KR930002846B1 - 액상의 세탁용 세제 조성물 및 그 사용방법 - Google Patents

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Description

액상의 세탁용 세제 조성물 및 그 사용방법

제 1 도는 각 온도에서 시험 첨가제가 C8-EO4.4인 조성물을 희석시켰을 때 점도 거동을 나타내는 그래프.

제2a도 및 제2b도는 시험 첨가제가 C4-EO2인 조성물을 희석시켰을 때 점도 거동을 나타내는 그래프.

제3도는 시험 첨가제가 C2-EO1인 조성물을 희석시켰을 때 점도 거동을 나타내는 그래프.

본 발명은 액상의 세탁용 세제 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 쉽게 따를 수 있고(pourable)물에 첨가할 때 겔을 형성하지 않는 비수성의 액상 세탁용 세제 조성물과 오염된 직물을 세정하는 데 이 조성물의 사용에 관한 것이다.

액상의 비수성 중질(重質)세탁용 세제 조성물은 이 분야에서 잘 알려져 있다. 예를들어, 이러한 형태의 조성물은, 미국특허 제4, 316, 812호, 제3, 630, 929호, 제4, 264, 466호와 영국특허 제1, 205, 711호, 제1, 270, 040호 및 제1, 600, 981호에 나타난 바와같이, 증강제의 분산 입자인 액상 비이온 계면활성제로 구성된다.

액상 세제는 건조 분말 제품이나 입자 제품보다 사용하기에 보다 더 편리하다고 종종 생각되고, 그래서 소비자에게 실질적으로 애용되어 왔다. 이들은 쉽게 측정가능하고, 세탁수내에 빨리 용해하며, 농축 용액이나 분산액에서 세탁할 의류의 오염 부분에 용이하게 적용가능하며 그리고 먼지가 일지않고, 보다 적은 저장공간을 점유한다. 또한 액상 세제는 그 조성물 내에 열화(劣化)되지 않고는 건조 조작에 견딜수 없는 물질을 함입하고 있는데, 이 물질은 종종 입자 세제 제품의 제조에 바람직하게 사용된다. 이들은 단일의 또는 입자고형 제품상에서 많은 잇점을 가지고 제조될지라도, 액상세제는 종종 본래의 단점을 가지고 있기 때문에 이러한 점은 양호한 상업용 세제 제품을 생산화기 위하여 극복되어야 한다. 그래서 몇몇 이러한 제품은 저장시에 분리되고 나머지는 냉각시에 분리되어 쉽게 재분산되지 않는다. 어떤 경우에는 제품 점도가 변화하여, 너무 농도가 진하여 따를 수 없게 되거나 또는 너무 농도가 엷어서 물과 같이 보이기도 한다. 몇몇 맑은 제품은 구름처럼 뿌옇게 되기도 하고 다른 것은 정치시에 겔이 되기도 한다.

본 발명은 세제내에 현탁되어 있는 입자 물질이 있거나 없는 비이온 액상 계면활성제 계의 유동학적 거동을 연구한 것이다. 특히 관심이 있는 분야는 비수성의 증강된 액상 세탁용 세제 조성물과 현탁된 증강제와 기타 세탁용 첨가제의 침전뿐 아니라 비이온 계면활성제의 겔화 문제에 관한 것이다. 고려해야할 점으로는 예를들어 제품의 유동성(pourability), 분산성 및 안정성에 끼친 영향이다.

비수성의 증강된 액상 세탁용 세제의 유동학적 거동은 현탁된 증강제 입자가 무기 안료에 상응하고 비이온 액상 계면활성제가 비수성 페인트 운반체에 상응하는 페인트의 유동학적 거동과 유사함을 나타낸다. 단순함 때문에, 하기 설명에서 세제 증강제와 같은 현탁된 입자는 종종 "안료(pigment)"로서 명명될 것이다.

페인트와 증강된 액상 세탁용 세제의 주요 문제점의 하나는 그들의 물리적 안정성이라고 알려져 있다. 이 문제는 고형안료 입자의 밀도가 모액(母液)의 밀도 보다 더 높다는 사실로부터 기인한다. 그러므로 입자는 스토크(stoke)법칙에 따라 침전하는 경향이 있다. 두가지 기초 용액이 침전문제 즉 모액 점도와 고형 입자크기의 감소 문제를 해결하기 위해 존재한다.

예를들어, 이 현탁액은 미분된 실리카, 점토등과 같은 표면적이 상당히 큰 무기 물질, 셀루로오즈 에테르, 아크릴 및 아크릴아미드 중합체, 다가 전해질 등과 같은 유기 농조화제등의 무기 또는 유기 농조화제 또는 분산제를 첨가함으로써 침전에 대하여 안정될 수 있다고 공지되어 있다. 그러나 현탁액 점도의 이러한 증가는 낮은 온도에서도 액상 현탁액이 쉽게 따를 수 있고 유동성이 있어야 하기 때문에 자연적으로 제한된다. 나아가서 이러한 첨가제는 조성물의 세정 작용에 기어하지 못한다.

입자 크기를 감소시키기 위하여 그라인딩(Grinding)하는 것이 보다 유리하며, 다음의 두가지 주요한 결과를 제공한다.

1. 안료의 비표면적이 증가되기 때문에, 비-수성 운반체(액상의 비이온 화합물)에 의해 입자 습윤이 균형있게 개선된다.

2. 안료 입자 사이의 평균 거리가 입자 대 입자의 상호 인력의 증가에 비례하여 감소하게 된다. 각각 이러한 효과는 정지 겔(rest-gel)강도와 현탁액 항복 응력을 증가시키는데 기여하고 반면에 그라인딩은 소성 점도를 상당히 감소시킨다.

폴리포스페이트 증강제와 같은 세제 증강제의 비수성 액상 현탁액, 특히 비이온 계면활성제내의 나트륨 트리폴리포스페이트(TPP)는 하기 카손(Casson)식에 따라 유동학적으로 그리고 실제적으로 거동함이 밝혀졌다.

상기식에서

는 전단속도

는 전단 응력,

₀는 항복응력(또는 항복치) 및

는 "소성점도"(무한대의 전단속도에서 겉보기점도)

항복 응력은 현탁액의 소성 변형(유동)을 유발시키는데 필요한 최소의 응력이다. 그래서 안료 입자의 이완된 구조에서 현탁액을 볼때, 적용 응력이 항복 응력보다 더 낮으면, 현탁액은 탄성겔과 같이 행동하고 소성의 유동은 발생하지 않을 것이다. 일단 항복 응력이 초과되면, 구조가 어떤 지점에서 깨지게 되고 그 시료는 유동하기 시작하지만, 상당히 높은 겉보기 점도를 갖게 된다. 전단 응력이 항복응력 보다 훨씬 더 크면, 안료는 부분적으로 전단-분산성(shear-deflocculate)이고 겉보기 점도는 감소한다. 전단 응력이 항복 응력치 보다 훨씬 더 높으면, 결국 안료 입자는 완전히 전단-분산성이 되어 겉보기 점도는 어떤 입자의 상호 인력도 존재하지 않는 것처럼 매우 낮다.

그러므로, 현탁액의 항복 응력이 높을수록, 낮은 전단속도에서의 겉보기 점도는 더 높아지고 제품의 물리적 안정성은 더 양호해진다.

침전 또는 상분리 문제외에도, 액상 비이온 계면활성제를 기제로 한 비수성 액상 세탁용 세제는 비이온 화합물이 냉수에 첨가될 때 겔을 형성하려는 결점 때문에어려움이 있다. 이 점은 사용자가 세탁용 세제 조성물을 세탁기의 세제 분배장치(즉 분배 통)에 위치시키는 유럽형 가정용 자동 세탁기를 통상 사용할 때 특히 중요한 문제이다. 세탁기의 작동중에 분배 장치내의 세제는 냉수의 흐름에 따라 흘러 본체의 세탁용액으로 이동된다. 특히, 분배장치로 공급되는 세제조성물과 물이 특히 차가운 겨울 동안에, 세제 점도는 크게 증가하여 겔을 형성한다. 그 결과 세탁기의 작동중에 조성물의 약간은 분배 장치로부터 완전히 씻겨지지 않고, 반복되는 세탁과정에서 조성물의 침적물이 형성되어 결국에는 사용자가 온수로써 분배장치를 씻어야 한다.

이 겔화 현상은 온수나 고온의 물에서 수축할 수 있는 어떤 합성 제품이나 섬세한 직물 또는 직물을 냉수로서 세탁하고자 할 때마다 발생할 수 있는 문제이다.

