Metallic soap
금속비누
코엔켐에서 생산되는 제품들은 모두 금속비누에 속합니다.
금속비누는 지방산 금속염의 총칭으로, 지방산과 금속산화물 또는 금속수산화물을 화학반응하면 얻을 수 있습니다.
Saponification
검화반응(비누화반응)은 지방과 -OH기를 가진 염기성물질(NaOH 등)이 반응하여 지방산염(카르복실산)이 만들어지는 과정을 말한다. 보통 지방산 나트륨염을 비누라 칭한다.
NaOH 대신 -OH기가 달린 금속을 반응시키면 지방산 금속염을 얻을 수 있다. 배합한 금속과 지방산의 종류에 따라 성질이 계속 변하기 때문에 그 종류가 매우 다양하며, 필요에 따라 금속비누에 첨가물을 넣어 원하는 성능을 추가하거나 향상시키는 것도 가능하다.
금속비누에 사용되는 지방산과 금속
금속비누를 만드는데 가장 중요한 것은 목적에 맞는 레시피를 구상하는 것이다.
지방산과 금속의 배합비율, 종류, 추가로 배합하는 첨가제의 종류와 양에 따라 반응물이 어떤 성질을 갖게 되는지 파악해야 원하는 제품을 만들 수 있다.
이를 위해서 원재료로 사용되는 화학물질에 대한 높은 이해도를 갖는 것이 중요하다.
지방산의 종류
지방산은 구조와 성질에 따라 다양한 분류기준이 있다. 이 중 금속비누에 많이 사용되는 지방산은 흔히 아래와 같이 분류한다.
1. 결합구조: 이중결합의 유무에 따라 포화지방, 불포화지방으로 나눈다. 이중결합 개수가 늘어날수록 녹는점이 낮아진다.
2. 지방산의 유래: 크게 동물성, 식물성으로 나눈다. 동물성 지방산은 대표적으로 우지(tallow)가 있으며 식물성 지방산은 팜유(palm)가 많이 쓰인다. 같은 oleic acid로 만든 윤활제도 유래에 따라 특성에 차이를 보인다.
3. 분자구조 : 여기서의 분자구조는 탄소수에 따른 사슬길이 차이만을 말한다. 보통 탄소수가 높을수록 녹는점이 높아지지만 이중결합이 하나 이상 포함되면 탄소수가 높아도 녹는점이 크게 낮아진다. 윤활제는 주로 탄소수 12 ~ 22개인 포화지방산이 많이 쓰인다.
금속염의 생성
지방산은 여러 금속산화물과 결합하여 지방산 금속염으로 바뀐다. 극성이 있는 금속이온과 카르복실기가 친수성 머리, 긴 탄소체인이 소수성 꼬리부분을 이루며, 금속비누는 이러한 금속염 분자들이 모여 층상구조(Lamella structure)를 형성하고있다.
신선윤활제로서의 금속비누는 주로 Ca, Mg, Zn, Li, Na, K 등이 자주 쓰인다.
금속비누의 종류와 특성
대중적으로 사용되는 금속비누의 종류와 특성은 아래와 같다.
1. Calcium Stearate : 용융점 140-145°C, 우수한 윤활성과 퍼짐성을 가진 다목적 금속비누로 가장 널리 사용된다.
2. Zinc Stearate : 용융점 120-125°C, 우수한 윤활성을 가지고 있으나 용융점과 연화점이 낮아 사용상에 제한이 있다.
3. Lithium Stearate : 용융점 210-220°C, 우수한 윤활성과 높은 용융점을 가지고 있으나 리튬의 단가 문제로 가격이 매우 비싸다.
4. Barium Stearate : 용융점 180-190°C, 높은 용융점과 우수한 퍼짐성을 가지고 있으나 유해물질로 점차 사용을 줄이는 추세이다.
5. Magnesium Stearate : 용융점 120-125°C, 선재표면에 부착성과 윤활성은 우수하나 연화점 및 용융점이 낮다.
6. Sodium Stearate : 용융점 210-220°C, 경비누로 분류하며 친수성을 띠고 용융점이 매우 높으나 발청문제가 있다.
7. Potassium Stearate : 용융점 220-230°C, 연비누로 분류하며 친수성을 띠고 용융점이 매우 높다.
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