합성세제

(1)합성세제의 발달

1.합성세제 : 비누와의 합성계면활성제를 주성분으로 하고 여기에 세탁효과를 올리고, 세제를 사용하기 편하도록 여러 가지 조제를 배합하여 만든 세제이다.

2. 합성세제의 시초 : 제1차 세계대전 때 독일이 나프탈렌으로부터 세제를 개발하여 사용하였다.

3. 20C : 2차 세계대전 중 독일에서 인조석유를 원료로 사용하여 만든 알칸술폰산나트륨을 주성분으로 한 본격적인 합성세제를 개발하였다.

4. 합성세제의 특정

1)물에 잘 용해된다.

2)칼슘이나 마그네슘 이온과 비누와 같은 심한 침전이 생기지 않아서 경수에도 사용할 수 있다.

3)해수, 산성, 알칼리성에서도 사용할 수 있다.

4)거품이 잘 생기면 침투력, 세척력이 우수하다.

5)원료가 석유화학 제품으로 값싸고 거의 제한을 받지 않는다.

6)원료인 계면활성제가 중성이므로 중성세제를 만들 수 있다.

(2)합성세제의 활성분

1.알킬벤젠술폰산 나트륨(ABS와 LAS)

 1)ABS세제

·2차대전 후 널리 사용된 초기 합성세제 활성분으로 알킬벤젠술폰산나트륨염을 사용한 세제

·ABS세제의 문제점 : 재래의 비누는 생분해가 잘 되는데 ABS세제는 미생물에 의해 잘 분해되지 않아 환경오염을 일으킨다.

·ABS세제가 미생물에 의해 분해되지 않는 이유 : 알킬벤젠의 알킬기, 즉 도데실기가 비누처럼 직쇄상이 아니고 측쇄를 가졌기 때문이다.

 2) LAS 세제 : 벤젠에 결합된 알킬기로 직쇄상 알킬기를 사용하면 이러한 공해를 방지할 수 있다. 이와같은 직쇄상 알킬기를 가진 계면활성제를 LAS라고 부른다.

 3) 연성세제와 경성세제

·연성세제(소프트형) : 비누나 LAS와 같이 미생물에 의해 분해되기 쉬운 활성분을 사용한 세제

·경성세제(하드형) : ABS와 같이 생분해되기 어려워 환경오염을 일으키는 세제

2. 알칸술폰산염(SAS)

 1) 여러 가지 성질이 ABS와 비슷하여 대전후 보다 경제적인 ABS로 대체되었다.

 2) LAS에 비해 생분해성이 좋고, AS보다 수용성·기포성·수용액에서의 안정성이 좋다.

3. 고급알코올황산에스테르염(AS)

 1) 1930년대에 이미 고급알코올황산에스테르염이 중성세제의 원료로 사용되었다.

 2) 세탁용 세제로는 대부분 나트륨염이 사용되나 트리에탄올아민염은 세척성은 나트륨염에 뒤지지만 기포성이 좋고, 낮은 온도에서는 투명하여 샴푸 등의 원료가 된다.

 3) 고급알코올황산에스테르염 세제의 특성

·내경수성도 좋고 산성, 알칼리성에서도 사용할 수 있으며 생분해성이 비누와 대등한 완전한 연성세제이다.
·세척력이 다소 뒤지지만 탈지력이 적어서 섬유, 특히 동물성 섬유의 우아한 품성을 해지지 않는다.

·가격이 다른 세제에 비하여 비싸지만 양모, 견섬유를 위시한 고급직물용 중성세제, 샴푸, 치약 그리고 부엌용 세제에 상당량이 사용된다.

4. 고급알코올의 옥시에텔렌 부가물의 황산에스테르염(AES)

 1) AES는 AS에 비해 수용성이 좋고 내경수성도 계면활성제 중에서 가장 좋다.

 2) 액체세제와 인산염의 사용이 제한되는 곳에서 세제의 활성분으로 사용된다.