실질적으로 증강제가 없는 수성 조성물의 겔화 문제에 대한 부분적인 해결책이 제안되었고, 예를들어 이는 액상 비이온 화합물을 어떤 점도 조절 용매와 에틸 알코올(미국특허 제3, 953, 320호 참조)과 같은 저급 알칸올류, 알카리금속 포르메이트류 및 아디페이트류(미국 특허 제4, 368, 147호 참조), 헥실렌글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등과 같은 겔화-억제제로써 희석시키는 것을 포함한다.

또한 상기 두 특허는 점토 조절 용매로서 에탄올과 같은 저급 알칸올의 일부 대신에 이 수성 액상의 증강제가 없는 세제내에 에틸렌 글리콜과 같은 저급(C₂-C₃) 폴리올의 저급알킬(C₁-C₄)에테르 유도체를 최고 약 2.5%까지 사용하는 것을 공지하고 있다. 유사한 효과가 미국특허 제4, 111, 855호와 제4, 201, 686호에 나와 있다. 그러나 이러한 화합물은, 이들의 몇몇은 상표 Cellesolve

로서 상업적으로 구입 가능하지만, 비수성의 액상 비이온 계면활성제 조성물, 특히 폴리포스페이트 화합물과 같은 현탁된 증강제염을 함유하는 조성물, 더욱 특히 점도 조절제로서 저급 알칸올 용매와 무관하거나 이를 요구하지도 않는 조성물에 대해서 점토 조절과 겔화-방지제로서 효과적인 기능을 가질 수 있다는 점은 이들 어느 특허에도 공지되지 않았고 제시되지도 않았다.

나아가서, 미분된 실리카 및/또는 최소한 500의 분자량을 갖는 화합물을 함유하는 폴리에테르기와 같은 증강제용 분산제 보조제와 함께 그안에 현탁된 증강제를 함유한 비수성의 비이온 세제 조성물내에서, 비이온 계면활성제의 혼합물을 사용하는 것이 유리한바, 이들중 하나는 계면활성제 기능을 만족시키고 이들중 다른 하나는 계면활성제 기능을 만족시키고 또 조성물의 유동점을 감소시킨다고 영국 특허 제1, 600, 981호에 언급되어 있다. 전자(前者)는 몰당 에틸렌 및/또는 프로필렌 산화물 5-15몰을 갖는 C₁₂-C₁₅지방알코올이 대표적이다. 다른 계면활성제는 몰당 에틸렌 및/또는 프로필렌 산화물 2-8몰을 가진 선형 C₆-C₈지방알코올 또는 분지화된 C₈-C₁₁지방 알코올에 의해 대표된다. 또한 이들 저급 탄소쇄 화합물은 점도를 조절할 수 있고 비이온액상 계면활성제 내에 현탁된 증강제를 가진 비수성 액상의 중질 비이온 계면활성제 조성물의 겔 형성을 방지할 수 있다는 것이 제시되지 않았다.

또한 물 특히 냉수와 접촉할 때 겔화에 대한 저항성을 최적으로 하기 위하여 비이온 계면활성제의 구조를 변형시키는 것이 공지되었다. 비이온 계면활성제 변형의 한 예로서 특히 성공적인 결과가 비이온 화합물 분자의 히드록실 부분 말단기를 산성화시킴으로써 얻어졌다. 비이온 화합물의 말단에 카르복실산을 도입하는 잇점은 희석시에 겔 생성을 억제하고, 비이온 유동점을 감소시키고, 세탁액내에서 중화시킬 때 음이온 계면활성제를 생성시키게 된다. 겔 형성을 최소로 하기 위하여 비이온 구조를 가장 좋게 하면, 소수성-친유성 부분의 쇄 길이 및 친수성 부분의 알킬렌 산화물(예로서 에틸렌 산화물)단위의 수 및 구조를 조절한다고 공지되어 있다. 예를들어, 에틸렌 산화물 8몰로 에톡실화된 C13 지방 알코올은 겔을 형성하는데 단지 제한된 경향을 부여한다고 밝혀졌다.

그럼에도 불구하고, 비수성의 액상 세제 조성물의 안정성, 점도 조절 및 겔화 억제를 더욱 개선하는 것이 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 물 특히 냉수를 첨가하거나 이와 접촉시킬 때 겔을 형성하지 않는 비수성의 액상 세탁용 세제를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 저장 안정성이 있고 용이하게 따를 수 있고 냉수, 온도 또는 고온의 물에서 분산 가능한 비수성의 증강된 액상 세탁용 세제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 겨울철에도 세탁기의 분배 장치를 더럽히지 않고 또는 막히게 하지 않고도 유럽형 자동 세탁기의 분배장치로부터 반복해서 분산될 수 있고 그리고 모든 온도에서 유동성이 있는 증강된 중질의 비수성 액상 비이온 계면활성제 세탁용 세제 조성물을 제조하는 것이다.

본 발명의 구체적인 목적은 물의 부재하에서 그리고 냉수와 접촉할 때 조성물의 점도를 감소시키기에 충분한 저분자량의 양친매성(兩親賣性)화합물의 양을 포함하는 중질의 트리폴리포스페이트 증강된 비-수성 액상 비이온 세탁용 세제 조성물의, 겔화되지 않고 안정하며 낮은 점도의 현탁액을 제공하는 것이다.

바람직한 구체예의 하기 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 될 본 발명의 기타 목적은 냉수 존재하에서 계면활성제의 겔화를 억제하는데 효과적인 저분자량의 양친매성 화합물, 특히 모노-, 디- 또는 트리(저급(C₂-C₃)알킬렌) 글리콜 모노(저급(C₁-C₅)알킬)에테르의 양을 액상 비이온 계면활성제 조성물에 첨가시킴으로서 통상 달성될 수 있다.

따라서, 한편으로 본 발명은 물의 부재하에서 그리고 물과 조성물을 접촉시킬 때 조성물의 점도를 감소시키는 저급(C₂-C₃)알킬렌 글리콜 모노 저급(C₁-C₅)알킬 에테르 양을 조성물이 함유하는 액상 비이온 계면활성제내 증강제 염의 현탁액으로 구성된 중질의 액상 세탁용 조성물을 제공한다.

보다 특수한 구체예에 있어서, 본 발명은 약 5℃ 이하의 온도에서 유동성이 있고 약 20℃ 이하의 온도에서 물과 접촉하거나 물에 첨가시킬때 겔을 형성하지 않고, 액상 비이온 계면활성제와 C₂-C₃의 알킬렌 글리콜모노(₁-C₃)알킬 에테르로 구성되는 실질적으로 물이 없는 비수성의 액상 세정 조성물을 제공한다.

다른 측면에 의하면, 본 발명은 겔화를 일으키지 않고 냉수속으로 및/또는 냉수로써 액상의 비이온 세탁용 세제 조성물을 분배시키는 방법을 제공한다. 특히 한 방법은 세제가 최소한 액상 비이온 계면활성제로 주로 구성되는 비수성의 액상세탁용 세제 조성물로 용기를 채우고, 조성물을 그 용기로부터 수성 세탁욕속으로 분배시키는 것으로 이루어지며, 이때 분배는 물 흐름에 의해 조성물이 세탁욕속으로 운반되도록 조성물상에 가열되지 않은 물 흐름을 보냄으로써 효과적으로 행해진다. 저분자량의 양친매성 화합물 즉, 저급 C₂-C₃알킬렌 글리콜 모노(저급)(C₁-C₆)알킬 에테르를 함유함으로써, 그 조성물은 실온이하의 온도에서 조차도 용기속으로 쉽게 따를 수 있게 된다. 게다가, 조성물은 물 흐름에 의해서 접촉될 때 겔화를 일으키지 않고 세탁욕속으로 들어가자 마자 쉽게 분산된다.

