KR20090050288A - 섬유유제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 섬유용 유제 또는 대전방지제에 관한 것으로, 분자 내에 불포화 결합을 한 개 이상 갖는 비이온성 글리세롤 에스테르 화합물과 글리세린을 반드시 함유하는 것을 특징으로 하는 섬유유제 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 조성물은 종래의 섬유유제와 비교하여 대전방지 성능과 수분 흡수력이 뛰어나고 저장안정성이 우수하며, 피부에 자극이 매우 낮은 특징을 보이면서도 기본적으로 섬유유제가 갖추어야 할 유연성 또한 동등 또는 그 이상인 특징이 있다.
섬유유제, 대전방지, 글리세린, 글리세롤에스테르, 흡수력
Description
본 발명은 산업용, 가정용에 응용되는 양이온 계면활성제를 사용하는 유제 조성물에 관한 것으로서, 특히 분자 내에 불포화 결합을 한 개 이상 갖는 비이온성 글리세롤 에스테르 화합물과 글리세린을 반드시 함유하는 것을 특징으로 하는 섬유유제 조성물에 관한 것이다.
섬유유제는 산업적으로 섬유처리 마지막 가공에서 섬유에 부드러움을 부여하기 위해 처리하거나, 소비자가 세탁과정의 마지막 단계에 투입하여 의류에 부드러움을 주는 일종의 윤활제 역할의 제품으로서, 산업용 섬유유제로는 양이온 계면활성제, 고분자물질, 실리콘류등 다양한 화합물이 사용되고 있으며, 가정용 유제로는 다양한 양이온성 화합물, 실리콘류 등이 이용되고 있다.
산업용 유제로 사용되는 고분자물질과 실리콘류로는 미합중국 특허 제4,919,828호에 폴리아크릴아미도알칸 술폰산염을 이용한 섬유윤활제가, 대한민국 특허 공개 제2000-0039078호에 우레탄계를 사용한 유제 조성물 등이 개시되어 있 다.
산업용 유제와 가정용 유제의 주성분으로 사용되는 성분으로는 양이온 계면활성제류가 가장 광범위하게 응용되고 있다. 양이온 계면활성제를 주요 활성성분으로 응용하는 유제로는, 유럽 특허 공개 제 239910 호에서는 에스테르 결합의 생분해도를 이용한 환경친화성 유제가, 미합중국 특허공개 제2006-0089293호, 미합중국 특허 공개 제2007-0099817호, 대한민국 특허 공개 제1998-0009641호 등에서는 농축화된 제품 조성물이, 미합중국 특허 제5,490,944호, 대한민국 특허 공개 제2000-0007714호에는 가용화제를 사용한 투명제품 조성물이, 대한민국 특허 공개 제2006-0059179호에는 비대칭기를 사용한 투명 유제 제품 조성물이, 대한민국 특허 공개 제2002-0041901호에는 실리콘계 화합물을 사용한 주름방지용 유제 조성물이, 대한민국 특허 공개 제2002-0049725호에는 글리세롤형 양이온 계면활성제 화합물을 사용한 환경친화성 유제 조성물이 예시되어 있다.
일반적으로 양이온 계면활성제를 사용하는 산업용, 가정용 유제의 경우, 대부분 제품이 양이온 계면활성제의 분자 내에 탄소수 16 내지 18의 알킬기 또는 알케닐기를 함유하는데, 이들 기는 물에 대한 소수 성질이 강하여 양이온 계면활성제가 의류 표면에 흡착된 이후 표면에 배향하여 수분감소, 땀흡수성 감소의 원인을 제공하며, 이로 인해 피부에 닿는 의류의 감촉이 건조해지고, 피부 청결 유지도 어려워지는 단점이 있다.