5. 알파올레핀술폰산나트륨(AOS)

 1) LAS에 비해 세척성, 내경수성, 생분해성이 좋고 피부에 대한 자극성이 적어서 액체세제와 무인산 세제의 활성분으로 점차 많이 이용되고 있다.

 2) 효소세제의 활성분으로 주목되고 있다.

6. 메틸에스테르술폰산염(MES)

 1) 최근 세제의 활성분으로 주목받고 있는 계면활성제이다.

 2) MES는 내경수성이 좋고 세척력이 대단히 좋아서 LAS보다 적은 양으로 동등한 세척력을 나타내며, 생분해성도 다른 계면활성제보다 좋다.

7. 고급알코올 및 알킬페놀의 폴리옥시에틸렌에트르(AE와 APE)

 1) 고급알코올 또는 알킬페놀에 옥시에틸렌을 부가시킨 비이온 계면활성제이다,

 2) 비이온 계면활성제는 거품의 발생이 적고, 경수의 영향을 적게 받으면서 세척효과가 좋아서 중성세제, 액체세제에 활성분으로 사용된다.

8. 지방산의 알킬올아미드와 산화아민

 1) 지방산과 디에탄올아민을 1 : 2 몰비로 축합한 것은 물에 잘 녹고 세제에 배합하여 주면 거품 안정성이 좋아지고 피부를 보호하며 액체세제의 점도를 증가시켜 액체세제, 샴푸 등에 사용된다.

 2) 산화아민 : 알킬올아미드의 1/3양으로도 좋은 효과를 얻을 수 있어 부엌용 세제, 샴푸 등에 사용된다.

(3) 합성세제의 조제

1. 조제

 1) 합성세제는 20~30% 정도의 계면활성제와 세척효과를 올리고, 세제를 사용하기 편리하도록 하는 여러가지 다른 약제가 배합된다.

 2) 조제의 특성

·계면활성제를 적당히 희석하여 계량하여 사용하기에 편리하도록 한다.

·분말세제가 덩어리가 되는 것을 방지하고, 경수를 연화한다.

·알칼리를 보충하여 주고, 재오염을 방지하는 등 활성분인 계면활성제의 작용을 도와 세척효과를 향상시키는 역할을 한다.

 3) 조제 : 합성세제에 첨가되어 세척을 돕고, 세제의 품성을 높이는 물질.

2. 황산나트륨(망초)

 1) 황산나트륨은 ABS, LAS, AS 등 계면활성제를 합성할 때 과잉으로 사용한 황산을 알칼리로 중화할 때 생성되어 상당량이 자연히 세제에 혼입된다.

 2) 특성 : 황산나트륨이 세제에 첨가되면 계면장력이 저하되고 계면활성제의 임계미셀농도를 저하시키므로 저농도에서 세척효과를 발휘하고 중성염은 오구의 분산을 도와주며, 계면활성제가 섬유에 흡착되는 양을 증가시키고 값이 싸다.

3. 인산나트륨

 1) 세제의 조제로 가장 많이 사용되었던 것은 트리폴리인산나트륨이다,

 2) 특성

·알칼리성이 그리 크지 않고 좋은 완충작용을 가지고 있어 섬유를 유지하여 주고, 경수를 효과적으로 연화한다.

·오구의 분산을 돕고 재오염을 방지한다.

·트리폴리인산염은 보관 중 가루가 덩어리가 되어 굳어지는 것을 방지한다.

 3) 최근 호수, 내해 등에 인산염의 농도가 높아져 사용을 규제하고 있다(부영양화).

4. 제올라이트

 1) 제올라이트는 경수를 연화하여 세척력을 향상시키지만 인산나트륨과 달리 불용성이어서 세탁물에 부착되거나 하수에서 침착될 염려가 있다(인산염 대신 세제에 첨가).

 2) 알칼리성이며, 세척력이 트리폴리인산나트륨에 미치지 못한다.