본 발명의 실시예에 사용된 비이온 합성 유기세제는 공지된 다양한 화합물의 어느것이 될 것이고, 이들은 Schwartz, Perry 및 Berch 저서인 Surface Active Agents, Vo. II(1958년 발간)와 McCutcheon의 Detergents and Emulsifiers, (1969년 발간)에 공지되어 있으며 이들과 관계있는 공지 사실들이 참고로 인용되었다. 통상, 비이온 세제는 다가-저급 알콕실화 친유성체이고 이때 원하는 친수성-친유성 비는 친수성 다가-저급 알콕시기를 친유성 부분에 첨가함으로써 얻어진다. 사용된 비이온 세제의 바람직한 부류는 다가-저급 알콕실화 고급 알칸올이고 여기서 알칸올은 탄수원자가 10-18이며 저급 알킬렌 산화물(탄소원자 2-3개)의 몰수는 3-12이다. 이 물질중에서 고급알칸올이 탄수원자 10-11 또는 12-15개의 고급 지방알코올이고 이것이 몰당 5-8개의 저급 알콕시기 또는 5-9개의 저급 알콕시기를 함유하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 저급 알콕시는 에톡시이지만, 어떤 경우에는 프로폭시와 혼합된 것이 바람직하며, 후자(프로폭시)는 존재한다해도 통상 소량의 비율(50%미만)이다. 이러한 화합물의 대표적인 것으로는, 알칸올이 탄소원자 12-15개를 가지며 몰당 약 7개의 에틸렌 산화물 기를 함유하는 것들이며, 그 예로는 Neodol 25-7과 Neodol 23-6.5가 있는데 이 제품은 쉘 케미칼사(Shell Chemical company, Inc.)에 의해 제조된다. 전자는 평균 약 12-15개의 탄소원자를 갖는 고급지방 알코올과 약 7몰의 에틸렌 산화물과의 혼합물인 축합 제품이고 후자는 고급지방 알코올의 탄소원자 함량이 12-13이고 에틸렌 산화물기의 수가 평균 약 6.5개 존재하는 상응 혼합물이다. 고급 알코올은 1급 알칸올이다. 이러한 세제의 다른 예로는 Tergitol

15-s-7과 Tergitol 15-s-9가 있는데, 이들 둘은 유니온 카바이드사(Union Carbide Corp.)에 의해 제조된 선형 2급 알코올 에톡실레이트 이다. 전자는 탄소원자 11-15개의 선형 2급 알칸올과 7몰의 에틸렌 산화물과의 혼합 에톡실화 생성물이고 후자는 유사한 것이지만 9몰의 에틸렌 산화물과 반응시킨 것이다.

비이온 세제의 성분으로서 본 발명의 조성물에 유용한 것으로는 Neodol 45-11과 같은 고분자량 비이온 화합물이다. 이 화합물은 탄소원자 14-15개의 고급지방 알코올과 몰당 에틸렌 산화물기의 수가 약 11인 고급지방 알코올의 에틸렌 산화물 축합생성물과 유사한 것이다. 이러한 생성물도 쉘 케미칼사에 의해 제조된다.기타 유용한 비이온 화합물은 고급선형 알코올과, 수산기로 종료된 에틸렌 산화물과 프로필렌 산화물의 혼합쇄를 포함하는 에틸렌과 프로필렌 산화물의 혼합물과의 반응 생성물인 BASF 케미칼사의 Plurafac 시리이즈로 대표된다. 예로 Plurafac RA30(6몰의 에틸렌 산화물과 3몰의 프로필렌 산화물로 축합된 C₁₃-C₁₅의 지방 알코올), Plurafac RA40(7몰의 프로필렌 산화물과 4몰의 에틸렌 산화물로 축합된 C₁₃-C₁₅의 지방 알코올), Plurafac D25(5몰의 프로필렌 산화물과 10몰의 에틸렌 산화물로 축합된 C₁₃-C₁₅의 지방 알코올) 및 Plurafac B26이 있다. 액상 비이온화합물류의 또 다른 군으로는 Dobanol 상표로 쉘케미칼사로부터 구입가능한 것이 있다 : 즉 평균 5몰의 에틸렌 산화물을 가진 에톡실화된 C₉-C₁₁의 지방알코올인 Dobanol 91-5, 평균 7몰의 에틸렌 산화물을 가진 에톡실화된 C₁₂-C₁₅의 지방알코올인 Dobanol 25-7, 등

바람직한 다가-저급 알콕실화 고급 알코올에서, 친수성과 친유성 부분의 가장 좋은 비율을 얻기 위하여, 저급 알콕시의 수는 통상 고급 알코올내의 탄소원자수의 40-100%이고 바람직하게는 40-60%이고 비이온 세제는 최소한 50%의 다가-저급 알콕시 고급알칸올을 함유하는 것이 바람직하다. 고분자량의 알칸올과 여러가지 기타 보통 고형 비이온 세제 및 계면활성제는 액상 세제의 겔형성에 기여하게 되므로 결과적으로 이들의 소량이 세정 특성을 위하여 사용될지라도, 본 발명의 조성물에서 제외되거나 양을 제한하는 것이 바람직하다. 바람직한 그리고 보다 덜 바람직한 비이온 세제에 관해서, 측쇄 알킬이 길이에 있어 탄소 3개 보다 많지 않다면 직쇄의 말단 탄소로부터 분리되어 에톡시쇄로부터 이탈된 하나의 탄소 또는 2개의 탄소에서의 분지화는 허용이 될지라도, 세제내에 존재하는 알킬기는 통상 선형이다. 통상 이러한 분지화된 구조에서의 탄소원자의 비율은 알킬의 전체 탄소원자 함량이 20%를 초과하지 않을 것이다. 유사하게, 에틸렌 산화물쇄에 말단에 결합하고 있는 선형 알킬이 상당히 바람직하고 가장 양호한 세정력, 생분해성(生分解性) 및 비-겔화(non-gelling) 특성을 초매한다고 생각될지라도, 쇄내의 에틸렌 산화물의 중간 또는제 2 차 결합이 발생할 수 있다. 이러한 알킬은 통상 소량으로 존재하고 일반적으로 20% 미만이지만 상기 언급한 Tergitols의 경우에는 이보다 더 높다. 또한, 프로필렌 산화물이 저급 알킬렌 산화물쇄내에 존재할때, 이것은 통상 20% 미만이며 10% 미만이 바람직하다.

상기 언급한 것보다 많은 비율의 말단이 아닌 알콕실화 알칸올, 프로필렌 산화물-함유 다가-저급 알콕실화 알칸올 및 보다 적은 친수성-친유성 평형의 비이온 세제를 사용하고 여기 인용된 바람직한 비이온화합물 대신에 기타 비이온 세제를 사용하면, 얻어지는 생성물은 바람직한 조성물과 같이 양호한 세정력, 안정성, 점도 및 비-겔화특성을 가지지 못하지만 본 발명의 점도와 겔형성을 조절하는 조성물을 사용하면 이러한 비이온화합물을 기재로 한 세제의 성질을 향상시킬 수 있다. 종종 생성물의 세정력을 위해 고분자량의 다가-저급 알콕실화 고급 알칸올을 사용할때 처럼 어떤 경우에는, 원하는 세정력을 얻고 원하는 점도와 겔이 형성되지 않는 셍성물을 얻기 위하여 여러가지 실험의 결과에 따라서 이들의 비율은 조정되거나 제한되어야 할 것이다. 또한 여기서 설명한 바람직한 비이온화합물은 우수한 세제이고 또한 저온에서 겔화되지 않고 액상세제에서 원하는 점도를 얻을 수 있기 때문에 그들의 세제 특성을 위하여 고분자량의 비이온화합물을 꼭 이용할 필요가 없다는 것이 밝혀졌다. 이들의 액상 비이온화합물의 두개 또는 그 이상의 혼합물이 또한 사용가능하고 어떤 경우에는 이러한 혼합물을 사용함으로써 잇점이 얻어질수도 있다.

상기 언급된 바와같이 액상 비이온 계면활성제의 구조는 그들의 탄소쇄길이 및 구조(즉 선형 대 측쇄 등)및 알킬렌산화물 단위의 함량 및 분포에 대해서 최적화되어야 한다. 이들의 구조적인 성질은 세정력뿐 아니라, 운점(雲點), 유동점, 점도, 겔화 경향과 같은 비이온화합물의 성질에 심한 영향을 미칠수 있다는 사실이 많은 실험에 의해 밝혀졌다.

전형적으로 가장 상업적으로 구입가능한 비이온화합물은 에틸렌 산화물(EO)과 프로필렌 산화물(PO) 단위의 비교적 큰 분포와 친유성 탄화수소 쇄길이의 비교적 큰 분포를 갖고, 표시된 EO 및 PO 함량과 탄화수소 쇄길이는 전체 평균값이다. 친수성쇄 및 친유성쇄의 이 "다분산성(polydispersity)"은 평균값의 비(比)값과 같이 생성물의 성질에 매우 중요하다. 잘 정의된 비이온화합물의 생성물 특성에 관한 비쇄(比鎖)길이와 "다분산성"사이의 관계는 브리티쉬 페트톨륨(Bridish Pertroleum)으로 부터 구입가능한 "계면활성제 T" 시리이즈 비이온화합물에 대한 하기 데이타에 의해 밝혀질 수 있다. 계면활성제 T 비이온화합물은 좁은 EO 분포를 갖는 2급 C₁₃지방알코올을 에톡실화하여 얻어질 수 있고 하기의 물리적 성질을 갖는다.

EO 분포의 영향을 평가하기 위하여 "계면활성제 T8"은 하기 두 방법으로 인위적으로 제조한다.

a. T7과 T9의 1: 1 혼합물(T8a)

b. T5와 T12의 4 : 3 혼합물(T8b).