이에 미합중국특허 제5,667,865호 및 제6,881,715호 등에서는, 수분의 흡수를 돕기 위해 분자 내에 불포화 결합을 다량 갖는 양이온 계면활성제들을 사용하는 방법을 제시하고 있다. 이들 특허에서는, 일반 유제나 흡수성 유제 등 모든 유제가 공통적으로, 유제 성분에 포함된 향료, 미반응 오일류 등의 유화와 가용화 또는 동절기 저온안정성을 위해, 에틸렌옥사이드 부가형 유화제와 가용화제, 예를 들어 알코올 또는 지방산에 에틸렌옥사이드를 부가시킨 비이온 계면활성제, 모노에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 등의 글리콜류 용제, 또는 유해 화합물로 규정되는 이소프로필알콜 등을 사용하고 있다. 그러나, 이들 물질은 인체, 환경에 문제가 있어 향후 사용을 지양해야 하는 화합물들로 보고되고 있다 ["Chemical Profile for Ethylene Oxide"(Newyork EDF, http://www.scorecard.org)의 보고서, 및 New Jersey Department of Hearth and Seanior의 "Hazardous Chemicals Desk Reference" 보고서 등 참조]. 추가로 본 발명자들은 이들 화합물들이 환경문제뿐 아니라 부가된 에틸렌옥사이드가 부가 몰수가 높을수록 수분을 쉽게 수화시키지 못하고 수분과의 상용성을 나타내는데 많은 시간이 걸린다는 사실을 발견하였으며. 이로 인해 땀이나 수분 흡수력을 저해할 수도 있다는 사실을 알게 되었다.
이에 본 발명자들은 상술한 종래 기술의 단점을 해결하기 위해 연구한 결과, 종래의 기술처럼 불포화결합이 특정 비율 함유된 지방산계 양이온 계면활성제를 주성분으로 하되, 불포화결합을 특정 비율로 함유한 글리세롤 에스테르를 유화 안정화제로서, 그리고 특정 비율의 글리세린을 가용화제로 필수적으로 함유한 조성물이 매우 유의차있게 흡수력을 증가시키며, 이에 따라 정전기 방지 효과도 동시에 향상시킨다는 사실을 확인하였으며, 이들 화합물은 최근 문제가 되는 에틸렌옥사이드 부가 화합물이 아닐뿐더러 인체 및 환경에 문제가 될 수 있는 석유계 화합물이 아닌 식품첨가물이라는 점에서 환경 및 피부에 대한 친화성과 자극성의 문제도 없앨 수 있으며, 또한 섬유유제의 기본 물성인 유연성과 저장안정성, 동절기 안정성도 종래의 제품에 비해 동등 또는 우세한 것으로 확인하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은, 에스테르형 4차 암모늄염 및 이미다졸린형 4차 암모늄염 양이온 계면활성제 중에서 선택된 성분 1종 이상을 함유하는 섬유유제 조성물에 있어서, 글리세롤 에스테르형 비이온 계면활성제 및 글리세린을 필수적으로 추가로 함유함을 특징으로 하는 액체 섬유유제 조성물을 제공한다.
본 발명은 종래의 섬유유제와 비교하여 동등 또는 그 이상의 유연력을 가지면서도 수분 흡수력과 대전방지 성능이 뛰어나고 인체 및 환경 친화성이 좋아 피부에 자극이 매우 낮은 특징이 있다.
본 발명의 섬유유제 조성물은 섬유에 유연력을 부여하기 위하여 하기 화학식 1 또는 화학식 2를 갖는 에스테르형 4차 암모늄염 또는 이미다졸린형 4차 암모늄염 양이온 계면활성제를 각각 단독으로 또는 혼합하여 1 내지 40 중량% 포함한다.
(화학식 1)
상기 식에서,
R1, R2, R3 는 각각 탄소수 1-3의 알킬 또는 하이드록시 알킬, 또는 탄소수 2 내지 22의 직쇄상 또는 분지상의 알킬 또는 하이드록시알킬, 알케닐 또는 하이드록시 알케닐기로 치환된 카복실 그룹이거나, 또는 이들의 조합이며, X는 대이온(counter ion)으로서, 할로겐 또는 알킬설포네이트이다.
(화학식 2)
상기 식에서, R4 및 R5 는 각각 탄소수 12 내지 22의 직쇄상 또는 분지상의 알킬 또는 알케닐 그룹, 또는 이들의 조합이며, X는 대이온으로서, 할로겐 또는 알킬설포네이트이다.
