을 혼합하고 있다. 그러나 비누의 경우에는 소량의 첨가로 세정력은 현저히 증가하나 양이 너무 많으면 염석되어 미셀의 생성이 오히려 저하된다.

다음으로 탄산염으로서, 예로부터 재의 상층액을 잿물이라고 하여 세정 염색을 사용하였으나, 현재에는 결정 탄산나트륨(Na₂CO₃·10H₂O)을 세탁 소다(Washing soda)라고 하여 산성이 강한 때, 지방산이 많이 묻은 섬유의 세정에 쓰이며 비누의 가수분해 억제제로서 첨가되는데, 가정용세제의 빌더로서는 pH가 높아 피부와 섬유를 손상시키므로 이것 대신 소위 Sesquicarbonate라고 하는 탄산나트륨과 탄산수소나트륨과의 복염(Sodium sesquicarbonate, Na₂CO₃·NaHCO₃·₂H ₂O)이 사용되고 있다.

주로 나트륨염의 형태로 사용되는 규산염은 엄밀히 말하면 오르토규산염(Orthosilicate, Na₄SiO₄) 메타규산염(Metasilicate, Na₂SiO₃), 세스퀴규산염(sesquisilicate, Na₄SiO₄·Na₂SiO₃ 혹은 Na₆Si ₂O₇) 등이 있으며, 물유리(Water glass)라고 하는 것은 이들의 혼합물 수용액으로 반드시 일정한 조성을 갖는 것은 아니다.

이전에는 비누에 전분을 첨가하는 경우가 있었는데, 불용성이기 때문에 텍스트린 등도 문제가 되었으나, 1930년부터 I.G.Hochst에서 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxy methyl cellulose, CMC)를 Tylose HBR이라는 상품명으로 시판하였다. 이것을 비누에 배합하면서 세정력이 증가함과 동시에 때를 비롯하여 향료, 염료의 분산성도 좋아지고 보호 콜로이드 작용도 세지며, 특히 섬유의 촉감을 좋게 하고 피부 자극에 대해 보호작용을 하게 되므로 비누와 그 밖의 다른 세제에 수%씩 첨가하게 되었다.

CMC의 우수한 점인 섬유에 때의 재부착 방지, 백도(白度) 상승 등의 효과는 이론적으로도 실험적으로도 증명되고 있는데, 전체적으로 보면 CMC와 섬유소가 구조적으로 유사하므로 흡착성이 좋다는 것과, 따라서 CMC의 카르복시기(-COOH)에 의해 섬유소의 음전하가 증가되어 때의 재부착을 방지한다고 설명된다.

또한, Stupel은 소수성 때에 대해서도 피막을 형성하여 유화 분산을 양호하게 하는 보호 콜로이드 작용에 의해 침전, 재부착, 섬유의 오염을 방지한다고 설명하고 있다. 어느 것에서도 CMC는 빌더로서의 효과가 양호하며, 거품생성을 방지하고 세제 소비를 줄임과 동시에 나중에 물에 쉽게 씻기는 등의 이점이 있는데, 이러한 성질은 CMC의 유노료인 섬유소의 중합도와 에테르화 정도에 지배되어, 보통은 섬유소의 글루코피라노오스 1개에 대해 메틸카르복시기 1개를 갖고 있으며, 중합도는 200 전후로 점도는 낮을수록 좋다.

기타의 첨가물로 벤토나이트를 첨가한 것이 있는데, 이것은 때와 염료를 흡착하는 구실을 한다. 액상 세제에는 표백제를 배합한 것, 혹은 향료, 염료, 형광 표백제를 첨가한 것도 있다.

한편, 그러한 분말세제를 제조하는 공정은 대별하여 2가지로 분류된다.

그 하나는 비교적 높은 온도에서 분사건조(spray drying)하는 공정이고 다른 하나는 낮은 온도에서 제립기(granulator)를사용하여 분말로 제조하는 공정이다.

음이온계 계면활성제를 세제에 첨가하는 경우 상기한 2가지 공정의 사용이 모두 용이하지만, 비이온계 계면활성제를 세제에 다량 첨가하는 경우 환경오염 문제로 인하여 분사건조 공정은 제약을 받는다.

