1. 계면활성제
1-1. 정의 및 범위
(1) 정의
계면활성제를 임의적으로 정의하기는 곤란하나 그 물질의 계면에 모이기 쉬운 성질을 가지고 그 물질간의 계면의 성질을 현저히 변화시키는 물질이라는 것이 가장 적당한 정의로 받아들여지고 있다. 이처럼 계면활성제는 이러한 계면에 소량 존재해 그 계면의 고유한 물성을 크게 변화시킴으로써 용도에 적합한 작용, 즉 습윤, 유화, 분산, 발포, 세정, 윤활, 소포 등의 기능을 부여하는 정밀화학제품이다.
(2) 범위
계면활성제공업을 기술별로 분류하면 기초원료 제조기술과 중간 체 제조기술 및 응용기술 등 크게 세가지로 구분할 수 있다. 우선 기초원 료 제조기술은 동·식물 유지나 석유화학공업을 이용한 fatty acid, fatty alcohol, linear alkylbenzene, α-olefin, nonylphenol 등을 제조하는 기술을 말한다. 이들은 대규모 장치산업으로 계면활성제 산업으로 분류되기 보다 는 화학공업으로 분류되며, 국내 전체적인 화학공업의 규모에 따라 발전정 도가 달라진다.
중간체 제조기술은 이들 기초원료를 이용해 각종 반응공정을 거쳐 소량, 다품종의 유도체를 제조하는 기술로 일반적으로 계면활성제 제조기술이라 함은 이와 같은 중간체 제조기술을 말한다. 국내에서는 일부 반응공정 (sulfonation, sulfa-tion, ethoxylation 등)은 국산화되어 있으나 amidation 등 국산화시켜야 할 기술이 아직 남아 있다. 또한 응용기술은 제조된 각종 소량다품종의 중간체를 적절히 배합해 용도별로 최종제품을 제조하는 배합 기술로 많은 노하우를 포함하고 있어 국내에서 기술개발이 가장 낙후된 부분이며, 시급히 기술개발이 이루어져야 할 것으로 분석된다.
(3) 특징
계면활성제공업은 크게 세제분야와 공업용분야로 나눌 수 있다. 세제분야의 계면활성제는 기초원료를 사용해 단순한 화학공정을 거쳐 생산되는 비교적 대규모 생산체계를 갖고 있다. 그러나 공업용분야의 계면활성제의 경우, 소량다품종의 각종 계면활성제 중간체를 적절히 배합하는 응용 기술이 핵심으로 소량 생산체계의 지식집약형 기술중심 공업이다.
이러한 점은 첨가제산업에서도 유사하다. 첨가제 역시 단일물질 첨가제와 혼합물질 첨가제로 크게 나눌 수 있으며, 단일물질 첨가제는 세제와 마찬가지로 화학적 제조공정에 의해 쉽게 제조할 수 있다. 그러나 복합물질 첨 가제는 여러 종류의 첨가제가 용도에 맞추어 배합되어 있는 것으로 이것 역시 응용기술이 핵심인 지식집약형, 기술중심공업이다. 이들 공업용 계면 활성제나 복합물질 첨가제의 공통적인 특징은 소량다품종이면서 소량첨가 제에 의해 최종 제품품질에 많은 영향을 미치고 응용범위가 타 정밀화학산 업에 비해 넓다는 점을 들 수 있다.
반면, 많은 노하우를 갖고 있어 기술개발이 어렵고 기술개발을 위해서는 많은 경험과 지식의 축적이 선행되어야 한다. 또한 국내의 기술수준이 선진국에 비해 낙후되어 있는 분야도 이 응용기술로써 앞으로 중점적인 기술 개발이 요구되는 분야다. 즉, 계면활성제공업은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
① 소량다품종 생산업종이다.
② 소량첨가로 최종제품의 품질에 큰 영향을 미친다.
③ 응용범위가 넓다.
④ 시설투자가 적은 지식집약형 기술중심공업이다.
⑤ 형상으로는 액체, 고체, 호상, 분말, 유상, 입상이 있다.
⑥ 국내 대부분의 품종은 경쟁이 치열하다.