본 발명에 따르면, 상기 화학식 1 또는 2에서, R1, R2, R3, R4 또는 R5로서 함유된 알케닐기의 함량은 분자내 탄소쇄 전체의 50 내지 99.9% 임을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 조성물에 필수적으로 함유되는 글리세롤 에스테르형 비이온 계면활성제는 하기 화학식 3의 구조를 가지며, 이는 전체 조성물 함량 대비 0.1 내지 20 중량% 범위의 양으로 함유된다. 상기 글리세롤에스테르형 계면활성제는 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 양이온 계면활성제의 유화력과 제품내 함유되는 향료의 유화력을 지원할 뿐 아니라 의류에 흡착되어 흡수력을 향상시키는 역할을 한다.
(화학식 3)
상기 식에서, R6 및 R7 은 한쪽이 수산기, 다른 한쪽이 탄소수 12 내지 22의 직쇄상 또는 분지상의 알킬 또는 알케닐기가 혼합된 카복실 그룹이거나, 양쪽 모두가 탄소수 12 내지 22의 직쇄상 또는 분지상의 알킬 또는 알케닐기가 혼합된 카복실 그룹일 수 있다. 이때, R6 및 R7로서 포함된 알케닐기의 함량은 분자내 탄소쇄 전체의 50 내지 99.9 중량% 이다.
또한 본 발명의 조성물에는 제품의 안정성을 부여하고 동절기 제품빙결 후의 해동을 돕거나 의류표면에 흡착되어 공기중의 수분을 포집 함으로써 흡수성을 도와주는 역할을 하는 글리세린이 용제로서 전체 조성물 함량 대비 0.1 내지 20 중량% 범위로 반드시 함유되어야 한다.
본 발명에 따른 조성물이 의류 표면에 흡착되면, 불포화 결합의 알케닐 그룹을 50중량% 이상 갖는 양이온 계면활성제와 불포화 결합의 알케닐 그룹을 50중량% 이상 갖는 글리세롤에스테르 화합물(비이온 계면활성제)이 공기 중의 수분을 포집하여 흡수성을 향상시키고 땀 흡수력을 도와 피부친화적인 의류 표면상태를 구성하게 해 준다. 본 발명에 사용되는 글리세롤에스테르 화합물은 종래에 사용하는 에틸렌옥사이드 부가형 비이온 계면활성제보다 생분해성이 우수하여 환경친화적일 뿐 아니라 식품첨가물로 사용할 정도의 인체친화적인 성능을 가지며, 적은량으로도 에틸렌옥사이드 부가형 비이온 계면활성제에 버금가는 유화력과 안정성을 부여할 수 있다. 본 발명에 따른 글리세롤 에스테르형 화합물 역시 다른 유화제류와 마찬가지로 사용량이 증가하면 유연성을 저해하므로 전체 조성물의 20 중량% 이하로 사용하는 것이 바람직하다.
아울러 본 발명 조성물에서 가용화 효과와 저장안정성을 위해 반드시 사용하는 글리세린의 경우, 종래에 섬유유제의 저장 안정성을 위해 사용하는 각종 글리콜류와 이소프로필 알코올 등 석유산업으로 제조된 용제에 비해 피부에 자극이 적음은 물론 의류에 흡착시 분자내 3개의 하이드록시기가 공기중의 수분을 쉽게 포집하고 피부에 보습효과를 주는 특징을 발현하면서도 글리콜류에 비해 적은량으로도 훌륭한 용제로서의 역할을 수행할 수 있다. 글리세린 역시 성능 대비 경제성을 고려하여 전체 조성물의 20 중량% 이하의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유유제 조성물에 에틸렌옥사이드가 부가된 각종 비이온 계면활성제와 알콜류, 글리콜류가 안정성을 돕기 위해 보조적으로 사용될 수도 있으나, 가급적 석유계 안정화제의 사용을 배제하고 상기의 인체 환경적으로 안정한 화합물만 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 5
각각 하기 표 1에 나타낸 조성 A 내지 조성 E에 따라 유제 조성물 시제품을 제조하였으며, 이때 에스테르형 4차 암모늄염 또는 이미다졸리늄형 4차 암모늄염은 탄소수 16개 내지 18개, 불포화도가 60%인 화합물, 글리세롤 에스테르는 탄소수 16개 내지 18개, 불포화도가 60%인 화합물을 사용하였다.