하기 성질들이 밝혀졌다.

이 결과로 부터 하기의 일반적인 관찰을 할수 있다.

1. T8a는 유동점과 운점에 대해 T7과 T9 사이에 적절히 삽입되는 것과 같이 실제적으로 계면활성제 T8에 유사하게 상응한다.

2. T8b는 상당히 다분산성이고 유동점이 높고 운점이 낮기 때문에 일반적으로 만족스럽지 못하다.

3. T8a의 성질은 T7과 T9의 중간이지만 T8b는 유동점은 장 EO쇄(T12)에 근접하고 운점은 단 EO 쇄(T5)에 근접한다.

계면활성제 T 비이온화합물의 점도는 T5, T7, T7/T9(1 : 1), T9 및 T12에 대해서 25℃에서 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 80% 및 100% 비이온 농도에서 하기 결과로써 측정되었다(겔이 얻어진 경우는, 점도는 빙감(Bingham) 점도임).

상기 결과로부터, 계면활성제 T7은 T5보다 겔에 덜 민감하고 T9은 T12보다 겔에 덜 민감하며 T7과 T9의 혼합물(T8)은 겔을 형성하지 않고, 그 점도는 225mPa.s를 초과하지 않는다는 결론을 내릴수 있다. T5와 T12는 동일한 겔 구조를 형성하지 않는다.

어떤 특별한 이론과 연관시키지 않더라도 이 결과는 하기의 가설에 의해 설명될 수 있을 것이다.

T5에 대해서 : EO가 단지 5이기 때문에, EO쇄의 수력학적 부피는 지방쇄의 수력학적 부피와 거의 같다. 따라서 계면활성제 분자는 라멜라(lamella) 구조를 형성하도록 스스로 배열할 수 있다.

T12에 대해서 : EO가 12이기 때문에, EO쇄의 수력학적 부피는 지방쇄의 부피보다 더 크다. 분자는 서로 함께 배열하고자 할때 계면 곡률(曲率)이 발생하여 로드(rod)가 얻어진다. 이때 상부구조는 6각형인데, 보다 긴 EO쇄나 보다 높은 수화도를 갖는 경우에는 계면 곡률은 실제의 구면(球面)이 얻어질 정도이며, 가장 낮은 에너지의 배열은 면심 입방격자이다.

T5에서 T7(및 T8)까지는, 계면 곡률은 증가하고, 라멜라 구조의 에너지는 증가한다. 라멜라 구조는 안정성을 잃게됨에 따라, 그 융점은 감소된다.

T12에서 T9(및 T8)까지는, 계면 곡률은 감소하고, 6각 구조의 에너지는 증가한다(로드는 점점 더 커진다). 안정성의 손실이 일어남에 따라, 그 구조의 융점은 역시 감소된다.

계면활성제 T8은 라멜라 구조가 안정성을 잃게되는 임계점에 있는 것처럼 보이고, 즉 6각 구조는 충분히 안정하지 못하여 희석중에 겔은 형성되지 않는다. 사실 T8의 50% 용액은 결국 2일 후에 겔이 형성되지만, 상부구조의 형성은 물분산성을 용이하게 하기 위하여 충분히 오랫동안 지연된다.

비이온 화합물의 물리적 성질에 미치는 분자량의 영향도 또한 고려해야 한다. 계면활성제 T8(T7과 T9의 1 : 1 혼합물)은, 25℃에서 희석시에 유동점과 최대점도가 여전히 높을지라도, 친유성쇄(C13)와 친수성쇄(EO8) 사이에 양호한 절충을 보여준다.

C10과 C8의 친유성쇄의 중간에 상당하는 EO값은 쉘케미칼사의 Dobanol 91-x 시리이즈인 C₉-C₁₁지방 알코올(평균 C10)의 에톡실화 유도체와 코노코(Conoco)의 Alfonic 610-y 시리이즈인 C₆-C₁₀지방 알코올(평균 C8)의 에톡실화 유도체를 사용함으로써 결정되었다. 여기서 x 및 y는 EO의 중량 퍼센트를 표시한다.

하기표는 Alfonic 610-y 및 Dobanol 91-x 시리이즈의 물리적 성질을 나타낸다.

Dobanol 91-5와 Dobanol 91-8은 상업적으로 구입 가능한 제품이고, Dobanol 91-5 톱(T)은 실험실의 제품이며 이는 유리

알코올이 제거된 Dobanol 91-5이다. 가장 낮은 에톡실화 반응 부재가 제거될때, 평균 EO 수는 6이다. Dobanol 91-5T는 25℃에서 겔을 형성하지 않는 것과 같이 C10 친유성쇄의 가장 양호한 결과를 제공한다. 1% 운점(55℃)은 계면활성제 T8(48℃)보다 더 높다. 이는 혼합 엔트로피(entropy)가 더 높기 때문에 저분자량에 기인하는 것이다. Alfonic 610-60을 C8 친유성쇄 시리이즈중에서 가장 양호한 결과를 제공한다.

실험한 각각의 친유성쇄장에 대해서 가장 양호한 EO 함량의 요약이 하기 표에 제공된다.

이 데이타로 부터 하기 결론을 얻을 수 있다.

유동점 : 비이온 분자량이 감소할 때, 그 유동점도 또한 감소한다. Dobanol 91-5T의 비교적 높은 유동점은 비교적 높은 다분산성에 의해 설명될 수 있다. 이는 또한 T8a 및 T8b에 대해서도 명백하다. 즉 쇄의 다분산성은 유동점을 증가 시킨다.

운점 : 이론적으로 분자수가 증가할 때(분자량이 감소한다면), 혼합 엔트로피는 더 높기 때문에, 분자량이 감소할 때 운점은 증가하게 된다. 이것은 실제로 계면활성제 T8과 Dobanol 91-5T의 경우에 해당하지만 Alfonic 610-60에는 해당되지 않는다. 친유성 탄화수소쇄의 다분산성은 이론적으로 너무 낮은 운점에 영향을 미친다고 생각된다. 존재하는 C10-EO의 비교적 많은 양은 용해도를 감소시킨다.

25℃에서 희석할 때 최대점도 : 이들 비이온 화합물이 물로써 희석될때 어느것도 25℃에서 겔을 형성하지 않는다. 최대점도는 분자량에 따라 예리하게 감소한다. 비이온의 분자량이 감소할때, 수소 브릿지(bridge)는 더욱 효과가 없게 된다. 불행히도 너무 낮은 분자량의 비이온 화합물은 세탁물 세정에 적절하지 못하다. 이들의 미셀(micellar) 임계농도(MCC)는 너무 높고, 한계 세정력을 가진 용액은 실제의 세탁 조건하에서 얻어질 수 있다.

이 같은 정보를 가지고, 본 발명자는 저분자량의 양친매성 화합물이 액상 비이온 세제 세정 조성물의 유동학적 성질에 미치는 영향을 꾸준히 연구하였다. 이 연구결과 Alfonic 610-60과 같은 양친매성 부가제로서, 약 4몰 정도의 단쇄 에틸렌 산화물 치환체를 가진 약 C₈과 같은 단쇄 탄화수소를 사용함으로써 어느정도 겔화 억제를 할 수 있고 조성물의 유동점을 더 낮게 할 수 있는 반면, 이러한 부가제는 전세탁 세정 능력에 상당히 기여하지 못하고 모든 통상의 사용조건에서 만족스런 점도 조절을 나타내지 못한다고 밝혀졌다.

그러므로 본 발명은 최소한 부분적으로, 화학구조상 에톡실화 및/또는 프로폭실화 지방 알코올 비이온 계면활성제와 유사하다고 생각되지만 탄화수소 단쇄길이(C₁-C₅)와 작은 함량의 알킬렌 산화물 즉 에틸렌 산화물 및/또는 프로필렌 산화물 (분자당 약 1-4 EO/PO단위)를 갖는저분자량의 양친매성 화합물이 액상 비이온 표면활성 세정제에 대해서 점도조절과 겔화억제제로서 효과적인 기능이 있다는 발견에 기초를 두고 있다.

본 발명에 사용된 점도-조절 및 겔화-억제 양친매성 화합물은 하기의 일반식으로 표시된다.

상기식에서 R은 C₁-C₅, 바람직하게는 C₂-C₅, 특히 바람직하게는 C₂-C₄, 특히 C₄알킬기이고, R'는 H 또는 CH₃, 바람직하게는 H이고, n은 약 1-4의 숫자이고 평균 2-4가 바람직하다. 적절한 양친매성 화합물의 바람직한 예로는 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르(C₂H₅-O-CH₂CH₂OH)와 디에틸렌 글리콜 모노부틸에테르(C₄H₉-O-(CH₂CH₂O)₂H)가 있다. 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르가특히 바람직하고, 하기 나타난 바와같이 점도조절에 특히 효과적이다.