1-2. 계면활성제 분류
계면활성제를 분류하는 방법은 화학구조별, 합성방법별, 성능별, 용도별, 주 요 원료별 등이 있다. 현재 실용상 가장 보편적으로 사용되고 있는 분류방 법은 계면활성제가 수용액에서 계면활성을 나타내는 부분의 성질(친수성기 의 이온해리의 성질)에 따른 분류다. 물에 계면활성제를 용해시킬 경우, 친 유부가 -로 이온해리하는 것(음이온 계면활성제), +로 해리하는 것(양이온 계면활성제), 물의 수소이온 농도에 따라 +로도 -로도 해리하는 것(양성 계면활성제) 및 이온해리하지 않는 것(비이온 계면활성제)으로 분류된다.
(1) 음이온 계면활성제
음이온 계면활성제는 종래 가장 많이 이용되어 왔기 때문에 그 종류가 매 우 많다. 음이온 계면활성제는 수용액 중에서 이온해리하여 음이온 부분이 계면활성을 나타내는 활성제다. 음이온 계면활성제의 친수기로 가장 중요 하며, 많은 제품에 존재하는 것은 카르복시산, 황산에스테르, 설폰산의 3종 류인데 대개는 이들을 가용성염으로 사용하고 있다. 이들 중에는 내경수성, 내가수분해성, 내염석성 등의 안정성이 가장 저조한 것은 카르복시산염(비 누)이며, 가장 우수한 것은 설폰산염이고 황산에스테르염은 중간의 위치를 차지하고 있다.
<카르복시산염>
① 고급지방산 알칼리염(비누) ② N-아크릴아미노산염 ③ 알킬에테르 카본산염 ④ 아실화펩티트
<설폰산염>
① 알킬설폰산염 ② 알킬벤젠 및 알킬아미노산염 ③ 알킬나프탈렌 설폰산염 ④ 설포호박산염
<황산에스테르염>
① 황산화유 ② 알킬황산염 ③ 알킬에테르황산염 ④ 알킬아릴에테르황산염 ⑤알킬아미드황산염
<인산에스테르염>
① 알킬인산염 ② 알킬에테르인산염 ③ 알킬아릴에테르인산염
(2) 양이온 계면활성제 양이온 계면활성제는 수용액 중에서 이온해리하여 양이온으로 되는 부분이 계면활성을 나타내는 활성제다. 보통 역성비누 또 는 양성비누라고 하는 양이온 계면활성제는 소수기는 음이온 계면활성제와 같이 종류는 많으나 친수기로서는 조염하여 얻은 1~3차 아민을 함유하는 단순한 아민염과 4차 암모늄염이 대부분이며, 여기에 극히 소수인 포스포 늄염, 설포늄염 등 이른바 오늄화합물이라고 불리는 것들이 포함되어 있다.
<지방족아민염 및 그 4급암모늄염>
① 제1급아민염 ② 제2급아민염 ③ 제3급아민염 ④ 4급암모늄염
<방향족 4급암모늄염>
<복소환 4급암모늄염>
(3) 양성 계면활성제
양성 계면활성제는 양이온성과 관능기와 음이온성 관능기를 하나 또는 그 이상 동시에 가지고 있는 활성아제로 친수성기의 음이온 활성기에 의한 분류법과 화합구조에 의한 분류방법이 있다.
<친수성기의 음이온 활성기에 의한 분류>
① 키본산형 ② 설폰산형 ③ 황산에스테르형 ④ 인산형 ⑤ 인산에스테르형
<화학구조에 의한 분류>
① 베타인계 ② 이미다졸린계 ③ β-알라닌계 ④ α-아미노계
(4) 비이온 계면활성제
수용액에서 이온으로 해리하는 기를 가지고 있지 않는 계면활성제로서 -OH기를 갖고 있다. 비교적 친수성은 작지만 분자내에 에스테르, 산아미드, 에테르결합을 갖고 있다.