실시예 6 내지 10
각각 상기 표 1 에 나타낸 조성 A 내지 조성 E에 따라 유제조성물 시제품을 제조하되, 에스테르형 4차 암모늄염 또는 이미다졸리늄형 4차 암모늄염은 탄소수 16개 내지 18개, 불포화도가 90%인 화합물, 글리세롤 에스테르는 탄소수 16개 내지 18개, 불포화도가 80%인 화합물을 사용하여 유제 조성물을 제조하였다.
실시예 11 내지 15
각각 상기 표 1 에 나타낸 조성 A 내지 조성 E에 따라 유제 조성물 시제품을 제조하되, 에스테르형 4차 암모늄염 또는 이미다졸리늄형 4차 암모늄염은 탄소수 14개 내지 20개, 불포화도가 70%인 화합물, 글리세롤 에스테르는 탄소수 14개 내지 20개, 불포화도가 70%인 화합물을 사용하여 유제 조성물을 제조하였다.
상기 실시예와 더불어 하기의 비교예를 실시하여 상용화되어 있는 제품군과의 성능 비교를 실시하였다.
비교예 1
탄소수 16개 내지 18개, 불포화도가 50 %인 디알킬하이드록시에틸암모늄염을 7.0 중량%, 비이온계면활성제로서 폴리에틸렌글리콜 알킬에테르 (7EO 부가물)을 1.5 중량%, 가용화제로 모노에틸렌글리콜을 2.0 중량%, 향료를 0.4 중량% 사용하여 유제 조성물을 제조하였다.
비교예 2
탄소수 16개 내지 18개, 불포화도가 80%인 디알킬하이드록시에틸암모늄염을 15.0 중량%, 비이온계면활성제로서 폴리에틸렌글리콜 올레일알킬에스테르 (40EO 부가물)을 3.0 중량%, 가용화제로 폴리에틸렌글리콜(분자량 1200)을 3.0 중량%, 이소프로필알콜을 3중량%, 향료를 0.8 중량% 사용하여 유제 조성물을 제조하였다.
비교예 3
탄소수 16개 내지 18개, 불포화도가 80%인 디알킬하이드록시에틸암모늄염을 24 중량%, 비이온계면활성제로서 폴리에틸렌글리콜 라우릴알킬에테르(20EO 부가물)을 4 중량%, 가용화제로 트리메틸펜탄디올을 3 중량%, 헥실렌글리콜을 6 중량%, 향료를 0.8 중량% 사용하여 유제 조성물을 제조하였다
실시예 1 내지 15 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 액체 섬유유제의 유연력, 대전방지력, 피부자극성, 흡수력을 하기 방법으로 평가하였다.
유연력 평가
1) 실험방법
시료를 일정량 세탁기내 유연제 투입구에 표준사용량 투입하고, 세탁용 세제를 사용하여 시험용 수건을 각각 5장씩 넣은 후, 세탁→탈수→헹굼→탈수→헹굼(유연제투입)→탈수→건조(24시간) 과정을 거쳐서 시험 인원을 20명 이상으로 하여 평가하고 평균점수로 환산하였다.
2) 평가방법
각 시험품을 5점 척도로 하여 유연력을 아래의 평가 등급에 의해 평가 하였다.
5점 : 유연력 매우 우수
4점 : 유연력 양호
3점 : 유연력 보통
2점 : 유연력 다소 떨어짐
1점 : 유연력이 매우 떨어짐
대전 방지력 평가
1) 실험방법
면으로 된 시험포를 표준 사용량 기준으로 섬유유연제 처리하고 건조시킨 후 시험포를 4.5cmⅹ4.5cm 크기로 잘라서 시료당 5매씩 처리시험포를 준비하였다. 준비된 시험포를 KS K-0555 시험방법 중 A방법인 반감기 측정방법을 이용하며, 반감기 측정기를 사용하여 인가전압 10,000V로 하여 개시하고 회전판을 회전시키면서 대전압이 반으로 감소할 때까지의 시간(초)을 측정하고 반감속도가 10초 이하인 대전방지력이 우수한 경우 5점, 1,000초 이상인 경우를 1점으로 하여 점수를 부여하였다.