따라서, 흡수력이 우수한 빌더의 사용이 필요하다.

본 발명의 목적은, 빌더로 고분자 물질인 키토산을 이용하여 우수한 세정력을 지닌 친환경적이고 생체 친화적인 세제를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 연속적인 자동화 장치에 의해 공정수를 줄이고, 장치의 설비 면적을 대폭 축소시킬 수 있는 세제의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 사용시에 그 사용량을 정량화시킬 수 있어 불필요한 낭비를 방지하고, 세정 효율을 높일 수 있도록 한 세제의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의해 얻어지는 세제는, 산과 물, 계면활성제 및 탄산수소나트륨 수용액에 키토산 수용액을 더 혼합하여 반응액을 생성하고, 생성된 반응액을 가열시켜 슬러리 상태로 얻어지게 하며, 얻어진 슬러리를 건조시켜 생성하게 된다.즉, 본 발명의 세제를 성형하기 위한 방법으로는 30∼45℃의 온도 상태에서 물과 키토산 염산을 혼합하여 균질화 시키는 단계;

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65∼85℃온도 조건에서 탄산수소나트륨 및 중회와 키토산 수용액을 혼합하는 단계;

95∼105℃의 온도 조건에서 상기 탄산수소나트륨, 중회와 키토산 혼합물에 소디움 실리케이트를 더 혼합하여 분쇄 이송시키는 단계;

스팀자켓으로 공급되는 스팀온도 95∼105℃ 조건에서 가열시켜 슬러리에 포함된 수분을 감소시켜 빌더를 얻는 단계;

상기에서 얻어진 빌더와 계면활성제 향료 중회 소포제 벤토나이트를 각각 혼합하여 40℃ 이하의 온도 조건에서 각 조성물들을 혼합시켜 분말화 시키는 단계와;

상기 단계에서 얻어진 분말 세제를 저장호퍼 출구에서 회전되는 성형몰드의 성형홀들에 채워지게 하고 캠축의 외부면에 접촉되어 있는 가압축이 콘베이어벨트 사이에서 가압되어 분말세제를 고형상태로 연속 성형하는 단계로 이루어 지는 것에 의해 달성된다.

그리고, 이러한 세제를 성형하기 위한 장치는 물과 키토산 및 산을 혼합하여 균질화 시키는 산용해조와;

상기 산용해조에서 균질화된 수용액을 펌프로 이송시켜 탄산수소나트륨 및 중회를 혼합하여 분체를 용해시키는 분체용해조와;

상기 분체용해조에서 용해된 혼합물에 소디움 실리케이트를 펌프로 더 혼합하여 분쇄, 이송시키는 세스퀴반응조와;

상기 세스퀴반응조로부터 혼합되어 공급된 원료를 스팀자켓으로 공급되는 고온의 스팀으로 가열시켜 건조된 슬러리를 나이프로 긁어서 빌더를 얻도록 하는 증발기와;

이 증발기에서 빌더를 계면활성제 및 향료와 함께 투입하여 분새, 이송시키는 이송반응조와;

상기 이송반응조로부터 공급되는 혼합상태 빌더에 중회를 포함한 각종 보조제들을 함께 혼합하여 믹싱시켜 출구로 배출시키는 메인믹서와;

이 메인믹서에서 공급되는 세제 원료를 저장하는 저장호퍼와;

저장호퍼의 출구측에 위치되며 모터의 구동으로 일정 속도로 회전되며 성형홀들이 다수개 일정간격 뚫어지는 속이 빈 중공형의 성형몰드와;

상기 성형몰드의 중공부에 위치되며 그 중심으로부터 외경까지의 거리가 각 위치마다 상이한 캠형상을 갖는 캠축과;

상기 성형몰드의 각 성형홀들에 슬라이드 가능하게 조립되며 캠축의 외부 형상에 따라 축중심 방향으로 가동되는 가압축과;

상기 성형몰드의 일측 외부에 밀착된 상태로부터 수평이송위치 까지 배열되어 가압축의 가압 작동으로 세제를 성형한 후 이송시키는 콘베이어벨트로 구성된다.

