KR20170093784A - 수분 함량이 높은 파우치형 수 분산성 세정제 제형 - Google Patents

수분 함량이 높은 파우치형 수 분산성 세정제 제형 Download PDF

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KR20170093784A
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아피아 사퐁 카리카리
비크람 파라사드
사라 제이. 바이에즈케
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롬 앤드 하아스 컴패니
다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

밀봉된 패키지 내에 함유된 세정제. 액체 세정제는 (a) 14 내지 40 중량%의 계면활성제, (b) 3 내지 25 중량%의 염, 및 (c) 40 내지 75 중량%의 물을 포함한다. 상기 패키지는 액체 세정제와 직접 접촉하는 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머로 제조된다. 상기 코폴리머는 70 내지 90 중량%의 에틸렌 중합 단위, 10 내지 30의 (메트)아크릴산 중합 단위 및 0.2 중량% 이하의 가교제를 포함한다.

Description

수분 함량이 높은 파우치형 수 분산성 세정제 제형{POUCHED, WATER DISPERSIBLE DETERGENT FORMULATIONS WITH HIGH WATER CONTENT}
본 발명은 수 분산성 파우치에 봉입된 세정제 제형에 관한 것이다.
파우치형 세정제 제형은 예를 들어 폴리비닐 알코올 파우치 내의 고-염 제형에 대해 기술하고 있는 US20060281658에서와 같이 공지되어 있다. 그러나 이 문헌은 본원에 청구된 파우치형 세정제 제형의 용도에 대해서는 제시하지 않고 있다.
본 발명에 의해 해결되는 문제점은 수분 함량이 높은 개선된 파우치형 세정제 제형에 대한 필요성이다.
본 발명은 밀봉된 패키지 내에 함유된 세정제를 제공하며, 상기 세정제는 (a) 14 내지 40 중량%의 계면활성제, (b) 3 내지 25 중량%의 염, 및 (c) 40 내지 75 중량%의 물을 포함하고; 여기서 상기 패키지는 상기 세정제와 직접 접촉하는 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머를 포함하며, 상기 코폴리머는 70 내지 90 중량%의 에틸렌 중합 단위, 10 내지 30의 (메트)아크릴산 중합 단위 및 0.2 중량% 이하의 가교제를 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 백분율은 중량 퍼센트(중량%)이며 온도는 ℃ 단위이다. 달리 명시되지 않는 한, 작업은 상온(20 내지 25℃)에서 수행되었다. 세정제 중의 성분들의 중량 퍼센트는 활성 성분 예를 들어 시판되는 계면활성제 제품에 있을 수 있는 물이 없는 계면활성제 분자의 중량, 및 물을 포함한 전체 액체 세탁 세정제 조성물의 중량을 기준으로 한다. 코폴리머 중의 에틸렌, (메트)아크릴산 또는 가교제 단위의 백분율은 폴리머 사슬의 총 중량을 기준으로 한다. 용어 "(메트)아크릴"은 메타크릴 또는 아크릴을 의미한다.
바람직하게는, 세정제는 세정 제형 또는 세탁 세정제, 바람직하게는 세탁 세정제이다. 바람직하게는, 세정제를 함유하는 밀봉된 패키지는 세탁기에 첨가된다.
바람직하게는, 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머는 73 중량% 이상의 에틸렌, 바람직하게는 76 중량% 이상, 바람직하게는 78 중량% 이상; 바람직하게는 87 중량% 이하, 바람직하게는 84 중량% 이하, 바람직하게는 82 중량% 이하의 에틸렌을 포함한다. 바람직하게는, 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머는 13 중량% 이상의 (메트)아크릴산, 바람직하게는 16 중량% 이상, 바람직하게는 18 중량% 이상; 바람직하게는 27 중량% 이하, 바람직하게는 24 중량% 이하, 바람직하게는 22 중량% 이하의 (메트)아크릴산을 포함한다. 바람직하게는, 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머는 랜덤 코폴리머이다. 바람직하게는, 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머는 에틸렌-아크릴산 코폴리머이다.
