洗剤

洗剤

洗剤は、界面活性剤とその他の成分を含む洗浄剤です。[ 1 ]洗剤は、界面活性剤を主な機能成分として含み、疎水性の油汚れや汚れを水中に分散させることで除去します。洗剤には、水（塗布を容易にするため）、ビルダー（水を軟化させるため）、酵素（タンパク質、脂肪、デンプンを分解するため）、染料または香料（使用者の感覚を向上させるため）が含まれることがよくあります。

洗剤によく使われる界面活性剤はアルキルベンゼンスルホン酸塩で、これは石鹸に似た化合物で、硬水中では石鹸よりも溶けやすい。これは、極性スルホン酸塩が、石鹸の極性カルボン酸塩よりも硬水中のカルシウムやその他のイオンと結合しにくいためである。

定義

洗剤（detergent）という言葉は、ラテン語の形容詞detergensから派生し、これは拭き取る、磨き落とすという意味の動詞detergereから来ています。洗剤は、希釈溶液中に洗浄力を持つ界面活性剤、または界面活性剤の混合物と定義できます。[ 1 ]しかし、石鹸も本来の意味では洗剤ですが、慣習的には、洗剤は石鹸（天然脂肪酸の塩）ではなく合成洗浄化合物の意味で使用されています。 [ 2 ]家庭内での洗剤という用語は、洗濯用洗剤や食器用洗剤などの家庭用洗剤を指しますが、これらは実際にはさまざまな化合物の複雑な混合物であり、すべてがそれ自体で洗剤であるわけではありません。洗浄力は、「汚れ」と呼ばれる不要な物質を基質（例：衣類）から除去する能力です。[ 3 ]

コンポーネント

洗剤は、洗浄に使用される配合製品、すなわち、優れた洗浄性能と使用者の満足度を実現するために選定・配合された様々な化学成分の混合物です。洗剤は、界面活性剤または界面活性剤を主成分とし、通常は水と補助剤（ビルダー、酵素など）から構成されます。

界面活性剤

界面活性剤は両親媒性構造を持つ化合物群で、各分子は親水性（極性）の頭部と長い疎水性（非極性）の尾部を持っています。これらの分子の疎水性部分は、直鎖または分岐鎖の炭化水素、あるいはステロイド構造を持つ場合があります。親水性部分はより多様で、イオン性または非イオン性であり、単純な構造から比較的複雑な構造まで様々です。 [ 4 ]界面活性剤は水の表面張力を低下させることからこのように呼ばれています。その二重の性質により、疎水性化合物（油やグリースなど）と水が混ざりやすくなります。空気は親水性ではないため、界面活性剤は程度の差はあれ 発泡剤としても機能します。

界面活性剤ミセルの構造

界面活性剤分子は凝集してミセルを形成し、水に溶けます。界面活性剤の疎水基はミセル形成の主な原動力であり、その凝集によってミセルの疎水性コアが形成されます。ミセルは油脂、タンパク質、または汚れの粒子を除去することができます。ミセルが形成され始める濃度が臨界ミセル濃度（CMC）であり、ミセルがさらに凝集して溶液を二相に分離する温度が曇点です。この温度で溶液は白濁し、洗浄力が最適になります。[ 4 ]

多くの洗剤はアルカリ性pHでよりよく機能します。洗剤の特性はモノマーの分子構造に依存します。泡立ちやすさは主成分によって決まります。例えば、陰イオン界面活性剤は泡立ちがよく、非イオン界面活性剤は泡立ちが弱いか、泡立ちが弱い場合があります。[ 5 ]

界面活性剤の化学分類

界面活性剤は、その電荷に応じて4つのグループに分類されます。[ 6 ]

陰イオン界面活性剤

代表的な陰イオン界面活性剤はアルキルベンゼンスルホン酸塩です。これらの陰イオンのアルキルベンゼン部分は親油性で、スルホン酸塩は親水性です。分岐アルキル基を持つものと直鎖アルキル基を持つものの2種類が普及しています。前者は生分解性が低いため、経済的に先進的な社会では段階的に廃止されました。[ 7 ]陰イオン界面活性剤は最も一般的な界面活性剤であり、国内市場向けに年間約60億キログラムの陰イオン界面活性剤が生産されていると推定されています。

デオキシコール酸（DOC）などの胆汁酸は、脂肪や油の消化と吸収を助けるために肝臓で生成される陰イオン界面活性剤です。

陰イオン界面活性剤には、分岐型ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、直鎖型ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、石鹸の3種類があります。
カチオン界面活性剤