따라서, 이러한 특징을 가진 키토산을 빌더로 하여 기존 사용되어진 소듐세스퀴카보네이트와 혼용하여 세제로서의 친환경적 및 생체친화적인 기능을 강화시킬 수 있는 것이다.

또한, 보다 컴팩트한 장치에 의해 연속적인 자동 생산이 가능하여 생산 효율을 극대화 시킬 수 있는 것이다.

그리고, 세제를 소정 단위 크기로 성형하므로써 세탁기 등에 투입할 때 그 사용량을 별도의 계량도구 없이도 필요량을 예측하여 비교적 정확한 양을 소모하므로써, 불필요한 세제의 낭비를 방지할 뿐만 아니라, 환경 오염을 줄일 수 있고 그 이용자로 하여금 경제적인 이익을 갖도록 하는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 빌더(Builder)의 연속 혼합단계를 도시하고 있다.

빌더는 산용해조(10)와 분체용해조(20) 그리고 세스퀴 반응조(50), 증발기(40)를 거쳐 제조된다.

상기 산용해조(10)는 보일러를 사용하여 내부 온도를 30∼45℃정도를 일정하게 유지한 상태에서 물(H₂O)의 30∼50중량%를 유량계를 통하여 일정 비율로 투입한다.

그리고, 모터(M1)를 고속으로 회전(약 60∼200rpm)시키며, 키토산 및 산(염산)을 0.01∼10중량% 투입한다.

이와 같이 산용해조(10)에서는 10∼50 온도에서 물30∼50 중량%와 키토산 및 산이 0.01∼10중량%의 균질화된 용액 상태로 펌프(P1)를 통해 분체용해조(20)에 이송한다.

펌퍼(P1)를 통해 들어온 균질화된 용액이 일정 수위에 올라오면 교반 모터(M2)를 약 30∼100rpm의 회전속도로 구동시킴과 동시에 분체용해조(20)조의 온도를 보일러에 의해 65∼85℃ 온도로 일정하게 유지한다.

그리고, 탄산수소나트륨 20∼40중량% 및 중회 10∼60중량%를 도시하지 않은 로타리 밸브를 개방시켜 분체용해조(20)내로 정량으로 투입한 후 잘 혼합되게 한 다음, 일정 비율(키토산 수용액 0.1∼20중량%: 중회 10∼60중량%: 탄산수소나트륨 20∼40중량%)이 맞으면 유량 조절 밸브를 열어 분쇄 및 이송 반응을 위한 빌더반응조(30)로 보낸다.

빌더반응조(30)내부로 상기 내용물이 적정 비율로 용액이 들어오면 모터(M3)를 가동하고 펌프(P3)를 가동시켜 소디움 실리케이트(Sodium silicate)를 20∼40중량% 투입한다.

빌더반응조(30)의 온도는 스팀을 이용하여 95∼105℃정도 유지하면서, 이때 증발되는 증발수는 수봉식 진공펌프를 이용하여 응축시켜 초기 반응수로 재 사용할 수 있도록 배관 설비한다.

상기 증발기(40)는 중간에 스팀 자켓(41)이 있고 외부에는 원료 탱크(42)가 있으며 중앙에는 벽면을 긁으면서 회전하는 나이프(43)가 구비되어 있다.

따라서, 외부의 원료탱크(42) 하부로 슬러리가 들어오고 중간에 있는 스팀 자켓(41)에 의해 가열되어 상부로 이동한다.

상부로 이동하는 슬러리는 양이 많아짐에 따라 내부 벽면을 타고 흐르면서 수분은 증가한다.

이때, 벽면에서 건조된 슬러리를 긁어서 중앙 하부로 떨어뜨리는 것에 의해 빌더를 얻게 되는데, 건조된 빌더(슬러리)의 수분함량은 30% 이하가 되게 유지한다.