바람직하게는, 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머의 수-평균 분자량(Mn)은 2,000 내지 20,000이고; 바람직하게는 2,500 내지 15,000; 바람직하게는 3,000 내지 10,000이다. 바람직하게는, 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머의 중량-평균 분자량(Mw)은 8,000 내지 150,000이고; 바람직하게는 10,000 내지 100,000; 바람직하게는 12,000 내지 60,000; 바람직하게는 14,000 내지 30,000이다. 바람직하게는, 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머는 부분적으로 중화되고, 즉 50 내지 100 몰%의 카복실산 기가 염기의 첨가에 의해 중화되고, 바람직하게는 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 85% 이상, 바람직하게는 88% 이상; 바람직하게는 96 중량% 이하, 바람직하게는 94 중량% 이하, 바람직하게는 92 중량% 이하이다. 바람직하게는, 상기 염기는 알칼리 금속 수산화물, 바람직하게는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨, 바람직하게는 수산화칼륨이다.
바람직하게는, 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머 내의 가교제의 양은 0.15 중량% 이하, 바람직하게는 0.1 중량% 이하, 바람직하게는 0.05 중량% 이하, 바람직하게는 0.02 중량% 이하이며; 모든 백분율은 무수 폴리머를 기준으로 한다. 가교제는 다중 에틸렌계 불포화 단량체의 중합 단위이거나 또는 Zn+2, Ca+2, Mg+2 및 Al+3으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속 이온이다. 금속 이온의 백분율은 음이온이 없는 금속 단독을 기준으로 한다.
바람직하게는, 세정제는 17 중량% 이상의 계면활성제, 바람직하게는 20 중량% 이상, 바람직하게는 23 중량% 이상, 바람직하게는 26 중량% 이상; 바람직하게는 38 중량% 이하, 바람직하게는 35 중량% 이하, 바람직하게는 32 중량% 이하의 계면활성제를 포함한다. 바람직하게는, 세정제는 43 중량% 이상의 물, 바람직하게는 46 중량% 이상, 바람직하게는 49 중량% 이상, 바람직하게는 52 중량% 이상, 바람직하게는 55 중량% 이상; 바람직하게는 72 중량% 이하, 바람직하게는 69 중량% 이하, 바람직하게는 66 중량% 이하의 물을 포함한다.
바람직하게는, 세정제 조성물은 4 중량% 이상의 염; 바람직하게는 5 중량% 이상, 바람직하게는 7 중량% 이상, 바람직하게는 9 중량% 이상; 바람직하게는 20 중량% 이하, 바람직하게는 17 중량% 이하, 바람직하게는 15 중량% 이하, 바람직하게는 13 중량% 이하의 염을 포함한다. 염의 양은 세정제에 존재하는 음이온성 또는 양이온성 계면활성제를 포함하지 않는다. 바람직하게는, 염은 10개 이하의 탄소 원자, 바람직하게는 6개 이하의 탄소 원자, 바람직하게는 3개 이하의 탄소 원자를 갖는다. 바람직하게는, 염은 클로라이드, 시트레이트, 포스페이트, 설페이트, 카보네이트, 메타실리케이트 및 알루미노실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 염의 양이온은 알칼리 금속 이온 또는 암모늄 이온이다. 바람직하게는, 세정제는 염화나트륨, 염화암모늄 및 황산 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 염; 바람직하게는 염화나트륨 또는 염화암모늄이다.
