- 界面活性剤は、化粧品、食品、冶金、医薬品、塗料、ワニスなど、さまざまな産業で使用されている。
- 界面活性剤は、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤の4つのグループに分けられます。それぞれ異なる特性を持つ。
- 界面活性剤の主な用途は、乳化剤、分散剤、可溶化剤、洗浄剤、柔軟剤、洗浄剤、殺菌剤などである。
界面活性剤（ZPCまたはSPC）は、私たちの身の回りによくあるもので、主に洗浄剤や化粧品に含まれています。この化合物群の特徴は何でしょうか？また、界面活性剤にはどのような種類があるのでしょうか？
界面活性剤とは？
界面活性剤は、別名界面活性剤またはSAA（Surface Active Agents）と呼ばれ、異なる物質間の界面における表面張力または界面張力を低下させることを主な特徴とする化学物質です。この作用は、界面活性剤の分子の特異な構造によるもので、極性部分（親水性、水溶性の「頭部」）と非極性部分（疎水性、水に溶けない「尾部」）を持っています。極性部分は通常酸性の残基であり、非極性部分は有機塩である。
界面活性剤とその応用には、次のような特性が関係する：
- 多くの物質または物質の混合物に対する高い溶解性、
- エマルションやミセルを形成する能力、
- 強力な吸着特性、
- 微生物に対する毒性
- 化学分解や生分解を受けやすく、環境への有害性が低い。
界面活性剤の役割は？
界面活性剤は、その特異な性質により様々な機能を持つ。発泡剤、洗浄剤、乳化剤、可溶化剤、湿潤剤、分散剤として使用することができます。また、吸着性、固化防止性、帯電防止性、柔軟性などの特性もあります。
界面活性剤の使用においては、親水性と疎水性のバランスを示すHLB（Hydrophile-Lipophile Balance：親水性-親油性バランス）の概念が重要である。HLB値が高い化合物ほど親水性で水溶性に優れ、HLB値が低い化合物ほど疎水性で油溶性に優れる。HLB値が高い化合物は一般的に可溶化剤や洗浄剤として使用され、HLB値が低い化合物は湿潤剤やコーティング剤、消泡剤として使用される。
界面活性剤はまた、コロイド、フォーム、エマルションの生成にも使用される。エマルションとは、混ざり合わない2つの液体からなる系のことである。このような一見均質な混合物は、一方の物質の液滴が他方の物質の中に懸濁しているものである。乳化剤としては、媒体とエマルションのタイプに応じて、HLB値の異なる界面活性剤を使用することができる。Foodcom S.A.では、用途の異なる多くの種類の界面活性剤を提供しています。
界面活性剤は自然界にも存在する。肺では、リポタンパク質で構成されるこれらの化合物が肺胞の緊張を緩和し、肺胞が適切に機能するようにしている。
界面活性剤の分類
界面活性剤は通常、化学構造によって分類される。また、再生可能または非再生可能な資源に由来する化合物、分解しやすい化合物、分解しにくい/分解しない化合物という区別がなされ、可能な用途によっても分けられる。また、親水性部分の構造や数、それらをつなぐ鎖の構造によっても区別されることがある。
以下は、最も一般的な分類である化学構造による分類である。界面活性剤はイオン性と非イオン性に分けられ、イオン性はさらにアニオン性、カチオン性、両性に細分化される。この分類により、界面活性剤は以下の4つの基本グループに分けられます。
陰イオン界面活性剤
陰イオン界面活性剤は、陰イオンの親水性部分、つまりマイナスの電荷を持つ。生分解性が良いため、最も一般的に使用されている界面活性剤である。
分子内に2つまたは3つの親水基を持つ化合物を含め、6つのサブグループがある。サブグループによって、陰イオン界面活性剤は次のような特性を持つことができる：湿潤、発泡、洗浄、分散。
アニオン界面活性剤の例としては、硫酸2-エチルヘキサノールナトリウム塩、硫酸化デシルアルコールナトリウム塩、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩、ラウリル硫酸ナトリウムなどがある。化粧品にはSLSやSLESといった略称で配合されている。
これらの物質は、石鹸、洗濯用パウダー、その他の洗浄、洗濯、ランドリー製品の成分として使用されることがあります。刺激性があるため、その影響を緩和するために他の界面活性剤と併用されることが多い。
カチオン界面活性剤
カチオン界面活性剤は、カチオン親水性部分、つまりプラスの電荷を持つ。生分解性が悪く、環境への影響が大きいため、あまり使用されない。
最も一般的なカチオン界面活性剤は第4級アンモニウム塩をベースにしている。他の例としては、塩化ベンザルコニウムや臭化セチルトリメチルアンモニウムがある。
カチオン界面活性剤は起泡性や洗浄性に劣るが、増粘剤、乳化剤、分散剤、殺生物剤、帯電防止剤として使用できる。コンディショナーやシャンプーなど、髪の静電気を抑えるためのヘアケア製品によく配合されている。また、滑らかさ、コンディショニング、殺菌、抗菌効果もある。
両性界面活性剤