이렇게 얻어진 빌더(슬러리)는 계면활성제 등과 혼합하기 위해 세제 혼합 단계로 이동된다.(도 2)

위 증발기(40)에서 수분함량 30%이하, 온도 50℃(최대 80℃이하)의 조건으로 얻어진 빌더(슬러리) 10∼30 중량%는 분쇄 및 이송반응조(50)에 계면활성제(비이온 LE1017 : 동남합성제조)10∼15중량%와 함께 투입한다.

이때, 향료도 일정 비율로 투입한다.(전체 세제 무게의 0.05% )향료로는 라벤더 향, 레몬향, 쟈스민향, 아카시아향 등과 같은 천연 향료가 적합하다.

그리고, 모터(M₅)의 회전 구동으로 분쇄 및 이송반응조(50)를 가동시켜 출구로 연결된 메인믹서(60)로 이송한다.

메인믹서(60)에 빌더와 계면활성제 및 향료가 투입되는 과정에서 중회를 로타리 밸브를 이용해 콘트롤 하여 일정량 투입한다.

그리고, 각각의 여러 호퍼들에 담겨진 혼합물들, 즉 중회 중회 20∼50중량%, 효소 0.5∼2중량%, 벤토나이트 0.5∼10중량%, 구연산 10∼40중량%, 표백증강제 0.5∼2 중량% 투입 되게 한다.

즉, 세제의 기능으로 예로서 속옷전용, 신발 전용, 유아용 등의 용도에 따라 그 혼합량을 실험에 의해 최적조건으로 혼합하게 된다.여기서, 효소는 Purafect, properse 등과 같은 단백질 분해 효소인 프로테아제(Protease)와, 셀룰라아제(Celluase) 등의 지방 분해 효소인 리파제(Lipase)가 적합하다.또, 표뱍증강제는 TAED(Tetraacetyl ethyene diamine), 차염소산소다, 아염소산소다, 과탄산소다, 과붕산소다, 과망산칼륨 등의 산화표백제가 투입된다.

상기 메인믹서(60)의 온도는 냉각수를 이용하여 40℃ 이하가 되게 유지한다.

이와 같이 메인믹서(60)에서 각 원료가 적정 조건으로 혼합된 후에는 포장을 위해 세제성형화 공정으로 보내게 된다.

도 3은 세제 성형 단계를 도시하고 있다.

메인믹서(60)의 출구를 통해 공급되는 세제는 우선 저장호퍼(70)에 저장된 후 하부 출구에 위치된 성형몰드(80)의 성형홀(81)들로 공급된다.

성형몰드(80)는 속이 빈 중공형 상태로 내부에 회전되지 않는 캠축(90)이 위치되고, 성형홀(81)들에는 캠축(90)의 외부면과 접촉되어 슬라이드 작동되는 가압축(85)들이 각각 구비되어 있다.

가압축(85)은 항상 그 끝단부가 캠축(90)에 밀착되게 스프링에 의해 각각 탄력 설치되어 있다.

이 성형몰드(80)는 도 4에서와 같이 모터(M6)의 구동력을 기어(88)들에 의해 동력전달하여 일정한 속도로 회전되고 있다.

그리고, 성형몰드(80)의 대략 1/2 외부면에는 컨베이어벨트(100)가 도 3에서와 같이 밀착된 상태로 성형몰드(80)와 동일 회전속도로 가동되게 설치되어 있다.

따라서, 성형몰드(80)의 성형홀(81)의 입구가 저장호퍼(70)의 출구와 일치되는 경우 성형홀에 세제가 가득차게 되며, 다시 성형몰드(80)가 도 3에서 컨베이어벨트(100)가 밀착되어 있는 시계방향으로 회전하면, 캠축(90)의 외부면에 접촉되어 있는 가압축(85)이 컨베이어벨트(100)를 향해 이동되는 결과로 성형홀(81)에 채워져 있는 세제가 압축되어 부피가 감소하고 단단하게 된다.