계면활성제는 양이온성, 음이온성, 비이온성, 지방산 금속염, 쯔비터(zwitter) 이온성 또는 베타인 계면활성제일 수 있다. 바람직하게는, 제형은 1종 이상의 음이온성 계면활성제, 바람직하게는 2종 이상의 음이온성 계면활성제를 포함한다. 바람직하게는, 비이온성 계면활성제는 8개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬기 및 5개 이상의 중합된 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드 잔기를 갖는다. 바람직하게는, 비이온성 계면활성제는 5개 이상의 중합된 에틸렌 옥사이드 잔기, 바람직하게는 6개 이상, 바람직하게는 7개 이상; 바람직하게는 12개 이하, 바람직하게는 11개 이하, 바람직하게는 10개 이하의 중합된 에틸렌 옥사이드 잔기를 갖는다. 바람직하게는, 세정제 조성물은 5 중량% 이상의 선형 알코올 에톡실레이트, 바람직하게는 6 중량% 이상, 바람직하게는 8 중량% 이상; 바람직하게는 15 중량% 이하, 바람직하게는 13 중량% 이하, 바람직하게는 11 중량% 이하의 선형 알코올 에톡실레이트를 포함한다. 바람직하게는, 선형 알코올 에톡실레이트는 C8-C18 알킬기, 바람직하게는 C10-C16, 바람직하게는 C12-C15 알킬기를 갖는다. 바람직하게는, 선형 알코올 에톡실레이트는 6 내지 12개의 에틸렌 옥사이드 중합 단위, 바람직하게는 7 내지 10개의 에틸렌 옥사이드 중합 단위를 함유한다. 바람직하게는, 음이온성 계면활성제는 적어도 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 및 바람직하게는 설포네이트 및 설페이트로부터 선택되는 음이온 기를 갖는다. 음이온성 계면활성제는 또한 에틸렌 옥사이드의 중합된 잔기를 가질 수 있고/있거나 방향족 고리 예를 들어 선형 알킬벤젠 설포네이트를 가질 수 있다. 일부 음이온성 계면활성제는 지방산 알칼리 금속염이다. 바람직하게는, 세정제 조성물은 5 중량% 이하의 선형 알킬벤젠 설포네이트, 바람직하게는 3 중량% 이하, 바람직하게는 1 중량% 이하를 포함한다. 바람직하게는, 알킬벤젠 설포네이트는 C10-C14 알킬기를 갖는다. 바람직하게는, 세정제 조성물은 2 중량% 이상의 알킬 설페이트를 포함하고, 바람직하게는 3 중량% 이상, 바람직하게는 4 중량% 이상을 포함한다. 바람직하게는, 세정제 조성물은 12 중량% 이하의 알킬 설페이트를 포함하고, 바람직하게는 10 중량% 이하, 바람직하게는 8 중량% 이하를 포함한다. 바람직하게는, 알킬 설페이트는 분자당 1 내지 5개의 중합된 에틸렌 옥사이드 단위를 함유한다. 바람직하게는, 세정제 조성물은 10 중량% 이상, 바람직하게는 13 중량% 이상, 바람직하게는 16 중량% 이상의 선형 알킬 설포네이트를 포함한다. 바람직하게는, 상기 조성물은 25 중량% 이하, 바람직하게는 22 중량% 이하의 선형 알킬 설포네이트를 포함한다.
바람직하게는, 세정제 조성물의 pH는 4 내지 11, 바람직하게는 4.5 내지 10, 바람직하게는 4.5 내지 9이다. 상기 제형의 pH를 조정하기에 적합한 염기는 수산화나트륨 및 수산화칼륨과 같은 무기 염기; 수산화암모늄; 모노-, 디- 또는 트리-에탄올아민과 같은 유기 염기; 또는 2-디메틸아미노-2-메틸-1-프로판올(DMAMP)을 포함한다. 염기의 혼합물을 사용할 수 있다. 수성 매질의 pH를 조정하기에 적합한 산에는 염산, 인산 및 황산과 같은 무기산; 및 아세트산과 같은 유기산이 포함된다. 산의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 제형은 염기에 의해 보다 높은 pH로 조정된 다음 산에 의해 상기 기술된 범위로 역 적정될 수 있다.