カチオン界面活性剤はアニオン界面活性剤に似ていますが、親水性のアニオンスルホン酸基が第四級アンモニウムに置換されています。硫酸アンモニウム中心は正に帯電しています。[ 7 ]カチオン界面活性剤は一般的に洗浄力が低いです。

非イオン界面活性剤

非イオン界面活性剤は、非荷電の親水性ヘッドグループを特徴とします。典型的な非イオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンまたはグリコシドをベースとしています。前者の一般的な例としては、Tween、Triton、Brijシリーズなどが挙げられます。これらの物質はエトキシレートまたはPEGylateとも呼ばれ、その代謝物であるノニルフェノールも知られています。グリコシドは、非荷電の親水性ヘッドグループとして糖を有します。例としては、オクチルチオグルコシドやマルトシドなどが挙げられます。HEGAシリーズとMEGAシリーズの界面活性剤は、糖アルコールをヘッドグループとして有する点で類似しています。

両性界面活性剤

両性界面活性剤（両性イオン界面活性剤）は、特定のpH範囲において両性イオンを有し、+1価と-1価の電荷を持つ化学基が同数存在するため、正味電荷はゼロです。例としてはCHAPSが挙げられます。

歴史

石鹸は紀元前2500年のシュメール時代から衣類を洗うための界面活性剤として使われていたことが知られています[ 8 ]古代エジプトではソーダが洗濯添加剤として使われていました。

19世紀には、オリーブ油などから合成界面活性剤が作られ始めました。[ 9 ]ケイ酸ナトリウム（水ガラス）は1860年代にアメリカ合衆国で石鹸製造に使用され、[ 10 ]ヘンケルは1876年に、石鹸に使用できるケイ酸ナトリウムベースの製品をドイツで「万能洗剤」（Universalwaschmittel）として販売しました。その後、ソーダをケイ酸ナトリウムと混合することで、ドイツ初のブランド洗剤「Bleichsoda」が誕生しました。[ 11 ]ヘンケルは1907年、漂白剤である過ホウ酸ナトリウムを添加し、洗濯物を手でこする手間を省く初の「自動作用型」洗濯洗剤「Persil」を発売しました。 [ 12 ]

第一次世界大戦中、石鹸の製造に必要な油脂が不足していました。石鹸の代替品を見つけるため、ドイツの化学者たちはコールタール由来の原料を用いて合成洗剤を製造しました。[ 13 ] [ 14 ] [ 9 ]しかし、これらの初期の製品は十分な洗浄力を発揮しませんでした。

1928年には、脂肪アルコールの硫酸化によって効果的な洗剤が作られましたが、1930年代初頭に安価な脂肪アルコールが利用可能になるまで、大規模生産は実現できませんでした。[ 15 ]開発された合成洗剤は、硬水において石鹸よりも効果的で、スカムの形成が少なく、酸とアルカリの反応を除去し、汚れを分解します。脂肪アルコール硫酸塩を含む市販の洗剤製品は、1932年にドイツのヘンケル社によって最初に販売されました。[ 15 ]

アメリカ合衆国では、1933年にプロクター・アンド・ギャンブル（Dreft）社が主に硬水地域で洗剤を販売しました。 [ 14 ]しかし、 1940年代初頭に開発された効果的なリン酸ビルダーを添加した「ビルト」洗剤が導入されるまで、アメリカ合衆国での売上はゆっくりと成長しました。 [ 14 ]ビルダーは、カルシウムイオンとマグネシウムイオンをキレート化して水を軟化させ、アルカリ性のpHを維持するとともに、汚れの粒子を分散させて溶液中に保持することで、界面活性剤の性能を向上させます。[ 16 ]第二次世界大戦後の石油化学産業の発展は、さまざまな合成界面活性剤の製造のための材料も生み出し、アルキルベンゼンスルホン酸塩が最も重要な洗剤界面活性剤となりました。[ 17 ] 1950年代までには、洗濯用洗剤が広く普及し、先進国では衣類の洗濯用として石鹸に取って代わりました。[ 15 ]

長年にわたり、様々な目的のために多くの種類の洗剤が開発されてきた。例えば、ドラム式洗濯機用の低泡性洗剤、油汚れを効果的に落とす強力洗剤、多目的洗剤、特殊洗剤などである。[ 14 ] [ 18 ]洗剤は洗濯用以外にも、食器洗い機用洗剤、シャンプー、歯磨き粉、工業用洗剤、潤滑油や燃料など、様々な製品に配合され、スラッジや沈殿物の形成を軽減または防止する。[ 19 ]洗剤製品の配合には、漂白剤、香料、染料、その他の添加物が含まれる場合がある。しかし、洗剤にリン酸塩を使用すると、栄養塩汚染が懸念され、洗剤の配合変更が求められるようになった。[ 20 ]