<에테르형>
① 알킬 및 알킬아릴폴리옥시에틸렌에테르 ② 알킬아릴포름알데히드축합 폴리옥시에틸렌에테르 ③ 폴리옥시프로필렌을 친유기로 하는 블록폴리머
<에스테르에테르형>
① 글리세린에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르 ② 솔비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르 ③ 솔비톨 에스테르의 폴리옥시에틸렌에테르
<에스테르형>
① 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르 ② 글리세린에스테르 ③ 솔비탄에스테르 ④ 프로필렌글리콜에스테르 ⑤ 슈가에스테르
<함질소형>
① 지방산알카놀아미드 ② 폴리옥시에틸렌지방산아미드 ③폴리옥시에틸렌 알킬아민 ④ 아민옥사이드
(5) 기타
예전부터 이용되어온 전형적인 바이오서펙턴트(biosurfactant)로는 라놀린, 레시틴, 사포닌 및 담즙산 등이 있다. 생물공학의 진보에 따라 미생물공업 공정으로부터 계면활성제 물질의 생산이 가능하게 되었다. 바이오서펙턴트 는 생분해성과 저독성이라는 측면에서 새로운 계면활성 물질로서 주목받고 있다. 텔로머형 계면활성제는 일반 고분자 계면활성제의 특성과 저분자 계면활성제의 특성을 갖고 있으며, 합성이 간단하고 구조결정도 용이하다.
불소 계면활성제는 극히 저농도에서 계면활성을 가지며, 종래의 탄화수소 계 계면활성제에서는 얻을 수 없는 특성을 갖고 있기 때문에 가격이 비싼 데도 불구하고 성형재로서의 불소수지, 의약, 농약 등에 사용되고있다. 실리콘 계면활성제는 -(SiMe2O)n-, -(SiMe2-CH2)n-, -(SiMe2)n의 3가지이다. 이 중에서 실용화되고 있는 것은 폴리실록산계에 한정되어 있다. 가격이 싼 디클로디메틸실란으로부터 용이하게 합성되며, 표면활성도 우수하고 화학적 안정성도 좋다.
2. 계면활성제의 용도별 응용현황
2-1. 섬유공업
섬유공업에서 계면활성제의 응용은 역사적으로도 상당히 오래된 것으로 가 장 많은 부문에서 응용되고 있다. 섬유의 방사, 방적, 공정에서 사용되는 방사, 방적유제를 위시하여 직물의 염색가공시에 사용되는 호발, 정련, 표백조제, 염색조제, 날염조제, 가공조제 등이 있으며, 이러한 조제들이 섬유 의 소재, 가공조건요구 기능에 따라 세분화되어 사용되고 있다.
2-2. 농약공업(비료공업 포함)
농업에도 계면활성제가 사용되고 있으며, 농약에 관한 것과 비료에 사용되는 것이 대부분이다. 농약으로는 살충제, 살균제, 제초제, 살균소독제, 성장 조정제 등이 있으며, 이 중 살충제 용도가 많으며, 재배용 농약이 약 50% 이며 과수, 채소용 농약 등도 증가하고 있다. 이러한 농약에 대한 계면활성제의 역할은 대부분 보조적인 것으로 유화분산제, 전착제, 습윤·침투제, 고착제 등이 사용되고 있다.
농약에 이용되는 용제로는 자일렌, 솔벤트나프타, 케로신 등이 있으며, 유화분산제 음이온계로는 각종 석검류, 알킬벤젠설폰산 금속염 또는 아민염, 알킬설페이트, 나프탈린설폰산염, 리그린설폰산염 등이 있으며, 비이온계는 고급알콜, 알킬페놀, 알킬아민 등에 산화에틸렌을 부가 중합한 것으로 Span, Tween형의 활성제, 기타 각종 고분자계의 활성제가 있다.
계면활성제의 비료공업 이용에 대해 응고방지에 이용하는 경우가 가장 많으며, 기타 제조공정의 합리화, 제품의 품질향상 등의 목적으로 이용된다. 비료의 크래킹현상은 저장기간중 대기의 습도변화에 의한 것이지만 적당한 계면활성제를 가하면 결정사이에 만들어진 액체가교의 용적을 현저히 감소 시켜 크래킹을 방지할 수 있다. 이에 사용되는 계면활성제로는 알킬아릴설 포네이트소다염, 고급알콜의 황산에스테르염, 알킬아민황산염 등이 이용된다. 화학비료, 과인산석회 제조에 대해 0.01~.0.05%정도의 알킬아릴설포네이트, 고급알콜설페이트 등의 음이온 계면활성제 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 알킬아릴에테르 등의 비이온 계면활성제를 첨가하면 고체입자가 액체에 의한 습윤이 용이하게 되고, 반응이 신속히 진행, 완료되어 제품의 품질 향상을 가져온다.