양친매성 화합물, 특히 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르는 본 발명 조성물내의 유일한 점도조절 및 겔화 억제 부가제이지만, 무수물의 액상 비이온 계면활성제 조성물의 유동학적 성질에 있어서의 보다 나은 개선은, 그 조성물내에 인산과 알칸올의 부분 에스테르와 같은 산성-POH기를 갖는 산성 유기인 화합물 및/또는 폴리카르복실산 및 비이온 계면활성제의 부분 에스테르와 같은 유리 카르복실기를 갖는 부분으로 유리 히드록시기를 전환시키기 위해 변형시킨 소량의 비이온 계면활성제를 포함시킴으로써 얻어질 수 있다.

1984년 4월 9일 출원된 동시계류중인 출원 일련번호 제 597, 948호에 공지된 바와같이, 폴리에테르 카르복실산으로 특징지어지는 자유 카르복실기 변형 비이온 계면활성제는 액상 비이온이 물과 함께 겔을 형성하는 온도를 낮추는 기능이 있다. 산성 폴리에테르 화합물도 또한 침전에 대한 안정성을 감소시키기 않고 분배성을 촉진하면서 이러한 분산액의 항복 응력을 감소시킬 수 있다. 적절한 폴리에테르 카르복실산은 하기 일반식의 기를 함유한다 :

여기서 R²는 수소 또는 메틸이고, Y는 산소 또는 황이고, Z는 유기쇄이고, p는 약 3- 약 50의 양수이고 q는 0 또는 10까지의 양수이다. 구체적인 예로는 숙신산 무수물과 Plurafac RA30의 반-에스테르(half-ester), 숙신 무수물과 Dobanol 25-7의 반-에스테르, 숙신산 무수물과 Dobanol 91-5의 반-에스테르 등이 있다. 숙신산 무수물 대신에, 다른 폴리카르복실산 또는 무수물 예를들어 말레산, 말레산무수물, 글루타르산, 말론산, 숙신산, 프탈산, 프탈산 무수물, 시트르산 등이 사용될 수 있다. 게다가, 종래의 반응에 의해 형성된 에테르, 티오에테르 또는 우레탄 결합쇄와 같은 기타의 결합쇄도 사용될 수 있다. 예를들어, 에테르 결합쇄를 형성하기 위하여, 비이온 계면활성제를 강염기로 처리하고(예를들어 그의 OH기를 ONa기로 치환하기 위하여) 그리고나서 클로로아세트산이나 클로로프로피온산 또는 그에 상응하는 브로모 화합물과 같은 할로카르복실산과 반응시킨다. 그래서 얻어진 카르복실산은 일반식 R-Y-ZCOOH를 갖는데, 이때 R은 비이온 계면활성제의 잔기(말단 OH를 제거할때)이고, Y는 산소 또는 황이며, Z는 탄화수소기 즉, 일반식의 산소(또는 황)에 직접적으로 또는 산소함유 결합쇄 예를 들어,

등과 같은 중간 결합쇄에 의해서 부착되는 탄소원자 1-10개의 탄화수소기와 같은 유기 결합쇄를 의미한다.

폴리에테르 카르복실산은 비이온 계면활성제가 아닌 폴리에테르로 부터 제조될 수 있다. 예컨대 이것은 폴리에틸렌글리콜과 같은 폴리알콕시 화합물 또는 비이온 계면활성제의 장쇄 알킬특성을 갖지 않는 이들의 모노에스테르 또는 모노에테르와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 그래서, R은 일반식

을 갖는데, 여기서 R²는 수소 또는 메틸이고, R¹은 알킬페닐 또는 알킬 또는 기타 쇄말단기이고 "n"은 5-25와 같이 최소한 3이다. R¹의 알킬이 고급 알킬일때, R은 비이온 계면활성제의 잔기이다. 상기 지적한 바와같이, R¹은 수소 또는 저급알킬(예로서 메틸, 에틸, 프로필, 부틸) 또는 저급아실(예로서 아세틸 등)일 수도 있다. 산성 폴리에테르 화합물이 세제조성물내에 존재한다면, 이 화합물을 비이온 계면활성제내에 첨가 용해시키는 것이 바람직하다.

1984년 4월 6일 출원된 동시계류중인 출원일련번호 제597, 793호에 공지된 바와같이, 산성-POH기를 갖는 산성의 유기 인 화합물은 비수성의 액상 비이온 계면활성제내에서 증강제, 특히 폴리포스페이트 증강제 현탁액의 안정성을 증가시킬 수 있다.

예를들어, 산성의 유기인 화합물은 인산과, 탄소원자 5개 이상 예컨대 8-20개를 갖는 친유성 성질을 갖는 알칸올과 같은 알코올과의 부분 에스테르이다.

대표적인 예로는 인산과 C₁₆-C1₁₈알칸올의 부분 에스테르(Marchon의 Empiphos 5632)가 있으며, 이는 약 35%의 모노에스테르와 65%의 디에스테르로 구성된다.

산성의 유기인 화합물 극소량을 포함하면 정치시의 침전에 대해 상당히 안정한 현탁액을 만들고, 현탁액의 항복치를 증가시킨 결과 유동성을 유지시키지만 그 소성점도를 감소시킨다. 산성의 인 화합물을 사용하면 분자의 -POH 부분과 무기 폴리포스페이트 증강제 표면 사이의 고에너지 물리적 결합을 형성시켜서, 이들 표면이 유기성질을 갖게되어 비이온 계면활성제와 보다 더 양립할 수 있다고 생각된다.

산성의 유기 인 화합물은 상기 언급한 인산과 알칸올의 부분 에스테르 외에도 다양한 물질로 부터 선택될 수 있다. 그래서, 분자중의 알코올성 OH기의 하나, 둘 또는 그 이상이 아인산으로 에스테르화될 수 있는, 헥실렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 디- 또는 트리-에틸렌 글리콜 또는 고급 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 글리세롤, 소르비톨, 지방산의 모노- 또는 디글리세리드등과 같은 일가 또는 다가 알코올과 인산 또는 아인산의 부분에스테르를 사용할 수 있다. 알코올은 에톡실화나 에톡실화-프로폭실화 고급 알칸올, 고급 알킬페놀, 또는 고급 알킬 아미드와 같은 비이온 계면활성제가 좋다. -POH기는 에스테르 결합쇄를 통해서 분자의 유기부분에 결합될 필요는 없다. 대신에 그것은 직접 탄소에 결합되거나 (방향족 고리의 몇몇이 포스폰산기 또는 포스핀 산기를 갖는 폴리스티렌과 같은 포스폰산에서와 같이, 또는 프로필이나 라우릴포스폰 산과 같은 알킬 포스폰산에서와 같이) 또는 기타 중간 결합쇄를 통해서 탄소에 결합되어야 한다(O, S 또는 N 원자를 통한 결합쇄와 같이), 바람직하게는, 유기 인 화합물에서의 탄소 : 인원자의 비는 최소한 약 3 : 1로서 예컨대 5 : 1, 10 : 1, 20 : 1, 30 : 1, 또는 40 : 1이다.

본 발명의 세제 조성물은 수용성 세제 증강제염을 포함할수 있으며 포함하는 것이 바람직하다. 예를들어 전형적인 적절한 증강제는 미국특허 제 4, 316, 812호, 제 4, 264, 466호 및 제3, 630, 929호에 공지된 것을 포함한다. 세제 화합물과 단독으로 사용되거나 또는 다른 증강제와 함께 혼합하여 사용될수 있는 수용성 무기 알카리성 증강제염은 알카리 금속 카보네이트, 보레이트, 포스페이트, 폴리포스페이트, 비카보네이트 및 실리케이트가 있다(암모늄이나 치환된 암모늄염도 또한 사용 가능하다). 이러한 염의 구체적인 예로는 나트륨 트리폴리포스페이트, 나트륨 카보네이트, 나트륨 테트라보레이트, 나트륨 피로포스페이트, 칼륨 피로포스페이트, 나트륨 비카보네이트, 칼륨 트리폴리포스페이트, 나트륨 헥사메타포스페이트, 나트륨 세스퀴카보네이트, 나트륨 모노 및 디오르토포스페이트 및 칼륨 비카보네이트가 있다. 나트륨 트리폴리포스페이트(TPP)가 특히 바람직하다. 알카리 금속 실리케이트는 세탁기 부품에 대한 내식성을 갖는 조성물을 만드는데 유용한 증강제염이다. 나트륨 실리케이트의 Na₂O/SiO₂의 비는 1/1.6-1/3.2이며, 특히 약 1/2-1/2.8이 바람직하다. 같은 비율의 칼륨 실리케이트도 또한 사용 가능하다.