環境に残留する分岐アルキルベンゼンスルホン酸（テトラプロピレンベンゼンスルホン酸）などの界面活性剤の使用についても懸念が高まり、より生分解性の高い直鎖アルキルベンゼンスルホン酸などの界面活性剤への置き換えが進みました。[ 15 ] [ 17 ]長年にわたる開発には、酵素の使用、ゼオライトAやNTAなどのリン酸塩の代替品、漂白活性剤としてのTAED、生分解性で肌に優しい糖系界面活性剤、その他の環境に優しい製品、および錠剤、ジェル、ポッドなどの投与形態の変更が含まれています。[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]

洗剤の主な用途

洗濯用洗剤ポッド

家庭清掃

洗剤の最大の用途の一つは、食器洗いや洗濯など、家庭や店舗の清掃です。これらの洗剤は一般的に粉末または濃縮溶液の形で販売されており、その配合は界面活性剤以外にも様々な化学物質を複雑に混合したものが多く、用途の多様なニーズと競争の激しい消費者市場を反映しています。

これらの洗剤には以下の成分が含まれている可能性があります。[ 21 ]

燃料添加剤

内燃機関のキャブレターと燃料噴射装置部品は、燃料中の洗浄剤によって汚れの付着を防止できる。濃度は約300ppmである。典型的な洗浄剤は、ポリイソブテンアミンやポリイソブテンアミド／スクシンイミドなどの長鎖アミンやアミドである。[ 24 ]