2-3. Drycleaning공업
Drycleaning은 휘발성 용제, Trichloroethylene 등 휘발되기 쉬운 용제를 사용해 의복의 오염을 세정하는 방법이며, 19세기 프랑스에서 시작됐다. 용제는 단독으로 유성의 오염을 제거하는 작용이 있기 때문에 수중의 세정에 비해 세정효과가 약하다. 그후 기계작용 및 세정제의 병용 등으로 개량을 통해 지금은 Charge system이 이용되고 있다. Charge system은 일정량의 세제와 물을 Tarpen과 같은 용제에 가용화된 액을 만들어 세정을 개시하고 세정의 회수에 따라 세제 및 물의 농도가 저하된 경우 적당량의 물 및 세제를 보충하는 세정방식이 있다. Charge system에 사용되는 세제는 Charge soap라 부르며, 주성분인 음이온 계면활성제 및 비이온 계면활성제 또는 그 양쪽 것으로 석검, 석유계 설폰산염, 알킬벤젠설폰산염 등이다. 모두 친수성이 크기 때문에 단독으로 사용하지 않고 비이온 계면활성제 또는 Coupling제와 혼합해 유용성으로 사용한다. 비이온 계면활성제로는 Polyoxyethylene alkyl ether, Polyoxyethylene alkyl phenyl ether, Alkylolamide 등이 사용되며, Coupling효과와 물과의 융화 의미에서 지방산의 Sorbitan ester 등이 배합된다.
2-4. 식품공업
식품공업용의 계면활성제는 식품첨가물 중에서 유화제로 일괄되고 있으며, 화학적 합성제품의 유화제에 대해서는 식품에 유화, 분산, 침투, 세정, 기포, 소포, 이형 등의 목적으로 사용하는 첨가물 및 그 제제로써는 글리세린 지방산에스테르, Sucrose지방산에스테르, Sorbitaan지방산에스테르, Stearyol황산에스테르, Propylene글리콜지방산에스테르의 5종이 있다. 또한 화학적 합성품 이외의 식품첨가물 리스트로는 엔쥬saponin, 키라야추출물, 효소처리lecithin, 효소분해lecithin, 스핀고지질, 식물sterol, 대두saponin, 토 마토당지질, 동물성sterol, Sugar추출물, Lecithin(식물lecithin, 계란lecithin, 분별 lecithin)화학적 합성품 이외의 식품첨가물은 통상 천연첨가물이며, 소비자의 동향에 따라 증가하며, 종래의 식품첨가물 규제외에 있기 때문에 실제 조사로는 1000품목이 list up되고 있다. 표시에 대해서는 합성첨가물, 천연첨가물과 더불어 동시에 행하는 것을 원칙으로 하고 있다.
2-5. 제지·펄프공업
계면활성제는 제지공업에서도 중요한 조제의 일종으로 종이 총 생산량의 0.05%의 계면활성제가 소비되고 있다. 펄프 및 제지공업에 있어서 계면활성제의 이용은 피치트러블 방지를 목적으로 한 정제공정에 의한 응용이 주 이지만 그 외에도 증해균일화, 고지의 회수, 펠트세정, 가공, 소포 등에도 중요한 역할을 한다. 증해공정에 있어 계면활성제 응용은 증해액의 침투를 도와 증해시간의 단축, 미증해부분의 감소, 펄프품질향상의 역할 등 잇점을 고려해 많은 연구가 행해지고 있다. 아황산증해에 ABS산 SODA가 효과가 있다고 하지만 그다지 효과가 없는 것으로 나타났으며, 계면활성제의 작용 기구는 단순한 습윤, 침투만이 아닌 여러가지 복잡한 요소가 고려되고 있다. Kraft법, Soda법의 Alkali증해에서는 직접 피치트러블은 일어나지 않지 만 용수중의 중금속에 의한 불용성 금속석검의 응집방지에 계면활성제가 효과가 있다.
