KR100967909B1 - 소포제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고급 지방산 알코올과 지방산, 비이온계면활성제, 식물성 오일 및 파라핀 오일을 함유하는 소포제 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 소포제 조성물은 비실리콘계 소포제로서 기포 제거가 필요한 각종 처리 공정에 악영향을 주지 않고 뛰어난 소포력을 나타내며, 생분해성과 저장안정성이 매우 우수하여 물을 많이 사용하는 폐수 처리 공정, 염색 공정, 제지 공정 등에 유용하게 이용될 수 있다.

소포제, 고급 지방산 알코올, 지방산, 친환경

Description

소포제 조성물 {Defoamer Composition}

본 발명은 소포제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고급 지방산 알코올과 지방산, 비이온계면활성제, 식물성 오일 및 파라핀 오일을 함유하는 소포제 조성물에 관한 것이다.

제지, 건축, 섬유 염색이나 날염, 금속 세제의 기포제거, 발효, 폐수처리 공정 등 모든 산업 분야에서 사용되는 소포제는, 통상적으로 소포력이 우수한 광유계 및 실리콘계 소포제가 사용되어왔다.

그러나, 이들 소포제는 최종 제품에 오일 반점이나 핀홀 등의 폐해가 있고, 악성 부유물이나 침전물이 생성되는 단점이 있었다.

또한, 지방 알코올계의 비실리콘 소포제는 환경 친화적으로 수분산성이 양호하고, 오일 반점, 악성 부유물, 침전물 등의 폐해가 적은 반면 기포를 없애는 파포 작용과 액면으로부터의 기포발생을 억제하는 억포 작용을 동시에 하는 소포력이 충분하지 못하였다.

또한, 에멀젼의 입자가 작은 경우 포막의 두께가 큰 기포에 대한 파포 효과가 적고, 입자 크기가 큰 경우 파포 효과는 크게 되지만 억포 효과 및 탈기력이 감 소되는 문제가 발생하였다.

또 다른 방법으로, 연속상인 물에 오일을 분산시켜 에멀젼을 제조하는 방법은 에멀젼 입자 크기의 분포에 따라 표면상의 일시적인 소포효과는 있을 지라도 내부 기체 및 용존 기체를 지속적으로 제거하는 안정성이 떨어져 소포작용의 억포력과 파포력을 동시에 조절하기 어렵고, 저장 중에 점도가 증가하여 장기간 보존이 어려웠다.

결국, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명은 기포 제거가 필요한 각종 처리 공정에 악영향을 주지 않고 뛰어난 소포효과를 나타냄과 동시에 생분해성과 저장안정성이 우수한 소포제 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고급 지방산 알코올과 지방산, 비이온계면활성제, 식물성 오일 및 파라핀 오일을 함유하는 소포제 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 소포제 조성물은 비실리콘계 소포제로서 기포 제거가 필요한 각종 처리 공정에 악영향을 주지 않고 뛰어난 소포력을 나타내며, 생분해성과 저장안정성이 매우 우수하여 물을 많이 사용하는 폐수 처리 공정, 염색 공정, 제지 공정 등에 유용하게 이용될 수 있다.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 고급 지방산 알코올과 지방산, 비이온계면활성제, 식물성 오일 및 파라핀 오일을 함유하는 소포제 조성물을 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 탄소수 16 ~ 28의 고급 지방산 알코올 40 ~ 60 중량부, 스테아린산 4 ~ 6 중량부, 비이온계면활성제 40 ~ 70 중량부, 식물성 오일 30 ~ 60 중량부 및 파라핀 오일 20 ~ 30 중량부를 함유하는 소포제 조성물을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 소포제 조성물에 사용되는 고급 지방산 알코올은 라우릴알코올, 세틸알코올, 스테아릴알코올, 올레일알코올, 데실알코올, 도데실알코올 등이 있으며, 이들의 고급 지방산 알코올은 1종을 단독으로 사용할 수 있고, 혹은 2종 이상을 조합해서 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명에 있어서 상기 비이온계면활성제는 본 발명의 소포제 조성물 성분을 물에 분산시키기 위해 사용하는 것으로, 일반적으로 공지된 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 소르비탄 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 프로필 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌프로필렌글리콜 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유 등에서 선택된 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용할 수 있다.