生物学的試薬

試薬グレードの洗剤は、生物細胞中に存在する膜タンパク質の分離・精製に用いられます。[ 25 ]細胞膜二重層の可溶化には、内膜単層にまで浸透できる洗剤が必要です。[ 26 ]洗剤の純度と性能の向上により、イオンチャネル、リポ多糖類に結合して膜を破壊するトランスポーター、シグナル伝達受容体、光合成系IIなどの重要な膜タンパク質の構造的・生物物理学的特性解析が容易になりました。[ 27 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b IUPAC , Compendium of Chemical Terminology , 5th ed. (the "Gold Book") (2025). オンライン版: (2006–) " Determination ". doi : 10.1351/goldbook.D01643
  2. ^ NIIRコンサルタントエンジニア委員会（2013年）『洗剤に関する完全技術書（第2版）』Niirプロジェクトコンサルタントサービス、p.1、ISBN 9789381039199– Google ブックス経由。
  3. ^アルノ・カーン編 (2003).第5回世界洗剤会議. アメリカ油化学会. p. 154. ISBN 9781893997400– Google ブックス経由。
  4. ^ a b Neugebauer, Judith M. (1990). 「[18] 洗剤：概要」.洗剤：概要. 酵素学の方法. 第182巻. pp.  239– 253. doi : 10.1016/0076-6879(90)82020-3 . ISBN 9780121820831. PMID  2314239 .
  5. ^ Niir Board (1999).石鹸、洗剤、酸性スラリーハンドブック（第3版）. アジアパシフィック・ビジネス・プレス. p. 270. ISBN 9788178330938– Google ブックス経由。
  6. ^メフレテアブ、アンマヌエル (1999)。ガイ・ブローズ (編)。洗剤ハンドブック、パート A。テイラーとフランシス。133 ～ 134ページ 。ISBN 9781439833322– Google ブックス経由。
  7. ^ a b Eduard Smulders、Wolfgang Rybinski、Eric Sung、Wilfried Rähse、Josef Steber、Frederike Wiebel、Anette Nordskog、「洗濯用洗剤」、ウルマン工業化学百科事典 2002、Wiley-VCH、ワインハイム。土井：10.1002/14356007.a08_315.pub2
  8. ^ユルゲン・ファルベ編。 （2012年）。消費者製品に含まれる界面活性剤。スプリンガー・フェルラーク。1 ～ 2ページ 。ISBN 9783642715457– Google ブックス経由。
  9. ^ a bポール・ソシス、ウリ・ゾラー編 (2008).洗剤ハンドブック パートF. CRC Press. p. 5. ISBN 9781420014655。
  10. ^アフタリオン、フレッド（2001年）『国際化学産業の歴史』ケミカル・ヘリテージ・プレス、p.82、ISBN 9780941901291。
  11. ^ワード、ジェームズ、レーア（2020年）『ペーパークリップの完成』アトリアブックス、190頁。ISBN 9781476799872。
  12. ^ギュンター、ヤコビ;レーア、アルブレヒト (2012)。洗剤と繊維製品の洗濯。スプリンガー・フェルラーク。3～ 4ページ 。ISBN 9780895736864。
  13. ^ 「石鹸と洗剤：歴史3｜クリーンリビング｜アメリカ清掃協会」www.cleaninginstitute.org . 2018年10月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年12月4日閲覧。
  14. ^ a b c dデイビッド・O・ウィッテン、ベッシー・エムリック・ウィッテン（1997年1月1日）『アメリカ経営史ハンドブック：抽出産業、製造業、サービス業』グリーンウッド出版グループ、  221～ 222頁。ISBN 978-0-313-25199-3– Google ブックス経由。
  15. ^ a b c dユルゲン・ファルベ編 (2012). 『消費者製品における界面活性剤』 シュプリンガー・フェアラーク. pp.  3– 5. ISBN 9783642715457– Google ブックス経由。
  16. ^アーバン、デイビッド・G. (2003). 『工業用洗剤の配合と調合方法』デイビッド・G・アーバン. pp.  4– 5. ISBN 9781588988683。
  17. ^ a bポール・ソシス、ウリ・ゾラー編 (2008).洗剤ハンドブック パートF. CRC Press. p. 6. ISBN 9781420014655。
  18. ^ポール・ソシス、ウリ・ゾラー編 (2008).洗剤ハンドブック パートF. CRC Press. p. 497. ISBN 9781420014655。
  19. ^ウリ・ゾラー編（2008年）。洗剤ハンドブック、パート E: アプリケーション。テイラーとフランシス。 p. 331.ISBN​ 9781574447576。
  20. ^ David O. Whitten、Bessie Emrick Whitten (1999).洗剤ハンドブック パートA. Taylor & Francis. p. 3. ISBN 9781439833322– Google ブックス経由。
  21. ^ a b Middelhauve, Birgit (2003). Arno Cahn (ed.).第5回世界洗剤会議. アメリカ油化学会. pp.  64– 67. ISBN 9781893997400。
  22. ^ “HCベトナム” . HCベトナム。 2024 年 10 月 28 日。2025 年12 月 4 日に取得。
  23. ^ “洗濯洗剤の歴史：長年にわたる変化 | LoveToKnow” . LoveToKnow . 2023年3月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2025年12月4日閲覧。
  24. ^ Werner Dabelstein、Arno Reglitzky、Andrea Schütze、Klaus Reders の「自動車燃料」、ウルマン工業化学百科事典 2002、Wiley-VCH、Weinheim doi : 10.1002/14356007.a16_719.pub2
  25. ^ Koley D, Bard AJ (2010). 「走査型電気化学顕微鏡（SECM）によるHeLa細胞1個あたりの膜透過性に対するTriton X-100濃度の影響」 . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 107 (39): 16783–7 . Bibcode : 2010PNAS..10716783K . doi : 10.1073/pnas.1011614107 . PMC 2947864. PMID 20837548 .  
  26. ^ Lichtenberg D, Ahyayauch H, Goñi FM (2013). 「脂質二重層の界面活性剤による可溶化のメカニズム」 . Biophysical Journal . 105 (2): 289– 299. Bibcode : 2013BpJ...105..289L . doi : 10.1016/j.bpj.2013.06.007 . PMC 3714928. PMID 23870250 .  
  27. ^ Doyle, DA; Morais Cabral, J; Pfuetzner, RA; Kuo, A; Gulbis, JM; Cohen, SL; Chait, BT; MacKinnon, R (1998). 「カリウムチャネルの構造：K+伝導と選択性の分子基盤」. Science . 280 (5360): 69– 77. Bibcode : 1998Sci...280...69D . doi : 10.1126/science.280.5360.69 . PMID 9525859 . 
  28. ^梅名康文; 川上啓介; 沈建仁; 神谷信夫 (2011). 「1.9Å分解能における酸素発生型光化学系IIの結晶構造」 ( PDF) . Nature . 473 (7345): 55– 60. Bibcode : 2011Natur.473...55U . doi : 10.1038/nature09913 . PMID 21499260. S2CID 205224374 .  
無料辞書のウィクショナリーで洗剤を調べてください。
ウィキメディア コモンズには、洗剤に関連するメディアがあります。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=洗剤&oldid= 1333313157」より取得