界面活性剤入門１(洗浄・洗剤編)

居間の汚れの大部分は、泥や繊維のほこりと手足によってつけられる汚れです。
住宅に使用される内装材は、合成樹脂で表面加工されたものが主流です。これらの素材は親油性であるため、油性の汚れがつきやすく、また一般的に静電気を帯びて空気中のほこりやタバコの煙などを吸着しやすい性をもっています。

泥やほこりの大部分は電気掃除機で除去されますが、とり切れない汚れには洗剤の力が必要となります。居間の汚れ除去に用いられる洗剤としては、木質の床、家具用の汎用洗剤、カーペット用洗剤、窓ガラス用洗剤が代表的です。

木質のほか、新建材の床、壁、家具の畳の汚れが対象で、汚れは通常手足のあかや土ぼこり、タバコのヤニなどから構成されており、界面活性剤の作用で比較的容易に除去できます。

したがって、界面活性剤を主体にした洗剤が有効であり、水で希釈して使用する濃縮タイプ、そのまま使えて二度ふき不要の低濃度タイプなどがあります。ただし、いずれも使用前に一度試しふきをして、白木や塗装の表面を傷めないか確かめる必要があります。

カーペットの洗浄では、丸洗いと部分洗いの2つのケースがありますが、丸洗いの場合は衣類の洗濯と同様の洗剤でよく、ここでは部分洗いの場合の洗剤について紹介いたします。

部分洗いの対象になる汚れは、主に食べこぼしなどのしみです。カーペットは水を使うと乾燥に時間を要するので、汚れを洗剤とともに粉末化し、電気掃除機で吸い取る洗浄法が適します。

エアゾールタイプと粉末タイプの洗剤があり、この洗剤を構成する成分は、界面活性剤、アルカリ、溶剤、および吸着性粉末が一般的です。
・エアゾールタイプは、界面活性剤の水溶液に、水溶性有機溶剤、アルカリ、吸着性粉末を配合したものなので、汚れを抱き込んで乾燥します。
・粉末タイプは尿素樹脂などの吸着性粉体に界面活性剤、および溶剤を配合したもので、よごれの部分に散布しブラッシングをしてふんまつに汚れを吸着させます。

窓ガラスの汚れは、通常、水溶性および非水溶性成分の複合物から構成されています。
したがって、水だけではなかなか汚れは落ちず、界面活性剤、アルカリ、水溶性有機溶剤の作用が必要となります。

窓ガラスふきは足場の悪い場合が多く、手ふきの回数は少ないことが望ましくなります。そこで窓ガラス用洗剤の主流は、エアゾールまたはスプレーによって洗剤を吹き付けた後、一度のふき取りですますことができるものになっています。また、窓ガラスはほとんど垂直面であるため、洗剤液がガラス面にしばらく滞留していることが必要です。このため泡沫状に吹き付け、筋流れをしない工夫がなされています。

窓ガラス用洗剤に用いられる界面活性剤としては、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸アミン塩、アルキルエーテル硫酸エステルアミン塩やポリオキシエチレンアルキルエーテルなどが一般的です。なお、界面活性剤の濃度が高いとガラス面に筋が残りやすいので、配合割合は低くしてあります。

浴室で洗浄の対象となる場所と汚れは、①浴槽の湯あか、②すのこや壁のカビです。以下、それぞれの汚れの除去にどのような洗剤が用いられているか、その機能と処方例を紹介いたします。

浴槽や風呂がまとの連結パイプ内に付着する汚れ（湯あか）はおもに石けんかすと人体から出るタンパク質や油脂からなる複合物です。
なお、石けんかすとは、石けんの主成分である脂肪酸のアルカリ金属塩(Naなど)が水中に含まれるCaやMgなどの多価金属イオンと反応してできる、水に不溶性の金属石けんと呼ばれるものです。

浴室の洗浄には、汚れの程度および浴槽の材質などにより、次のような洗剤が使用されています。

弱いアルカリと界面活性剤の力で汚れを落とすもので、軽度の汚れ落としを目的としたものです。
界面活性剤には浸透性、洗浄力が求められ、さらに耐硬水性のよいことが必要で、アルキルエーテル硫酸エステルナトリウムや直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどが用いられます。アルカリとしては。アルカノールアミンのような穏和なものが配合されています。

酸性で分解されやすく、また有機溶剤にも溶けやすい石けんかすを主体とした汚れを対象にした洗剤です。このタイプの洗剤は、浴槽の素材を傷めない程度の酸性を有するクエン酸やリンゴ酸などの有機酸と、プロピレングリコールやブチルカルビトールなどの水溶性有機溶剤、さらに洗浄力を向上させる目的で界面活性剤が配合されます。

ここで界面活性剤に求められる機能は、有機酸と併用しても、泡立ち、洗浄力、すすぎ性がよいことで、ポリオキシエチレンアルキルエーテルや直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが単独、または併用して使用されています。

浴槽の汚れを研磨して落とす目的で使われます。浴槽の材質によっては傷がついて光沢をなくすといったケースもあるので、注意が必要です。
台所周りに使われるクレンザーと、ほぼ同様の配合品が使用されます。

浴室内は温度、湿度とも高く、カビが繁殖しやすい場所です。特に床や壁に使われるタイルの目地、すのこには赤カビや黒カビが好んで繁殖します。
カビは洗剤で洗っても、クレンザーでこすってもほとんど除去できません。このためカビ取り専用の洗剤が開発されています。