증해공정에서 사용되는 계면활성제는 약액과 고온에 견딜 수 있는 것이어야만 한다. 현재 펄프공업에 사용되는 계면활성제는 주로 정제공정에서 사용된다. 정제시 탈수지에 효과가 있어 목재의 숙성, 탈리그닌에 이산화염소의 사용, 알카리추출에 계면활성제의 병용 등이 고려되고 있다. 계면활성제에는 에테르형 비이온 계면활성제의 EO함량이 68~76%인 것이 최고로 효과가 좋다. 표백용에서는 침투성이 있는 계면활성제는 표백의 균일화, 피치 의 석출방지에 유효하고 sodium polycarbonate, 규산염, EDTA 등의 금속 이온 봉쇄제와 같이 과산화물의 급격한 분해를 방지한다. 이 목적으로 아니온, 비이온 계면활성제가 0.03~0.05% 사용된다. 또한 펄프수세(水洗)에도 ABS산 Soda, Polyoxyethylene Nonylphenylether(EO 10~ 12mol부가)가 효 과있다.
최근 산림자원의 고갈에 따라 고지의 회수사용이 증대되고 있다. 고지원료 에는 고신문, 단boaard, 잡지, 무선별고지 등이 있고 회수된 것은 판지의 라이나 등 기타 용도로 사용된다. 고지처리는 한번 고해 조정된 종이와 고 해된 것을 재사용하는 것으로 고지의 집하가 크게 변하고 인쇄잉크 등의 불순물의 제거도 어렵다. 탈잉크의 일반적인 방법에는 크게 세정법, 부유법이 있고 약제로는 계면활성제, NaOH, 과산화수소, 규산소다 등을 사용하며 슬러리에 기포제, 포집제를 가해 Flotation장치로 잉크 및 기타 이물질을 제거해 농축함으로써 재생 펄프를 얻는다.
증해, 표백정제를 끝낸 펄프는 그대로 종이를 제조하는 것으로 부적당해 고해에 의해 종이의 평활성, 인쇄적성 또는 건습강도를 올리기 위해 충진제, 사이즈제, 합성수지, 라텍스, 염료 등의 첨가가 행해지고 있다. 계면활 성제는 보통 사이즈효과에 악영향이 있지만 종이 Towel 및 박엽지에 흡수 성 및 우아한 촉감을 목적으로 합성수지의 에멀젼과 같은 특수 사이즈유화 제 및 흡착 향상용 조제가 사용되고 있다. 이상의 공정을 마친 紙料는 초지기로 이송되어 여수성의 금망위에서 물을 분리해 압축, 건조되어 종이가 된다. wire이전에서 stock에 가해진 계면활성제는 소량으로 종이의 기계적 성질을 향상하지만 고농도로써 악영향이 있다. 계면활성제는 여수성에 영 향을 미친다. 소포제는 제지공업의 각단계에서 사용되지만 지합(formation) 을 나쁘게 하는 기포를 방지하기 위해 wire직전에 사용하는 것이 유효하고 스크린 또는 팬펌프에 가해 wire상에 분무한다. 사용량은 0.1%이하로 지질 에 악영향은 없다. 제지공업에 사용되는 계면활성제의 30%는 소포제로, 그 성분은 다가알콜, 지방산에스테르, PO와 EO Block Polymer형 고분자 계면 활성제, 고급 알콜, 파라핀, 실리콘 등이 사용되고 있다. 펠트세정에는 솔벤트, 산, 알카리 등과 함께 Nonion, Anion 계면활성제가 주로 사용되고 있다. 양질의 인쇄용지 및 서적용지 등은 종이면에 인쇄적성, 광택, 색채, 내 수성, 강도 등을 위해 추지후에 도포가공을 하고 있다. 코팅원료는 주로 안료와 접착제를 혼합해 사용하고 있으며, Machine Coating을 행하고 도공제는 고농도, 저점도로 적당한 유동성이 요구된다. 이 영역에서 중요한 계면 활성제는 유화제, 분산제, 점도조정제로서 Oleic acid석검, 알킬페닐형 Nonion계면활성제가 이용되고 이밖에 무기인산염, Stearic산 Ca(윤활제), Tributylphosphate 등도 사용되고 있다. 용해 펄프에는 부상방지 및 Viscose용의 투명성, 여과성을 향상시킬 목적으로 펄프sheet에 계면활성제 첨가가 행해지고 있다. 그외에 셀로판의 밀착방지, 대전방지, 충전제의 고 착성 행상 등 종이, 펄프공업에 의한 계면활성제의 응용분야는 더욱 발전 해 나갈 것으로 기대된다.