그리고, 성형몰드(80)가 더 계속 회전하면 성형홀(81)의 형상을 따라 압축 성형된 성형세제는 성형몰드(80)의 밖으로 밀려 나오게 되는데, 이 경우 컨베이어벨트(100)가 받치고 있게 되므로 컨베이어벨트(100)의 상부면에 얹혀진 상태로 이동하게 되는 것이다.

그리고, 성형몰드(80)의 원주면을 따라 일정한 간격으로 형성된 성형홀(81)들이 상기와 같은 과정을 반복하면서 계속하여 적정 수분을 함유한 파우더 형태의 세제를 원하는 크기와 모양을 갖는 형상으로 연속 성형시킬 수 있는 것이다.

이와 같이 특정 형상으로 고형화 된 세제 성형물은 포장하여 소비자들에게 공급하게 된다.

상기에서 각 공정에 필요한 온도를 유지하기 위해 보일러에 의해 물을 95∼105 ℃로 가열시켜 주로 스팀상태로 공급하게 된다.

그리고, 산용해조(10)와 분체용해조(20)로 이루어진 원료혼합공정에서 키토산 0.01∼10중량%와 물 30∼50중량%, 탄산수소나트륨 20∼40중량%, 합성계면활성제 10∼20중량%, 고분자분산제 0.1∼10중량%, 벤토나이트 0.5∼10중량%를 연속적으로 투입하여 혼합하여 반응시간 30∼1시간, 반응온도 40∼50℃로 반응시켜 세스퀴반응조(3)로 보내게 되는데, 이는 일종의 건조기로서 100℃∼110℃, 대기압 상태에서 각 내용물들을 혼합, 반응시키게 된다.상기에서 합성계면활성제는 아민옥사이드 등의 비이온계 계면활성제가 적용되며, 고분자분산제는 BASF사의 Sokalan CP(아크릴산의 코폴리머), Sokalan PA(아크릴산 중합체로서의 분산제), 탄소 분산제로 쓰이는 Sokalan HP(폴리비닐 피롤리돈 계열의 중합체) 및 아크릴계 계면활성제가 사용된다.이어서, 증발기(40)에서는 냉각수를 투입시켜 냉각을 하여 얻어진 빌더와 함께 세제 혼합 공정에서 계면활성제 10∼20중량%, 탄산수소나트륨 20∼40중량%, 과산화수소 5∼15중량%, 소다회 10∼30중량%, 벤토나이트 0.5∼10중량%, 효소 0.5∼2중량%을 첨가하여 교반시킨 후 상기와 같은 장치에 의해 세제 조성물을 성형 처리하여 여러 성형화 된 모양으로 찍어내어 개별 포장하는 것이다.

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본 발명의 세제 조성물로 혼합되는 키토산(Chitosan)은 다종류의 세균, 진균류(곰팡이)에 대해서 항균성, 항곰팡이성을 발현하게 된다.

키토산이 갖는 아미노(amino)기에 유래하는 양이온이 미생물의 세포벽을 구성하는 시알산이나 지질 등의 음이온과 이온적으로 결합하여 그 결과 미생물의 자유도를 속박하여 생육 저해를 일으킨다. 키토산은 나아가 저분자가 되고, 미생물의 세포내에 취입하기 때문에 유전자 DNA부터 RNA에로 전사를 저해하여 생육저해를 일으키는 것이다.

이러한 본 발명은, 세제원료로 키토산이 포함되어 각종 세균류, 진균류에 대한 항균성에 관하여, 최소생육저지농도를 갖게 된다.

그리고, 세균으로 괴양병, 대장균, 황색포도상균, 곰팡이에서는 회색곰팡이병, 반점 병균, 설부병균에 대하여 상당히 높은 항균성을 보여 주고 있다.

따라서 이러한 특징을 가진 키토산을 빌더로 하여 기존 사용되어진 소듐세스퀴카보네이트와 혼용하여 세제로서의 친환경적 및 생체친화적인 기능을 강화시킬 수 있는 것이다.

또한, 보다 컴팩트한 장치에 의해 연속적인 자동 생산이 가능하여 생산 효율을 극대화 시킬 수 있는 것이다.