여기서 유용한 증강제의 또 다른 종류는 결정성과 비결정성 형태 모두의 수불용성 알루미노실리케이트이다. 여러가지 결정성 제올라이트(즉 알루미노-실리케이트)가 영국특허 제 1, 504, 168호, 미국특허 제 4, 409, 136호 및 캐나다 특허 제 1, 072, 835호 및 제 1, 087, 477호에 공지되어 있는데 이들 모두를 참고로 여기서 인용하였다. 여기서 유용한 비결정성 제올라이트의 한예는 벨기에 특허 제 835, 351호에 나와 있고 이 특허 또한 참고로 인용하였다. 제올라이트의 일반식은 하기와 같다 :

(M₂0)_x·(Al₂O₃)_y·(SiO₂)₂·WH₂O

상기식에서 x는 1, y는 0.8-1.2, 바람직하게는 1, z는 1.5-3.5 또는 이 보다 크며 바람직하게는 2-3이고, W는 0-9이고 바람직하게는 2.5-6이며 M은 나트륨이 바람직하다. 전형적인 제올라이트는 A형이나 이와 유사한 구조이며, 특히 4A형이 바람직하다. 바람직한 알루미노 실리케이트는 g당 약 200밀리당량(meq)의 칼슘이온 교환 용량 또는 그 이상, 예컨대 400meq/g의 교환 용량을 갖는다.

점토와 같은 특히 수불용성 형태의 기타 물질은 본 발명의 조성물에 있어서 유용한 첨가물이다. 특히 벤토나이트가 유용하다. 이 물질은 주로, 수화알루미늄 실리케이트중의 알루미늄 원자의 약 1/6이 마그네슘원자로 치환될 수 있고 수소, 나트륨, 칼륨, 칼슘등의 여러가지 양이 느슨하게 결합될수 있는 수화 알루미늄 실리케이트인 몬모릴로나이트이다. 세제용으로 적절한 보다 순수한 형태(즉 어떤 유리원료, 모래등이 없는)의 벤토나이트는 최소한 50%의 몬모릴로나이트를 함유하고 그래서 그 양이온 교환능력은 벤토나이트 100g당 최소한 약 50-75meq이다. 특히 바람직한 벤토나이트는 조오지아 카오린사(Georgia Kaolin Co.)의 Thixo-jels 1, 2, 3 및 4로 판매되는 와이오밍(Wyoming) 또는 웨스턴(Western) U.S. 벤토나이트이다. 이들 벤토나이트는 영국특허 제 401, 413호(Marriott) 및 영국특허 제 461, 221호(Marriott 및 Dugan)에서 설명한 바와같이 직물을 유연하게 하는 것으로 얄려져 있다.

세제와 함께 홀로 사용하거나 유기 및 무기 증강제와 함께 혼합하여 사용할 수 있는 유기 알카리성 금속 이온 봉쇄제 증강제염의 예로는 알카리금속, 암모늄이나 치환된 암모늄, 아미노 폴리카르복실레이트, 예컨대 나트륨 및 칼륨 에틸렌 디아민 테트라아세테이트(EDTA), 나트륨 및 칼륨 니트릴로트리아세테이트(NTA) 및 트리에탄올 암모늄 N-(2-히드록시에틸)니트릴로 디아세테이트가 있다. 이들 폴리카르복실레이트의 혼합염도 또한 적절하다.

유기 형태의 기타 적절한 증강제는 카르복시메틸숙시네이트, 타르트로네이트 및 그리콜레이트를 포함한다. 폴리아세탈 카르복실레이트가 특별한 가치가 있다. 폴리아세탈 카르복실레이트 및 세제 조성물에서의 이들의 사용은 미국특허 제 4, 144, 226호, 제 4, 315, 092호 및 제 4, 146, 495호에 설명되어 있다. 유사한 증강제에 대한 다른 특허로는 미국특허 제 4, 141, 676호, 제 4, 169, 934호, 제 4, 201, 858호, 제 4, 204, 852호, 제 4, 224, 420호, 제 4, 225, 685호, 제4, 226, 960호, 제4, 233, 422호, 제4, 233, 423호, 제4, 302, 564호 및 제4, 303, 777호가 있다. 또는 관계되는 것으로 유럽특허 출원 제0015024호, 제0021491호, 및 제0063399호가 있다.

본 발명의 조성물은 통상 상당히 농축되어서 비교적 작은 양으로 사용되기 때문에, 불용성 인산칼슘이 형성됨으로써 야기될 수 있는 물때(incrustation)를 억제하기 위하여 높은 칼슘 결합능력을 갖는 고분자성 카르복실산과 같은 보조 증강제와 함께 임의의 인산염 증강제(나트륨 트리폴리포스페이트와 같은 것)를 보충해 주는 것이 바람직하다. 이 같은 보조 증강제도 또한 이 분야에서 잘 공지되어 있다.

여러가지 기타 세제 첨가물이나 보조물은 세제 생성물에 부수적인 원하는 성질 즉 기능 특성이나 미적 특성을 부여하도록 세제 생성물에 존재시킬 수 있다. 그래서, 조성물에 폴리비닐알코올, 지방아미드, 나트륨 카르복시메틸 셀루로오즈, 히드록시 프로필메틸 셀루로오즈와 같은 소량의 오염 침전 방지제나 재침적 방지제를 포함시킬 수 있으며, 면, 아민 및 폴리에스테르 광택제로서 형광 광택제를 포함할 수 있는데, 이 예로는 스틸벤, 트리아졸 및 벤지딘 술폰 조성물이 있으며, 특히 술폰화 치환된 트리아지닐 스틸벤, 술폰화 나프토트리아졸 스틸벤, 벤지덴 술폰 등이 있으며, 가장 바람직한 것은 스틸벤 및 트리아졸 혼합물이다.

군청(群靑)과 같은 청분제(靑粉劑) ; 아밀라아제형 효소, 리파아제형 효소 및 이들의 혼합물뿐 아니라 서브틸리신, 브로메린, 파파인, 트립신 및 펩신과 같은 효소 바람직하게는 단백질 분해효소 ; 테트라클로로살리실아닐리드, 헥사클로로펜과 같은 살균제 ; 살진균제 ; 염료 ; 안료(물분산성) ; 방부제 ; 자외선 흡수제 ; 나트륨 카르복시메틸 셀루로오즈, C₁₂-C₁₈알킬 술페이트와 C₁₂-C₂₂알킬 알코올의 복합체와 같은 황변 방지제 ; pH 조절제 및 pH 완충제 ; 색상 안정 표백제, 향료 및 실리콘 화합물과 같은 소포제 또는 비누거품 억제제등도 사용될 수 있다.

표백제는 염소 표백제와 산소 표백제로 편의상 크게 분류된다. 전형적인 염소 표백제로는 나트륨 히포클로라이트(NaOCl), 칼륨 디클로로이소시아누레이트(유효염소 59%), 및 트리클로로이소시아누르산(유효 염소 85%)이 있다.

산소 표백제는 나트륨과 칼륨 퍼보레이트, 퍼카보네이트와 퍼포스페이트, 및 칼륨 모노퍼술페이트가 있다. 산소 표백제가 바람직하고 퍼보레이트 특히 나트륨 퍼보레이트 모노히드레이트가 특히 바람직하다.

과산소화합물은 활성제와 함께 혼합하여 바람직하게 사용된다. 적절한 활성제는 미국특허 제4, 264, 466호 또는 미국특허 제4, 430, 244호의 제 1 칼럼에 공지되어 있다. 폴리아크릴화 화합물이 바람직한 활성제이며, 이들 중에서 테트라아세틸 에틸렌디아민("TAED")과 펜타아세틸 글루코스 같은 화합물이 특히 바람직하다.

활성제는 통상 과산소화합물과 상호 작용으로 세탁수내에서 과산소산 표백제를 형성한다. 금속이온 존재하에서 세탁용액 내에 과산화수소와 과산소산과의 어떤 불필요한 반응을 억제하기 위하여 높은 착생성력을 갖는 금속이온 봉쇄제를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 금속이온 봉쇄제는 Cu²⁺이온과 착화합물을 형성하는 화합물로서, 이때 착화반응의 안정상수(PK)는 물 25℃에서 6 또는 이보다 더 큰 이온강도(0.1몰/리터)를 갖는다. 상기에서, pK는 일반식 pK=-logK로 통상적으로 정의되며, 여기서 K는 평형상수를 의미한다. 따라서, 예를들어 상기 조건하에서 구리이온을 NTA와 EDTA로 착화할때 pK의 값은 각각 12.7 및 18.8이다. 적절한 금속이온 봉쇄제는 상기 언급한 것외에 예를들어 디에틸렌 트리아민 펜타아세트산(DETPA), 디에틸렌 트리아민 펜타메틸렌 포스폰산(DTPMP) 및 에틸렌 디아민 테트라메틸렌 포스폰산(EDITEMPA)이 있다.