2-6. 금속·기계공업
금속·기계공업에 있어 계면활성제의 이용은 활성제의 발전으로 광범위해 지고 신기술의 개발로 새로운 분야의 이용이 기대되고 있다. 표면세정, 방 청, 가공으로 분류할 수 있다. 표면세정은 금속표면을 청정하는 것으로 활 성제로 이용되는 것은 화학세정법이며 침적법, 스프레이법, 기상법, 증기법, 전해법, 초음파법 등이 있고 적용되는 세정제로는 산세정제, 알카리세정제, 용제, 유화용제 등이 있다. 무기질 오염세정에는 염산, 황산, 인산, 질산 등 의 무기산을 사용한 산세정이 적당하다. 작업법에는 침적, 스프레이, 전해 등의 방법이 있으며, 산 세정시 발생되는 트러블(침식, 수소취하, 표면변색 등)을 방지하기 위해 억제제가 사용되고 있다. 스프레이, 전해, 초음파 등 액의 교반이 심해 사용하는 활성제는 저발포성이어야 한다. 이것으로는 PO-EO Block Copolymer, Formaline 축합 Naphtalene sulfon산염이 좋다. 특히, 중질의 오염 및 이동 곤란한 대형 구조물의 세정 및 고급재질, 정밀 기계 등의 세정에는 용제가 효과가 있다.
등·경유, 염소화 용제, 오렌지오일 등의 용제 단독으로는 어느정도 오염은 용해하지만 많은 오염층에는 침투가 어려워 재오염의 문제가 있어 활성제를 배합한 유화용제가 많이 사용된다. 금속재료 특히, 철강재료 취급시 방청이 문제되고 있다. 방청유의 사용이 가장 간단한 방지법으로 된다. 실제 적으로 규격품만으로는 현상에 적합하지 않은 경우도 많아 속건성 방청유, 유화성 방청유 등도 출현하고 또한 동·아연 등의 특수 금속용 방청유도 사용되고 있다. 방청제는 광유+활성제의 형태로서 일반적으로 활성제는 유용성인 것, 적당히 큰 극성기를 가진 것, 열안정성 등이 좋은 것 등이 필요하다. 절삭유는 유성과 가용성의 두 종류가 있으며, 유성 절삭유로는 극압 성, 유성을 향상하기 위해 S, P, CL 등의 화합물을 기초유에 배합한다. 가용성 절삭유로는 기초유의 유화가 주로 설폰산염, 글리콜, 비이온 계면활성 제 등의 유화제가 배합된다. 유화성 압연유의 조성은 윤활유, 석탄, 양모지 Soda석검, 탈크 등이 배합되어 있다.
2-7. 광업
석유, 석탄이외의 광업에 의한 활성제의 응용으로는 부유선광이 첫째로 응 집제, 분진방지제 등도 대상으로 된다. 부유선광으로는 기초제와 포집제가 병용되고 있다. 저농도로서 적당히 기포를 형성해 부유조내에는 안정, 조외 에는 용이한 발포가 필요해 저가격적인 것이 요구된다. 기포제로써는 Pine Oil, C5~C8의 알콜 등 비이온 계면활성제가 이용된다. 친수성인 광물표면 을 소수성으로 하여 부유선광의 기포에 광물이 부착하기 쉽도록 한 약제를 포집제라고 한다. 포집제에는 Alkyl dithiophosphate oleic산 석검 같은 음 이온 계면활성제가 황화광물의 처리에 이용되어, 최근에는 산화광물의 처리에 카치온 활성제가 주로 사용된다. 선광, 선탄공정 및 용수폐수처리 공정에서 현탁액의 고체, 액체의 분리는 중요한 공정의 하나로 생각된다. 이 것의 분리는 기계적 조작으로 해결되고 있지만 콜로이드 및 콜로이드에 가까운 미립자의 현탁액으로 되면 기계능력에도 한도가 있고 활성제를 사용 해 현탁액을 응축시키는 것이 고려되고 있다. 이러한 분야에는 모노올레핀 계 중합체, 비닐 및 아크릴계 중합체 같은 고분자 화합물이 주로 이용되고 지방산 석검(C12~C18), 아민초산염(C12~C18)계 제4급암모늄염, 알긴산소다 가 적당하고 CMC, 젤라틴 등의 고분자물을 이용해 응결제로 작용한다.