主流のカビ取り用洗剤の主成分は、次亜塩素酸ナトリウムで、酸化力によってカビを死滅させるとともに、カビの色素を分解、漂白し、無色化するものです。次亜塩素酸ナトリウム単独では、不安定で保管中に分解して効力を失ってしまうため、安定化剤として水酸化ナトリウムが配合されています。

カビ取り用洗剤は、目に入ったり、肌に付着したり、また吸入したりすると、人体を損傷するおそれがあるので、霧状に飛び散らないよう、容器のノズルに工夫がなされています。また適度に粘着性のある泡を形成し、かつ洗浄力を付与する目的で界面活性剤が配合されています。

界面活性剤としては、強アルカリ下において安定で、次亜塩素酸ナトリウムの安定性を損なわないことが必須の条件であり、脂肪酸石けん、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、アルキルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウム塩やアミンオキサイドなどが単独、併用して用いられています。

トイレの汚れは、排泄物由来のリン酸、尿酸などとバクテリアの代謝物に水道水中のCaや鉄分が複合したものが主体になっています。
目的に応じて以下のような各種の洗剤が開発されています。

汚れを積極的にとる目的では、酸性タイプとアルカリ性タイプ(塩素系)があります。
酸性タイプは酸で汚れを溶かす機能をもったもので塩酸が主成分であり、界面活性剤はカチオン界面活性剤などが補助的に用いられます。

一方アルカリ性タイプは浴室のカビ取り剤と同様に、酸化することで汚れを分解する機能をもったもので、次亜塩素酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを主成分とし、増粘と洗浄力向上の目的で界面活性剤が配合されています。なお、この種の洗剤には酸性物質と混ざると人体に有害な塩素ガスを発生するため「家庭用品品質表示法」の規定で、それぞれ「混ぜるな危険」の表示が義務付けられています。

便器の汚れ防止と快適さを求めて、水洗水に溶かし、水洗のたびに洗浄と芳香を漂わせるタイプの便器の汚れ防止用洗剤が開発されています。
前述のトイレ用洗剤がトイレを掃除するときに使用されるものであるのに対し、この洗剤はトイレ使用時に常時使用されるもので、水洗トイレの水槽内に投入するイン・タンクタイプと補給水のかかるタンク上部に置くオン・タンクタイプの2種類があります。
いずれの場合も、水中に徐々に溶けることがポイントであり、基剤としては特殊ポリアルキレングリコールが主に使用されます。

工業的な分野では、洗浄の対象が千差万別となります。例えば、自動車産業を例にとってみても部品の点数は膨大で、しかも形状や大きさ、材質、汚れの成分もそれぞれに異なっています。さらに、その部品の用途に応じて洗浄後に要求される清浄度も異なります。電気、電子産業、精密機械産業、熱処理産業、メッキ産業の洗浄においても同じようなことが言えます。

ハロゲンを含有しない洗浄剤は、下表のように水系、準水系、非水系洗浄剤に分類されます。

水系洗浄剤

水系の洗浄剤は、さらにアルカリ系、中性系、酸性系に分類されます。
代表的な水系の洗浄剤であるアルカリ系洗浄剤の内容をみてみると、界面活性剤、ビルダー、消泡剤、キレート剤、さび止め剤などからなっています。界面活性剤は、湿潤作用、界面張力低下作用、乳化、分散、可溶化作用を示し洗浄に寄与しています。

準水系洗浄剤

準水系洗浄剤の成分としては溶剤に水を加えたものが多く、水系の洗浄剤では洗浄力が不十分な油性の汚れの洗浄に効果的です。準水系洗浄剤として用いられる溶剤はグリコールエーテルやテルペン類であり、これらの成分に水や界面活性剤を加えたものが洗浄剤として使われています。グリコールエーテルなどの溶剤は、それら自身の引火点が比較的高いため水を5～20%程度加えることによって引火点をなくすことができ、消防法における非危険物としている場合が多く見られます。

非水系洗浄剤

非水系の洗浄剤は炭化水素系、アルコール系、シリコーン系に分類されます。

炭化水素系洗浄剤
炭化水素系洗浄剤は油性の汚れに効果的です。成分としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ナフテン系の炭化水素がメインです。
炭化水素系の洗浄剤は金属に対する腐食性が少ないこと、また、蒸留することによってリサイクル使用ができ経済的であることが特徴としてあげられます。ただし、引火性があることから、洗浄装置は防爆構造とする必要があります。

アルコール系洗浄剤
アルコール系洗浄剤としては、イソプロピルアルコールとエチルアルコールが代表です。油に対する溶解力はそれほど高くありませんが、水溶性の汚れに対して優れた洗浄力を発揮します。乾燥性がよく、水切り剤としての利用もできますが、引火点が低く、洗浄装置には十分な防爆構造が必要となります。

工業用の洗浄は、被洗浄物の形状や大きさがバラバラであり、最適な洗浄剤の選定はもちろんのこと、目的、清浄度によってさまざまな工夫がなされています。一般的には次のような物理的な手法が取り入れられ、その後、必要によってリンス工程、乾燥工程を経て洗浄工程が完了します。

各産業における洗浄は目標とするレベルの清浄度が得られないと品質上のトラブルとなるため、事前に洗浄装置も含めた洗浄の実験が繰り返し行われています。