조성물은 또한 극히 미세한 입자 크기(예를들어 Aerosil 이름으로 시판되는 5-100밀리미크론 직경)의 세분된 실리카와 같은 매우 큰 표면적의 무기 불용성 능조화제 또는 분산제 또는 미국특허 제3, 630, 929호에 공지된 기타 큰 부피의 무기 담체 물질등을 0.1-10%의 비율 예컨대 1-5%의 비율로 포함할 수 있다. 그러나 세탁욕(예컨대 과산소화합물과 활성제를 함유하는 조성물)내에서 과산소산을 형성하는 조성물은 실질적으로 상기 화합물과 기타 실리케이트가 없는 것이 바람직하며, 예를들어 이러한 실리카와 실리케이트는 과산소산의 불필요한 분해를 촉진한다는 사실이 밝혀졌다.

본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 액상 비이온 계면활성제와 고형성분의 혼합물은 마찰 형태의 분쇄를 하여 고형성분의 입자크기가 약 10미크론 이하로 감소되게 하고 예를들어 평균 2-10미크론의 입자크기 또는 그 이하(즉 1미크론)가 되게 한다. 이렇게 작은 크기로 분산된 입자의 조성물은 저장중에 분리 또는 침전에 대해서 개선된 안정성을 가진다.

분쇄공정에서, 고형성분의 비율은 충분히 높아야 하고(약 50%와 같이 최소한 약 40%) 그래서 고형입자는 서로 접촉상태가 되도록 하고 비이온 계면활성제 액에 의해서 서로 실제적으로 차폐되지 않는 것이 바람직하다. 분쇄볼(볼밀 : ball mill) 또는 유사한 가동 분쇄요소를 사용하는 분쇄기는 매우 양호한 결과를 가져온다. 그래서 8mm 직경의 스테아타이트 분쇄볼을 갖는 실험실적 회분식 마쇄기를 사용하는 것이 좋다. 보다 큰 규모의 작업인 경우에는 비교적 고속에서 작동하는 회전자와 고정자 사이의 매우 작은 틈에서 작용하는 1mm 또는 1.5mm 직경의 분쇄볼이 있는 연속적으로 작동하는 분쇄기가 사용될 수 있다(즉 Coball분쇄기). 이 분쇄기를 사용할때, 연속적인 볼밀에서 약 10미크론 이하의 평균입자 직경으로 분쇄하는 단계에 앞서, 100미크론 이하(약 40미크론까지)의 입자크기로 감소시키기 위하여 미세한 분쇄를 하지 않는 분쇄기(예컨대 콜로이드 분쇄기)를 통하여 비이온 계면활성제와 고형성분의 혼합물을 우선 통과시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 중질 액상 세제 조성물에 있어서, 전형적 성분의 비율은(다른 언급이 없는한 전조성물을 기준으로 함) 하기와 같다 :

현탁된 세제 증강제는 약 10-60%의 범위, 즉 약 20-50%, 예를들어 약 25-40%이다.

비이온 계면활성제와 용해된 양친매성 점도-조절 및 겔화-억제 화합물를 포함하는 액체물질은 약 30-70% 범위 즉 약 40-60%이다. 이 액체물질은 또한 글리콜 예컨대 헥실렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜("PEG400")과 같은 소량의 희석제를 10%까지, 바람직하게는 5%까지, 예컨대 0.5-2% 정도 포함할 수 있다. 비이온 계면활성제와 양친매성 화합물의 중량비는 약 100 : 1-1 : 1 범위이고, 바람직하게는 약 50 : 1-2 : 1이며 특히 바람직하게는 약 25 : 1-3 : 1이다.

폴리에테르 카르복실산 겔화-억제 화합물은 산화물과 비이온 계면활성제 혼합물 100부당 -COOH(분자량 45) 약 0.5-10부(예컨대 약 1-6부, 바람직하게는 약 2-5부)의 범위로 공급된다. 전형적으로, 폴리에테르 카르복실산 화합물의 양은 비이온 계면활성제부당 약 0.01-1부, 예컨대 약 0.05-0.6부, 바람직하게는 약 0.2-0.5부이다.

산성 유기 인산 화합물은 침전 억제제로서 5%까지, 예를들면 0.01-5%의 범위, 바람직하게는 약 0.05-2%, 더욱 바람직하게는 약 0.1-1% 양으로 사용된다.

기타 임의의 세제첨가제의 적절한 범위로는 효소 0.-2%, 특히 0.7-1.3% ; 부식억제제 약 0-4%, 바람직하게는 5-30% ; 소포제 및 비누거품 억제제 0-15%, 바람직하게는 0-5%, 예로 0.1-3% ; 농조화제 및 분산제 0-15%, 예로 0.1-10%, 바람직하게는 1-5% ; 오염 침전방지제나 재침적 억제제 및 황변 방지제 0-10%, 바람직하게는 0.5-5% ; 색소, 향료, 광택제, 청분제는 전체 중량의 0-약 2%, 바람직하게는 0-약1% ; pH 조절제 및 pH 완충제 0-5%, 바람직하게는 0-2% ; 표백제는 약 0-약 40% 바람직하게는 0-25%, 예로 2-20% ; 표백 안정제 및 표백 활성제 0-약 15%, 바람직하게는 0-10%, 예로 0.1-8% ; 고착생성력의 금속이온 봉쇄제 약 5%까지의 범위, 바람직하게는 약 1/4-3% 예로는 약 1/2-2%이다. 보조제를 선택할때는, 세제 조성물의 주요성분과 양립할 수 있는 것을 선택해야 할 것이다.

모든 비율과 퍼센트는 다른 지시가 없는한 중량비로 나타낸 것이다.

앞에서 상술한 설명은 예시의 수단으로 단지 주어진 것이며 이 안에서의 변화가 본 발명의 영역을 벗어나지 않고서 만들어질 수 있음은 물론이다.

점도조절과 겔화-억제제의 효과를 증명하기 위하여, 비수성의 액상 비이온 계면활성 세정제로서 상기 설명한 계면활성제 T8(C13, E08)(계면활성제 T7과 계면활성제 T9)의 50/50중량 혼합물)을 사용하여 여러가지 조성물이 제조되었다. 양친매성 첨가제 5%, 10%, 15% 또는 20%를 함유하는 조성물이 제조되었고, 5℃, 10℃, 15℃, 20℃ 및 25℃에서 서로 상이한 물로의 희석에 대해, 즉 물로 희석한 후 첨가제와 계면활성제의 총농도가 100%, 83%, 67%, 50% 및 33%가 되는 농도에 대해 시험하였다. 시험된 첨가제는 Alfonic610-60(C8-EO4.4), 에틸렌 글리콜 모노에틸에테르(C2-E01) 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(C4-E02)이다. 각 온도에서의 각 시험조성물 희석시의 점도거동에 대한 결과는 첨부한 제1-3도의 그래프에 나와 있다.

Alfonic610-60에 대해서, 5% 부가는 25℃에서 겔 형성을 억제하기에 충분하였으나, 비이온 계면활성제의 농도와 점도의 그래프에서, 점도의 최대점은 약 67% 농도에서 관측되고 완만한 점도는 약 55-35%의 비이온 계면활성제의 농도에서 관측되었다. 5℃에서, 겔 형성을 피하기 위해 15%의 부가가 필요했었다. 5℃에서 모든 수준의 첨가제 부가하에 약 83%의 비이온 계면활성제의 농도에서 점도가 최소로 감소된 반면, 보다 높은 온도에서는, 점도의 최소점이 희석되지 않은 조성물 즉 100% 비이온 계면활성제의 농도에서 관측되었다. 각 온도에서 그리고 첨가제의 각 시험농도에 대해서(25℃에서 20% 첨가제인 경우는 제외) 비교적 예리한 점도의 피이크(peak)가 75-50% 비이온 계면활성제의 농도(즉 25-50%의 희석) 사이에 존재하고 있다.

에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르에 대해서는, 5% 첨가제가 5℃에서 조차도 겔 형성을 억제할 수 있었다. 그러나, 예리한 피이크 및/또는 점도의 최대점은, Alfonic610-60에 대해서는 언급되지 않았을지라도, 각각의 온도에서 그리고 첨가제 농도에서 다시 관측되었다. 그리고 몇몇 적용에 있어서는, 최대점도는 특히 보다 높은 첨가제 농도 및/또는 보다 높은 온도에서 상업용으로 이용할 수 있었다.