2-8. 화장품공업
최근 문화생활 향상에 따라 화장품의 사용층 및 수요량이 증가해 제품의 종류도 다품종, 다양화되고 있다. 새로운 계면활성제의 출현에 의해 종래 여러형태의 화장품이 계속 개발되고 있다. 화장품공업에서 계면활성제 품질로써 요구되고 있는 사항은 색이 담색으로 된 것, 무취이어야 하는 것, 안정성이 좋은 것, 피부위생학상 독성 및 자극성이 없는 것으로써 계면활 성제 단독 뿐만 아니라 최종 화장품에 대해서도 엄밀히 시험하는 것이 필요하다. 여기에 사용되는 계면활성제로는 Anion계면활성제로써 오랜동안 화장품에 사용되고 있는 것은 석검이다. 석검은 세정제 및 기포제로써 샴푸, 치약 등에 사용되고 있지만 Vanishing cream 및 콜드크림같은 화장품 의 유성성분으로 스테아릭산 및 밀랍을 가해 유화할 때 알카리를 가해서 겔화해 석검을 만들어 이것을 유화제로 한 방법이 종래에 행해지고 있다. 알카리는 NaOH, 가성카리 그외 알칸올 아민류가 사용된다. 알카리황산염 및 알카리에테르황산염은 샴푸, 치약 등 세정제 또는 크림유화제로써 이용되고 있다. 그밖에 인산에스테르형 계면활성제 등도 사용되고 있다. 카치온 계면활성제는 살균제로써 작용이외에 유연제로써 크림에 사용하거나 이것 이 피부에 접촉할 경우 유화가 파괴, 성분이 즉각 퇴적해 유연성과 살균성 을 나타낸다. 비이온 계면활성제는 오랜동안 Monoglyceride 등이 사용되었지만 Span류 및 Tween류를 개발, HLB이론을 발표해 비이온 계면활성제 사용방법의 척도로 화장품의 유화연구 및 시작이 용이해졌다. 일반적으로 비이온 계면활성제는 피부에 대해 자극이 적고 전해질에 대해 안정하고 액 도 중성으로 사용하기 쉽다. 그러나 제3물결에 의한 밸런스의 파괴에 대해 약하고 또 POE지방산 에스테르 및 Tween류는 P-hydroxy 안식향산의 에스테르같은 방부제와 결합해 방부력을 저하하기 때문에 곰팡이가 발생되어 이로 인해 유화제가 가수분해되어 지방산을 해리, 유화가 파괴된다.
화장품으로써 사용되는 비이온 계면활성제에는 이외에도 라놀린알콜 및 라놀린알콜의 EO부가물, POE알킬에테르 등의 계면활성제 등이 사용되고 있다. 양성 계면활성제도 샴푸 및 모발품 등에 현재 검토되고 있다. 이처럼 계면활성제는 거의 전 산업에 걸쳐 사용되고 있다. 관련산업에서 주제로써 가 아닌 보조제로써 공정개선, 품질개선, 기능부여 등의 역할을 하고 있으며, 이러한 계면활성제의 성능을 강화시키기 위해 여러가지의 계면활성제를 배합한 조제 계면활성제의 필요성은 더욱 확대되고 있다고 보여진다. 조제 계면활성제는 그 적용산업의 공정 및 적용목적에 따라 그 조성을 변 화시켜 조제하여 사용해야하는 특성을 가진 기술 집약적인 제품으로 국내 외 30여개 업체가 활동하고 있으나 오랜 산업화 과정을 거치면서 여러분야 에서 적용 노하우를 보유한 외국기업들이 그 기술들을 선도하고 있는 현실이다. 향후, 국내 조제 계면활성제 산업의 발전을 위해서는 관련산업과 조 제 계면활성제 업계가 긴밀하고 유기적인 단계를 유지하면서 새로운 기술 개발에 매진해야 할 것으로 보인다.