실시예
에틸렌/아크릴산(92% KOH 중화) 필름 제조: 유리, 폴리프로필렌 테레프탈레이트(PPT) 또는 이축 배향 폴리에틸렌(BOPET) 기재 위에, 필름의 인발 방향에 수직 인 방향으로 가장자리가 15 밀(mil)(375 μm)인 드로우-다운 바(draw-down bar)를 놓는다. 드로우-다운 바로 둘러싸인 영역에 코폴리머의 분산물(80/20 에틸렌-아크릴산, 85 내지 92% 중화, Mn 약 5000)을 가한다. 기재의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝까지 천천히 드로우-다운 바를 끌어당겨 균일한 층이 만들어지도록 분산물을 인발시킨다. 40℃로 설정된 강제 공기 오븐 내에 기판을 20분 동안 놓는다. 이 단계가 끝난 후, 칼날을 사용하여 만든 필름의 가장자리를 부드럽게 떼어낸 다음 나머지 필름을 손으로 떼어낸다. 이 과정은 약 3 밀(약 75 μm) 두께의 필름을 생성한다.
제형의 제조: 플랙테크 스피드믹서(FlackTek SPEEDMIXER)(모델 DAC 150 FVZ-K)를 사용하여 3540 rpm에서 1분 동안 계면활성제 및 와동을 슬러리에 혼합한다. 임의의 용매와 물을 슬러리에 첨가하고 혼합을 반복한다. 그런 다음, 굴수성제(hydrotrope), 빌더(builder) 및 염을 첨가하고 3540 rpm으로 3분 동안 혼합한다. 사용하기 전에 제형이 밤새 평형을 이루도록 하거나 밝은 단일-상(phase)의 액체로 전환시킨다. 모든 세정제 제형은 균질하고 밝고 투명한 액체로서 오랜 시간 동안 안정하다.
파우치 제조: 상술한 바와 같이 제조한 필름에서 2" X 4" 스트립을 자른다. 가장 긴 가장자리를 따라 접어서 표면이 두 배가 된 2" X 2" 파우치를 얻는다. 8" 미드웨스트 퍼시픽(MIDWEST PACIFIC) 히트 실러(heat sealer)를 사용하고 3"의 열고정을 사용하여 약 3초 동안 서로 평행한 두 개의 가장자리를 각각 밀봉하여 가장자리 한 부분이 개봉된 파우치를 만든다. 전달 피펫을 사용하여, 파우치 안에 약 2 내지 3 mL의 제형을 넣는다. 마지막으로, 임펄스 실링기(impulse sealer)로 파우치의 개봉된 가장자리를 밀봉한다. 안정성 관찰을 위해 무린트(lint-free) 포로 닦아낸 페트리 접시 안에 파우치를 넣었다.
PVOH에 의한 파우치 제조
폴리비닐 알코올(PVOH)(제품 M8630) 필름은 모노졸(MonoSol®)로부터 얻었다; 따라서 제조할 필요가 없다. 사전 제작된 필름에서 스트립을 잘라내어 에틸렌/아크릴산 필름에 대해 사용된 것과 동일한 절차를 따른다.