한편, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르에 대해서는, 20% 첨가제 수준에서 5℃까지의 어떤 온도에서 점도의 예리한 피이크가 관측되지 않았다. 더 낮은 첨가제 수준에서도, 실제적으로 모든 희석(비이온 계면활성제의 농도)에서 점도 피이크와 점도값은 C8-E04.4 또는 C2-E01 첨가제에 대한 것보다 더 낮았다.

하기 표는 다른 첨가제 농도, 희석 및 온도에서 얻어진 결과를 대표하는 것이지만 20% 첨가제와 5℃에 대해서 나타낸 것이다.

[실시예]

하기 조성을 갖는 중질의 보강된 비수성액상 비이온 세제조성물을 제조한다.

1) 숙신산 무수물-반 에스테르와 Dobanol 91-5(5몰의 에틸렌 산화물로써 에톡실화한 C₉-C₁₁지방알코올)의 에스테르화 반응 생성물.

2) 디에틸렌 트리아민 펜타메틸렌 인산.

3) 나트륨염을 형성하기 위하여 완전히 중성화된, 메타크릴산과 말렌산 무수물의 거의 같은 몰의 공중합체.

4) 인산과 C₁₆-C₁₈알칸올의 부분 에스테르(약 1/3의 모노에스테르와 2/3의 디에스테르)

5) 향료

6) 나트륨 카르복시메틸 셀루로오즈와 히드록시 메틸셀루로오즈의 혼합물.

이 조성물은 폴리포스페이트 증강제가 액상 비이온 계면활성제 상내에 안정하게 현탁되는 안정하고, 유동이 자유로우며, 증강된, 그리고 겔을 형성하지 않는 액상 비이온 세정조성물이다.

Claims (18)

1. 물 부재(不在)하에서 그리고 조성물을 물과 접촉하였을때 조성물의 점도를 감소시키는데 효과적인 양의 모노-또는 폴리(C₂-C₃알킬렌)글리콜 모노(C₁-C₅알킬)에테르 및 액상 비이온 계면활성제 약 30 내지 70중량% ; 와 이에 현탁된 세제 증강제염 약 10 내지 60중량%로 구성되며, 상기 액상 비이온 계면활성제와 모노 또는 폴리-(C₂-C₃알킬렌)글리콜 모노(C₁-C₅알킬)에테르의 중량비는 약 100 : 1 내지 1 : 1인, 액상 비이온 계면활성제내 세제 증강제 염의 현탁액으로 이루어진 중질의 액상 세제 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 알킬렌 글리콜 모노알킬 에테르가 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르인 조성물.
3. 제 2 항에 있어서, 액상 비이온 계면활성제가, 지방알코올 몰당 3-12몰의 C₂-C₃알킬렌 산화물로 알콕실화한 C₁₀-C₁₈지방 알코올인 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 액상 비이온 계면활성제가, 지방알코올 몰당 3-12몰의 C₂-C₃알킬렌 산화물로 알콕실화한 C₁₀-C₁₈지방알코올인 조성물.
5. 제 1 항에 있어서, 유리 히드록실기를 유리 카르복실기를 갖는 부분으로 전환시킴으로써 변형된 비이온성 계면활성제를, 액상 비이온 게면활성제가 물과 함께 겔을 형성하는 온도를 더 낮추기에 효과적인 양으로 포함하는 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 액상 비이온 계면활성제내 세제 증강제의 현탁액의 안정성을 증가시키는 양으로 산성-POH기를 갖는 산성 유기인 화합물을 포함하는 조성물.
7. 제 1 항에 있어서, 비이온 계면활성제와 글리콜 에테르가 조성물에 25 : 1-3 : 1의 중량비로 존재하는 조성물.
8. 제 7 항에 있어서, 폴리에테르 카르복실산과 액상 비이온 계면활성제 100부당 -COOH기 약 0.5-10부의 양을 폴리에테르 카르복실산 겔화 억제 화합물 ; 침전 방지제로서 산성 유기 인산 화합물 약 0.01-5중량% 범위의 양 ; 및 임의로, 효소, 부식억제제, 소포제, 비누거품 억제제, 농조화제, 분산제, 오염침전 방지제, 재침적 방지제, 황변 방지제, 착색제, 향료, 형광 광택제, pH 조절제, pH 완충제, 표백제, 표백 안정제, 표백 활성제 및 금속이온 봉쇄제로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 세제 첨가제를 포함하는 조성물.
9. 제 8 항에 있어서, 최소한 실질적으로 비수성인 조성물.
10. 제 9 항에 있어서, 세제 증강제가 알카리 금속 폴리포스페이트이고, 알킬렌 글리콜 에테르가 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르이며, 액상 비이온 계면활성제가 지방알코올 몰당 약 8몰의 에틸렌 산화물로 에톡실화된 2급 C₁₃지방알코올인 조성물.
11. 제10항에 있어서, 폴리에테르 카르복실산이 숙신산이나 숙신산 무수물과 에틸렌 산화물 약 5몰로써 에톡실화된 C₉-C₁₁지방알코올과의 부분에스테르이고, 산성 유기 인산 화합물이 인산과 C₁₀-C₁₈알칸올과의 부분 에스테르인 조성물.
12. 하기(A)-(E)로 필수적으로 구성되는 실질적으로 물이 없는, 비수성 액상 세제 조성물 : (A) 하기식의 점도 -조절 및 겔화-억제 화합물과 액상 비이온 계면활성제로 구성되는 액체물질 약 30 내지 70중량% ;

    

    (상기식에서 R은 2 내지 5탄소원자를 갖는 알킬기이고, R'는 수소 또는 메틸이고, n은 평균 2 내지 4의 수임)(B) 상기 액체물질에 현탁된 세제 증강제염 약 10 내지 60중량% ; (C) 상기 액상 비이온 계면활성제와 폴리에테르 카르복실산 100부당 -COOH기 약 0.5-10부의 양의 폴리에테르 카르복실산 겔화 억제 화합물 ; (D) 침전 방지제로서 산성 유기인 화합물 0.01 내지 5중량% ; 및(E) (a) 효소 0 내지 2중량%, (b) 부식 억제제 0 내지 40중량%, (c) 소포제 및 비누거품 억제제 0 내지 15중량%, (d) 무기 농조화제 및 분산제 0 내지 15중량%, (e) 오염 침전 방지제, 재침적 방지제 및 황변 방지제 0 내지 10중량%, (f) 착색제, 향료, 형광 광택제 및 블루잉제 0 내지 2중량%, (g) pH 조절제 및 pH 완충제 0 내지 5중량%, (h) 표백제 0 내지 40중량%, (i) 표백 안정제 및 표백 활성제 0 내지 15중량%, 및 (j) 금속이온 봉쇄제 0 내지 5중량%로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 또는 그 이상의 세제 첨가제.
13. 제12항에 있어서, 액상 비이온 계면활성제가 몰당 약 5-20개의 에틸렌 산화물기로써 에톡실화된 C₉-C₁₂1급 알코올이고, 점도-조절 및 겔화-억제화합물이 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르인 조성물.
14. 제12항에 있어서, 비이온 계면활성제와 점도-조절 및 겔화-억제 화합물은 약 100 :1-1 : 1의 중량비 범위로 조성물내에 존재하는 조성물.
15. 최소한 주로 액상 비이온 계면활성제로 구성되는 비수성액상 세탁용 세제 조성물을 용기에 채우고, 상기 용기내의 상기 조성물상에 가열되지 않은 수도 물흐름을 보냄으로써 분배가 행해지고 그럼으로써 상기 조성물을 상기 물흐름에 의해서 세탁조 속으로 운반시키도록 세탁할 세탁물이 있는 세탁조 속으로 상기 용기로부터 조성물을 분배시키는 방법에 있어서, 상기 비수성 조성물내에 모노-또는 폴리(C₂-C₃) 알킬렌 글리콜 모노(C₁-C₅)알킬 에테르를, 조성물을 실온 이하의 온도에서도 용기로 용이하게 따를 수 있고 그렇게 함으로써 조성물이 물흐름에 접촉될때 겔을 형성하지 않고 세탁조 속으로 들어가자마자 쉽게 분산되도록 하는 양으로 포함시키는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 글리콜 에테르가 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르인 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 세제 조성물이 상기 액상 비이온 계면활성제내에 안정하게 현탁된 하나 이상의 세제 증강제를 포함하는 방법.
18. 제15항에 있어서, 상기 세제 증강제가 알카리 금속 폴리포스페이트인 방법.

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