그리고, 세제를 소정 단위 크기로 성형하므로써 세탁기 등에 투입할 때 그 사용량을 별도의 계량도구 없이도 필요량을 예측하여 비교적 정확한 양을 소모하므로써, 불필요한 세제의 낭비를 방지할 뿐만 아니라, 환경 오염을 줄일 수 있고 그 이용자로 하여금 경제적인 이익을 갖도록 하는 등의 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 빌더 연속제조 공정을 보인 공정도.

도 2는 본 발명의 세제 혼합 공정을 보인 공정도.

도 3은 본 발명의 고형 성형공정을 보인 장치도.

도 4는 성형몰드를 보인 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 산용해조 20 - 분체용해조

30 - 세스퀴반응조 40 - 증발기

50 - 이송반응조 60 - 메인믹서

70 - 저장호퍼 80 - 성형몰드

81 - 성형홀 85 - 가압축

90 - 캠축 100 - 콘베이어벨트

Claims (3)

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2. 30∼45℃의 온도 상태에서 물과 키토산 염산을 혼합하여 균질화 시키는 단계;

   65∼85℃온도 조건에서 탄산수소나트륨 및 중회와 키토산 수용액을 혼합하는 단계;

   95∼105℃의 온도 조건에서 상기 탄산수소나트륨, 중회와 키토산 혼합물에 소디움 실리케이트를 더 혼합하여 분쇄 이송시키는 단계;

   스팀자켓으로 공급되는 스팀온도 95∼105℃ 조건에서 가열시켜 슬러리에 포함된 수분을 감소시켜 빌더를 얻는 단계;

   상기에서 얻어진 빌더와 계면활성제 향료 중회 소포제 벤토나이트를 각각 혼합하여 40℃ 이하의 온도 조건에서 각 조성물들을 혼합시켜 분말화 시키는 단계와;

   상기 단계에서 얻어진 분말 세제를 저장호퍼 출구에서 회전되는 성형몰드의 성형홀들에 채워지게 하고 캠축의 외부면에 접촉되어 있는 가압축이 콘베이어벨트 사이에서 가압되어 분말세제를 고형상태로 연속 성형하는 단계로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 세제 제조방법.
3. 물과 키토산 및 산을 혼합하여 균질화 시키는 산용해조와;

   상기 산용해조에서 균질화된 수용액을 펌프로 이송시켜 탄산수소나트륨 및 중회를 혼합하여 분체를 용해시키는 분체용해조와;

   상기 분체용해조에서 용해된 혼합물에 소디움 실리케이트를 펌프로 더 혼합하여 분쇄, 이송시키는 세스퀴반응조와;

   상기 세스퀴반응조로부터 혼합되어 공급된 원료를 스팀자켓으로 공급되는 고온의 스팀으로 가열시켜 건조된 슬러리를 나이프로 긁어서 빌더를 얻도록 하는 증발기와;

   이 증발기에서 빌더를 계면활성제 및 향료와 함께 투입하여 분새, 이송시키는 이송반응조와;

   상기 이송반응조로부터 공급되는 혼합상태 빌더에 중회를 포함한 각종 보조제들을 함께 혼합하여 믹싱시켜 출구로 배출시키는 메인믹서와;

   이 메인믹서에서 공급되는 세제 원료를 저장하는 저장호퍼와;

   저장호퍼의 출구측에 위치되며 모터의 구동으로 일정 속도로 회전되며 성형홀들이 다수개 일정간격 뚫어지는 속이 빈 중공형의 성형몰드와;

   상기 성형몰드의 중공부에 위치되며 그 중심으로부터 외경까지의 거리가 각 위치마다 상이한 캠형상을 갖는 캠축과;

   상기 성형몰드의 각 성형홀들에 슬라이드 가능하게 조립되며 캠축의 외부 형상에 따라 축중심 방향으로 가동되는 가압축과;

   상기 성형몰드의 일측 외부에 밀착된 상태로부터 수평이송위치 까지 배열되어 가압축의 가압 작동으로 세제를 성형한 후 이송시키는 콘베이어벨트로 구성되는 것을 특징으로 하는 키토산을 이용한 세제 제조장치.