형태 염( 중량% ) 가소제/용매( wt% ) EAA 파우치의 등급 PVOH 파우치의 등급 비고
A - - 불량 적정  
B - - 적정 적정  
C - - 적정 적정  
C 5% NaCl - 불량 불량  
C 10% NaCl - 적정/우수 불량  
C 10% NaCl 4% PG 불량 불량  
C 10% NaCl 2% PG 적정 불량  
C ~10% NaCl pH ~11까지 MEA 불량 불량  
C 10% NaCl pH 8.1까지 NaOH(5M) 불량 N/A
C 5% KCl - 불량 불량  
C 10% KCl - - - U
C 5% CaCl2 - - - U
C 10% CaCl2 - - - U
C 5% NH4Cl 매우 우수 불량
C 10% NH4Cl - 매우 우수 적정  
C 5% NH4Cl pH 7까지 NaOH(5M) 적정 불량
C 10%NH4Cl pH 7.7까지 NaOH (5M) 적정 불량
C 5% Na2CO3 - 적정 적정  
C 10% Na2CO3 - - - U
C 5% K2CO3 - 불량 불량  
C 10% K2CO3 - - - U
C 5% CaCO3 - - - U
C 5% Na2SO4 - 불량 불량  
C 10% Na2SO4 - 불량 불량  
C 10% Na2SO4 4% PG - - U
C 5% (NH4)2SO4 - 우수 적정  
C 5% (NH4)2SO4 pH 6.9까지 NaOH (5M) 적정 N/A
C 10% (NH4)2SO4 - - - U
C 10% (NH4)2SO4 4% PG - - U
C 5% NaCit - 불량 불량  
C 10% NaCit - 불량 불량  
C 10% NaCit 2% PG 불량 불량  
C 10% NaCit 4% PG 불량 불량  
C 5% Na2SiO3 - 적정 적정  
C 10% Na2SiO3 - - - U
등급 시스템: "불량" = 0-1일 동안 안정; "적정" = 1-5일 동안 안정, "우수"= 5-14일 동안 안정, "매우 우수" = 14일 이상 안정
제형 A는 지시된 염 및 가소제/용매 이외에 20% 알파-스텝(ALPHA-STEP) PC-48(나트륨 메틸 2- 설포라우레이트)을 함유하였다. 제형 B는 지시된 염 및 가소제/용매 이외에 19.5% 알파-스텝 PC-48 및 10% 바이오-소프트(BIO-SOFT) N25-7(알코올 에톡실레이트)을 함유하였다. 제형 C는 지시된 염 및 가소제/용매 이외에 19.5% 알파-스텝 PC-48, 9.5% 바이오-소프트 N25-7 및 6.5% 스테올(STEOL) CS-270(알코올 에톡실레이트 설페이트)을 함유하였다. 모든 제형의 나머지량은 물이었다. "U"는 제형이 불안정하여 파우치에서 시험하지 않았음을 나타낸다. "NaCit"은 나트륨 시트레이트이다. "EAA"는 에틸렌/아크릴산 코폴리머이다. "PG"는 프로필렌 글리콜이다.
상기 표 1에 제시된 결과는, 클로라이드, 카보네이트, 설페이트, 시트레이트 및 실리케이트 음이온을 갖는 다양한 나트륨, 칼륨 및 암모늄 염의 시험된 제형에 있어서, 염화나트륨, 염화암모늄 및 황산 암모늄만이 PVOH-계 파우치에 비해 우수한 안정성을 갖는 파우치 제형을 생성하였음을 나타낸다.

Claims (9)

  1. 밀봉된 패키지 내에 함유된 세정제로서,
    상기 세정제는, (a) 14 내지 40 중량%의 계면활성제, (b) 3 내지 25 중량%의 염, 및 (c) 40 내지 75 중량%의 물을 포함하고; 상기 패키지는 상기 액체 세정제와 직접 접촉하는 에틸렌-(메트)아크릴산 코폴리머를 포함하며, 상기 코폴리머는 70 내지 90 중량%의 에틸렌 중합 단위, 10 내지 30의 (메트)아크릴산 중합 단위 및 0.2 중량% 이하의 가교제를 포함하는 세정제.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 염은 클로라이드, 시트레이트, 포스페이트, 설페이트 카보네이트, 메타실리케이트 및 알루미노실리케이트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 세정제.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 코폴리머는 0.05 중량% 이하의 가교제를 갖는, 세정제.
  4. 청구항 3에 있어서, 4 내지 15 중량%의 염을 포함하는 세정제.
  5. 청구항 4에 있어서, 46 내지 72 중량%의 물을 포함하는 세정제.
  6. 청구항 5에 있어서, 17 내지 38 중량%의 계면활성제를 포함하는 세정제.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 코폴리머는 76 내지 84 중량%의 에틸렌 중합 단위 및 16 내지 24의 (메트)아크릴산 중합 단위를 포함하는, 세정제.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 코폴리머는 에틸렌 및 아크릴산을 포함하는, 세정제.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 염은 염화나트륨, 염화암모늄 및 황산 암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된, 세정제.
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