 3) 종래의 합성세제의 문제점이었던 부영양화를 해결하고자 하여 널리 사용되고 있다,

5. 탄산나트륨

 1) 경수를 연화하고, 알칼리의 완충작용이 우수하여 합성세제의 알칼리 조제로 사용되었다.

 2) 인산염 사용이 규제된 미국·캐나다에서 인산염을 대체하여 사용되나 알칼리성이 너무 크고 손을 거칠게 하고, 알칼리에 약한 섬유를 상하게 할 우려가 있다.

6. 규산나트륨

 1) 알칼리 완충제로서 합성세제뿐만 아니라 비누에도 많이 사용된다.

 2) 경수를 연화하는 능력은 오구의 분산제 역할을 하여 효과적으로 세탁작용을 도와준다.

 3) 금속의 부식을 방지한다.

7. 세스퀴탄산나트륨과 붕산나트륨

 1) 세스퀴탄산나트륨 : 알칼리성이 탄산나트륨이나 규산나트륨보다 약해서 다목적 세제와 같은 약한 알칼리성 가정용 세제에 적합한 알칼리 조제이다,

 2) 붕산 나트륨 : 비누, 합성세제, 샴푸 등의 조제로 쓰인다.

8. NTA와 EDTA, 구연산나트륨

 1) 우수한 금속이온 봉쇄제로 경수를 효과적으로 연화하여 Ca++, "Mg++이 세탁을 방해하는 것을 방지한다.

 2) 오구의 분산을 도와 세탁효과를 도와준다.

9. 재오염방지제 : 친수성 고분자화합물으 세제에 배합하면 오구의 분산을 안정화시키고 섬유와의 재결합을 방지하여 세척효과를 향상시킨다.

 1) CMC(카르복시메틸 셀룰로오스)

·셀룰로오스와 염화초산을 반응시키고 알칼리로 중화하여 얻는 것이다.

·CMC는 친수성 교질로서 소수성 오구의 표면에 흡착돠ㅣ어 보호교질의 역할을 한다.

·이탈된 오구와 섬유 표면에 CMC 흡착되어 CMC의 음하전에 의해 서로 접근하면 반발력이 생겨 재부착을 방지한다.

 2) 비이온성 셀룰로오스에테르와 PVP : 셀룰로오스 섬유, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴 등에 대해 좋은 재오염 방지 효과를 나타낸다.

10. 형광증백제

 1) 형광증백제에는 셀룰로오스 섬유용과 나일론 및 양모용이 있으며 일반적으로 알칼리세제에는 셀룰로오스 섬유용이 사용된다.

 2) 형광증백제는 자외선을 흡수하고 파장이 짧은 청색계의 가시광선을 복사하므로 더욱 희고 밝게 보이게 한다.

11. 효소

 1)세제에 이용될 수 있는 효th

·아밀라아제 : 전분을 분하하여 수용성 당으로 만드는 효소로 섬유공업에서 발호제로 사용된다. 부엌용 세제에 전분의 용해제거를 촉진하기 위하여 첨가되기도 한다.

·리파아제 : 오랜 착용과 세탁의 반복에서 옷에 남는 지방오구의 양을 줄일 수 있고 찌든 기름 오구의 제거에 도움을 주어 황변을 방지해 준다.

·프로테아제 : 불영성 단백질 오구의 제거에 작용

 2) 효소에 의한 세탁의 조건

·pH : 보통 세제에 배합되는 것은 알칼리성(pH 9~11)에서 활성이 좋은 효소가 선택된다.

·온도 : 프로테아제의 작용이 가장 활발한 온도는 55℃ 내외이며, 리파아제는 60℃ 이상에서도 활성을 잃어버린다.

·계면활성제 : AOS 또는 AES에서 효소의 활성이 좋다.

12. 표백제

 1) 표백제는 백색세탁물을 표백작용에 의해 더욱 희게 하고, 다른 오구의 제거도 도와준다.

 2) 분말세제에 첨가되는 표백제 : 과붕산나트륨이나 과탄산나트륨이 주로 쓰인다.

 3) 50℃ 이상의 높은 온도에서 효과적이다.