특히, 본 발명에서의 비이온계면활성제는 친유성 비이온계면활성제와 친수성 비이온계면활성제를 동시에 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 식물성 오일은 옥수수유, 대두유, 미강유, 피마자유, 코코넛 오일 등에서 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용할 수 있으며, 정제된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 소포제 조성물은 필요에 따라서 증점제나 방부제 등을 함유시킬 수도 있다. 상기 증점제는, 예를 들면, 카르복시메틸셀룰로오스, 카보풀, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 하이드록시프로필셀룰로오스 중에서 선택된 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용할 수 있으며, 방부제는 차아염소산나트륨, 소르빈산, 카바네이트계 중에서 선택된 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용할 수 있다. 이때, 첨가되는 증점제의 양은 0.1 ~ 0.5 중량부가 바람직하며, 방부제는 0.1 ~ 0.2 중량부로 첨가되는 것이 좋다.

이하, 실시 예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1.

2ℓ의 용기에 고급 지방산 알코올 NAFOL 22+(LINER ALCOHOLS C18-C28, Sasol사, 남아공) 50 중량부, 스테아릭산 4.3 중량부, 친수성 비이온계면활성제(NP-30) 20 중량부, 친유성 비이온계면활성제(글리세롤모노스테아레이트) 34 중량부, 파라핀 오일 30 중량부 및 피마자유 60 중량부를 투입하고 온도를 80 ~ 85℃로 승온하면서 교반하여 완전히 용해시킨 다음 50% 수산화나트륨 용액을 1.5 중량부와 40 ~ 50℃의 미온수 500 중량부를 온도를 유지하면서 2시간에 걸쳐 서서히 투입하였다.

투입이 완료되면 35℃로 냉각한 후 랩 호모게나이저(homogenizer)를 통과시 켜 물 140 중량부에 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 3 중량부 용해시킨 용액을 투입하고 방부제로서 카바네이트계를 1 중량부를 투입하여 30분간 교반하여 본 발명에 따른 소포제를 제조하였다.

실시예 2.

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 소포제를 제조하되, 고급 지방산 알코올 NAFOL 22+(LINER ALCOHOLS C18-C28, Sasol사, 남아공) 60 중량부, 스테아릭산 4.8 중량부 첨가하였다.

실시예 3.

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 소포제를 제조하되, 고급 지방산 알코올 NAFOL 22+(LINER ALCOHOLS C18-C28, Sasol사, 남아공) 40 중량부, 스테아릭산 4.1 중량부 첨가하였다.

실시예 4.

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 소포제를 제조하되, 증점제로 카보풀을 사용하였다.

비교예 1.

2ℓ의 용기에 고급 지방산 알코올 NAFOL 22+(LINER ALCOHOLS C18-C28, Sasol 사, 남아공) 50 중량부, 올레인산 4.3 중량부, 친수성 비이온계면활성제(NP-40) 20 중량부, 친유성 비이온계면활성제(글리세롤모노스테아레이트) 34 중량부, 파라핀 오일 30 중량부 및 피마자유 60 중량부를 투입하고 온도를 80 ~ 85℃로 승온하면서 교반하여 완전히 용해시킨 다음 50% 수산화나트륨 용액을 1.5 중량부와 40 ~ 50℃의 미온수 500 중량부를 온도를 유지하면서 2시간에 걸쳐 서서히 투입하였다.

투입이 완료되면 35℃로 냉각한 후 랩 호모게나이저를 통과시켜 물 140 중량부에 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 3 중량부 용해시킨 용액을 투입하고 방부제로서 카바네이트계를 1 중량부를 투입하여 30분간 교반하여 본 발명에 따른 소포제를 제조하였다.

비교예 2.

상기 비교예 1과 동일한 방법으로 소포제를 제조하되, 고급 지방산 알코올 NAFOL 22+(LINER ALCOHOLS C18-C28, Sasol사, 남아공) 60 중량부, 올레인산 4.8 중량부 첨가하였다.

비교예 3.

상기 비교예 1과 동일한 방법으로 소포제를 제조하되, 고급 지방산 알코올 NAFOL 22+(LINER ALCOHOLS C18-C28, Sasol사, 남아공) 40 중량부, 올레인산 4.1 중량부 첨가하였다.

비교예 4.

상기 비교예 1과 동일한 방법으로 소포제를 제조하되, 증점제로 카보풀을 사용하였다.

실험예 1.

상기 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 4에서 제조된 소포제에 대해, 하기와 같이 소포력 및 안정성을 측정하고, 그 결과는 표 1 내지 표 2에 나타내었다.