両性界面活性剤は、プラスとマイナスの両方の電荷を持つ親水基を持つ。化合物の形態は、それが含まれる溶液のpHに依存する。
両性界面活性剤の例としては、アルキルベタイン、スルファネタイン、アルキルアミドベタインなどのベタイン誘導体（胃の塩酸産生を増加させるなど、多くの用途がある物質）があり、消臭・殺菌作用がある。
前述のグループの中では、両性界面活性剤が最も害が少なく、他の界面活性剤の刺激作用も抑えることができる。泡立ちがよく、増粘性に優れ、水溶性が高い。両性界面活性剤は、ベビー用シャンプー、親密な人用の衛生用品、車の細部用品の成分となっている。
非イオン界面活性剤
非イオン性界面活性剤は、非イオン性の親水性部分を持つ。生分解性が良いのが特徴です。様々な特性を持つため、化学、繊維、冶金、化粧品など幅広い産業で使用されている。
通常、乳化性と湿潤性に優れ、優れた洗浄剤としても機能する。化粧品業界では、シャンプーやクレンジング剤の製造に使用され、刺激性を抑えるために陰イオン界面活性剤と併用されることが多い。
このような化合物の例としては、ポリソルベート20があり、化粧品業界や製薬業界で乳化剤として使用されている。その機能は、クリーム、デオドラント、ベビーオイル、ヘアケア製品などの化粧品の質感と安定性を向上させることである。
界面活性剤の製造
歴史的に、界面活性剤は石油化学原料からのみ製造されていた。環境への関心の高まりとCO2排出量削減への世界的な取り組みにより、現在では主に植物由来の炭化水素と脂肪酸から得られるようになった。また、バイオ界面活性剤、すなわちバイオテクノロジーを駆使して微生物を使って生産された界面活性剤を生産することも可能である。
植物由来の界面活性剤の使用例としては、菜種油をベースにした食器用洗剤や除草剤添加剤がある。
界面活性剤の用途
界面活性剤は、家庭だけでなく多くの産業にも応用されている。界面活性剤の最も一般的な用途を以下に述べる。
化粧品産業
界面活性剤の起泡性、分散性、乳化性は、化粧品産業において非常に重要である。界面活性剤はシャンプーやクレンジングに使用され、体や髪の表面から様々な不純物を効果的に取り除くことができる。また、化粧品の乳化剤としても使用されている。また、静電気防止効果や殺生物効果があるため、微生物から化粧品を守るためにも使用されている。
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家庭化学
家庭用化学工業において、界面活性剤は洗剤の役割を果たす。界面活性剤は、洗濯剤、洗剤、洗浄剤、増粘剤、柔軟剤として使用される。また、微生物を防ぐ働きもある。
冶金および石油産業
界面活性剤は、油田作業や石油脱塩において、脱乳化剤として使用されます。また、石油製品の添加剤にもなっている。一方、冶金では、金属表面の洗浄に使用される。
その他の用途
これらに加えて、界面活性剤は産業界で多くの用途がある。繊維産業では、湿潤剤、洗浄剤、乳化剤、分散剤として、また柔軟仕上げ剤や染色助剤として使用される。食品産業では、乳化剤、安定剤、発泡剤として使用される。マイクロエレクトロニクス産業では半導体材料や磁性粒子の製造に、自動車産業ではカーシャンプーや蒸発防止剤の製造に使用されている。また、塗料、ワニス、抗菌木材防腐剤、殺虫剤の原料としても使用されている。
界面活性剤は硬水を軟化させるのか？
界面活性剤には軟水効果があります。硬水に含まれる粒子を吸着することで硬水を軟化させ、洗浄面を濡れやすくし、汚れの粒子を水に溶けやすくします。しかし硬水は、洗剤として使用される界面活性剤の消費量が多くなる。十分な泡立ちと洗浄力、あるいは洗浄効果を得るために必要な界面活性剤の量は、軟水の場合よりも多くなる。このため、粉末洗剤、洗浄剤、洗浄剤の製造業者は、アクリル酸マレイン酸共重合体のナトリウム塩溶液やゼオライトなど、軟水剤の形態の添加剤を使用することが多い。
界面活性剤の有害性
界面活性剤の特性と様々な媒体への高い溶解性により、完全に分解されなかった化合物は自然界を自由に循環することができる。界面活性剤は、廃水や処理水、地下水や地表水、土壌のいずれからも検出され、最終的には植物や生物に取り込まれる。界面活性剤は生物に蓄積しやすく、生物濃縮という危険な現象につながる。
界面活性剤はまた、人間の皮膚に刺激的な影響を与えることもある。これは特に、家庭用化学薬品など、界面活性剤を多量に含む製剤に当てはまる。このような化合物にさらされると、炎症やアレルギー反応を引き起こす可能性がある。化粧品やボディーソープに含まれる界面活性剤は、皮膚にマイルドな界面活性剤のグループに属する。
界面活性剤はさまざまな産業で使用されている。適切な化合物を選ぶ際には、その特性、製品のpH、HLB指数、界面活性剤がミセルを形成する能力を示すCMCを考慮することが重要です。また、その化合物の副作用、刺激性効果、これらの悪影響を緩和するための添加物の可能性を考慮することも重要である。今日では、環境に配慮することも非常に重要であるため、植物または微生物由来で、容易に生分解する化合物を選んで製造するのがよい。