2) 평가기준: 하기 표 2
피부자극성 평가
1) 실험방법
5% 섬유유연제 용액을 직경 3cm의 디스크형 거즈에 함침시켜 피시험자의 상박 내측에 붙인 다음 24시간 경과 후 떼어 내었다. 떼어낸 후 씻지 않고 4시간 지난 피부의 홍반 정도를 육안 판정하였다. 피시험자는 10명으로 하고 홍반 판정치의 평균값을 자극성 점수로 하였다.
2) 판정기준
홍반 없음 0점
약한 홍반, 붉은점 형태 1점
중간치, 불규칙한 홍반상태 2점
강한 홍반. 3점
붉은색, 갈변, 수포등. 4점
흡수력 평가
면으로 된 시험포를 표준 사용량 기준으로 섬유유연제 처리하고 건조 시킨 후 2㎝ⅹ30㎝ 길이로 잘라서 시험시료를 준비하였다. 0.1% 수용액의 블루#1 염료 희석액에 시험포 끝부분을 2㎝ 정도 수직으로 담군 후 각각의 시험포에 대해 10분 후 염료 희석액이 몇 cm까지 상승하였는지를 측정하였다.
저장 안정성 평가
1) 실험방법
저장안정성 평가는 고온 조건과 냉동 조건에서 실시하였다. 고온조건은 100ml 투명 용기에 실시예 1 내지 15, 비교예 1 내지 3 각각의 시료 각각을 용기 80% 높이까지 담고 50℃에서 30일 보관한 후 성상을 평가하였다. 냉도 조건의 시험은 마찬가지로 100ml 투명 용기에 시료 각각을 용기 80% 높이까지 담고 -20℃의 냉동실에 24시간 보관하고 24시간 해동하는 작업을 2회 반복한 후 점도를 측정하여 안전성을 평가하였다.
2) 평가기준
* 50℃ 고온 조건:
매우 안정 5점
안정 4점
보통 3점
미흡 2점
불량 1점
* -20℃ 냉동 조건
점도 10 cp 이내 상승 5점
점도 100 내지 200 cp 상승 4점
점도 200 내지 300cp 상승 3점
점도 300 내지 400cp 상승 2점
점도 400cp 이상 상승 1점
상기 평가결과를 하기 표 3에 나타내었다.
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 비교예 3의 조성물을 제외하고 유연력과 저장 안정성에서는 유사하게 양호 또는 우수하게 평가되었으나, 대전방지력, 피부자극, 흡수력에서는 본 발명에 따른 실시예 제품들이 모두 유의차 있게 우수하게 평가되었다.
Claims (2)
- 하기 화학식 1 의 에스테르형 4차 암모늄염 및 하기 화학식 2의 이미다졸린형 4차 암모늄염 양이온 계면활성제 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 섬유 유제 조성물에 있어서, 하기 화학식 3의 글리세롤 에스테르 비이온 계면활성제 및 글리세린 용제를 추가로 포함하는 섬유유제 조성물.(화학식 1)
(화학식 2)
(화학식 3)
상기 식에서,R1, R2 및 R3 는 각각 탄소수 1-3의 알킬 또는 하이드록시알킬, 또는 탄소수 12 내지 22의 직쇄상 또는 분지상의 알킬, 하이드록시알킬, 알케닐, 하이드록시알케닐기로 치환된 카복실 그룹, 또는 이들의 조합이며,R4 및 R5 는 각각 탄소수 12 내지 22의 직쇄상 또는 분지상의 알킬 또는 알케닐 그룹, 또는 이들의 조합이며,X는 대이온(counter ion)으로서, 할로겐 또는 알킬설포네이트이고,R6 및 R7 은 한쪽이 수산기, 다른 한쪽이 12 내지 22의 직쇄상 또는 분지상의 알킬 또는 알케닐기가 혼합된 카복실 그룹이거나, 양쪽 모두가 12 내지 22의 직쇄상 또는 분지상의 알킬 또는 알케닐기가 혼합된 카복실 그룹이다. - 제1항에 있어서,글리세롤 에스테르형 비이온 계면활성제는 탄소쇄 중 50 내지 99.9 중량%가 알케닐기이며, 조성물의 0.1 내지 20중량%의 양으로 사용되고, 글리세린은 조성물의 0.1 내지 20 중량%의 양으로 사용됨을 특징으로 하는, 섬유유제 조성물.
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