1-1. 소포력 측정

1) 측정장치(기구) 및 시약

가) 소포력 측정장치

나) 1ℓ 메스실린더, 1ℓ 비이커

다) 피펫, 저울, 스톱워치

라) 기포제 : Triton X-100(Sigma, 미국), 기포제 온도 : 25ㅁ1℃

2) 측정방법

깨끗한 1ℓ 메스실린더를 사용하여 Triton X-100 1% 용액 1,000㎖를 소포력 측정장치(도 1 참조)의 컬럼에 넣고, 펌프를 순환시켜 거품을 발생 시켰다. 거품 수위가 10㎝ 정도 올라오면 0.5% 소포제 용액 10㎖를 채취하여 스톱워치를 누름과 동시에 컬럼에 적가하였다. 거품이 없어지는 시간(파포력)을 체크하고(표 1 참조), 파포력 측정 후 10분간 경과 시간에 따른 거품의 억제 정도를 수면상단부의 평균 거품 수위의 눈금을 읽어 억포력(지속력)을 측정하였다(표 2 참조).

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
파포력 (초)	2.3	3	3.5	2.5	3.5	3.5	4	3

		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
억포력 (㎝)	10초	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
	5분	0.5	0.7	1.8	0.5	0.9	0.8	1.4	0.9
	10분	0.7	0.8	3.2	0.6	1.4	1.1	4.2	1.2

1-2. 안정성 측정

1) 측정장치 및 기구

가) 드라이오븐(제일과학주식회사, 한국)

나) 250㎖ 투명한 샘플병

다) 1㎜까지 측정 가능한 사무용 자

라) 점도계(DV-I+, Brookfield사, 미국)

2) 측정방법

오븐 온도를 43℃를 유지하도록 셋팅을 하고, 250㎖ 샘플병에 상기의 소포제를 일정량 담아 오븐에 4주간 보관하면서, 매주 1회 점도와 층분리를 관찰하였다. 관찰 결과 층 분리가 있으면 "이상 있음(-)", 층 분리가 없으면 "이상 없음(*)"으로 표기하는 것으로 하되, 층 분리가 3㎜ 이하인 경우에는 이상 없는 것으로 간주하였다.

구분	1일		1주		2주		3주		4주
	점도 (cps.)	층분리	점도 (cps.)	층분리	점도 (cps.)	층분리	점도 (cps.)	층분리	점도 (cps.)	층분리
실시예1	954	-	842	-	748	*	695	*	612	*
실시예2	1280	-	1345	-	1201	-	1147	-	894	*
실시예3	1145	-	1100	-	1128	-	1184	-	1169	-
실시예4	980	-	941	-	843	*	852	*	812	*
비교예1	901	-	587	-	425	*	451	*	410	*
비교예2	1120	-	1045	-	1021	-	945	-	821	*
비교예3	1204	-	1242	-	1078	-	887	*	810	*
비교예4	847	-	876	-	741	*	751	*	762	*

단, 상기에서 -는 이상 없음, *는 이상 있음을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 소포제의 소포력을 측정하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

Claims (7)

1. 탄소수 16 ~ 28의 고급 지방산 알코올 40 ~ 60 중량부, 스테아린산 4 ~ 6 중량부, 비이온계면활성제 40 ~ 70 중량부, 식물성 오일 30 ~ 60 중량부 및 파라핀 오일 20 ~ 30 중량부를 함유하는 소포제 조성물.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고급 지방산 알코올은 라우릴알코올, 세틸알코올, 스테아릴알코올, 올레일알코올, 데실알코올, 도데실알코올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용하는 것을 특징으로 하는 소포제 조성물.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 비이온계면활성제는 소르비탄 지방산 에스테르, 글리세린 지방산 에스테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 프로필 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌프로필렌글리콜 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용하는 것을 특징으로 하는 소포제 조성물.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 비이온계면활성제는 친유성 비이온계면활성제와 친수성 비이온계면활성제를 동시에 사용하는 것을 특징으로 하는 소포제 조성물.
5. 제 1항에 있어서,

   상기에 더하여 증점제, 방부제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소포제 조성물.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 증점제는 카르복시메틸셀룰로오스, 카보풀, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 하이드록시프로필셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용하는 것을 특징으로 하는 소포제 조성물.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 방부제는 차아염소산나트륨, 소르빈산, 카바네이트계 중에서 선택된 1종 이상을 단독 또는 병행하여 사용하는 것을 특징으로 하는 소포제 조성물.

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