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界面活性剤の種類について

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界面活性剤は、化学的な性質によって次のように分類されています。

界面活性剤の分類

★イオン性界面活性剤(水に溶かしてイオンになるもの)

イオン性界面活性剤は、さらに3つに分かれます。

・陰イオン界面活性剤
⇒電離して水に馴染みやすい部分(親水基)が陰イオンになるもの

・陽イオン界面活性剤
⇒電離して水に馴染みやすい部分(親水基)が陽イオンになるもの

・両性界面活性剤
⇒電離して水に馴染みやすい部分(親水基)が陰イオン、陽イオン両方持っているもの

 

そして、

★非イオン性界面活性剤(水に溶かしてイオンにならないもの)

に分かれます。

 

今回は、イオン系の界面活性剤の両性界面活性剤についてお伝えします。

シャンプーでいえば、ベタイン系シャンプーと呼ばれている低刺激シャンプーに入っている界面活性剤で、比較的肌のダメージが少ない部類の界面活性剤になります。

陰イオン、陽イオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤の種類や特徴が気になる方は別記事に記載しております。

* 界面活性剤の簡単な説明と洗剤やシャンプーなどで使われる陰イオン、陽イオン界面活性剤の性質や種類、特徴について
イオン性界面活性剤の記事はこちら

* シャンプーなどで使われる非イオン性界面活性剤の性質や種類、特徴について
非イオン性界面活性剤の記事はこちら

 

両性界面活性剤とはどんなもの?

両性界面活性剤の特徴や種類

両性イオン界面活性剤の構造

両性界面活性剤は、親水基(水に馴染みやすい部分)の部分にプラスとマイナスの両方の電荷を持つ構造になっています(下図分子モデル)。

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両性界面活性剤の分子モデル(*2)

 

代表的な構造(ラウリルベタイン、KAOの製品名 アンヒトール参照*1)

両性界面活性剤の性質

両性界面活性剤は水に溶けた時、アルカリ性の時は陰イオン界面活性剤の特徴が出ますが、酸性の時では陽イオン界面活性剤の性質があります。

両方の性質を持つため、両性イオン界面活性剤と呼ばれています。

 

さらに分子が中性となるpHでは、非イオン性界面活性剤(ノニオン)系の界面活性剤の性質なる…というように、pHによって界面活性剤の性質が変わっていく特徴があります。

pHとはどんなもの?かんたんな解説はこちらを

 

*上記にも同じリンクを貼りましたが、イオン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤の機能は下記のリンクを参照に。

イオン性界面活性剤の記事はこちら

非イオン性界面活性剤の記事はこちら

 

ところが、pHによって性質が変わると他の原料との混ぜ合わせが困難ということから、pHによって変動せず、両性の性質をもつ(pH非感受性)両性界面活性剤も作られるようになりました。

このpH非感受性の両性界面活性剤の場合は、どのpHでも常に両性イオンの性質を持つので、比較的非イオン性界面活性剤と同じように、洗浄剤として他の界面活性剤と混ぜ合わせて使われています。

(ちなみにシャンプーとして配合された場合、髪の毛に吸着すれば、陽イオン界面活性剤のようにリンス効果もでてきます。)

両性界面活性剤がよく配合されているもの

両性イオン界面活性剤は、シャンプー、リンス、柔軟剤としても活用されています。

シャンプーの場合、比較的泡立がよい性質がありますが、刺激が少いので、いわゆる赤ちゃん用シャンプーや敏感肌用シャンプーに配合されています。

洗浄剤以外にも、陽イオン界面活性剤の作用があるので、柔軟剤、殺菌剤、帯電防止剤として使われています(*2,*3)。

 

両性界面活性剤の分類と種類

両性界面活性剤の主な分類と種類は、次のようになります。

 

両性界面活性剤の分類と種類

分類 系統 種類
カルボン酸型 アミノ酸系 アルキルアミノ脂肪酸塩(ココアンホ酢酸Na等)
ベタイン酸系 アルキルベタイン(ラウリルベタイン等)
スルホベタイン型 ラウリルヒドロキシスルホベタイン等
リン酸エステル系 レシチン 等

参考文献 *3) 4)より参照

 

両性界面活性剤の代表的なものとしては、カルボン酸型でアミノ酸系のココアンホ酢酸Naやベタイン系のラウリルベタイン、スルホベタイン型で使われているラウリルヒドロキシスルホベタイン等があります。

ちなみに、スルホベタイン型全般は、一般的にpHに依存しないpH非感受性の両性界面活性剤です。

アミノ酸系、ベタイン系の両性界面活性剤とは。アミノ酸系の陰イオン界面活性剤との違いは?

界面活性剤で使われている両性界面活性剤のほとんどは、プラスとマイナスの電荷を持ったベタインとヤシ油脂肪酸など疎水性(水よりも油になじむもの)と合成して作られています。

ベタイン自体は植物や海産物に多く存在するもので、甘みや旨み、そして保湿の役割を担うものでした(*3)。

市販されているベタインのほとんどは砂糖大根(ビート)由来で、それ自体、保湿剤として化粧品に使われているものになります。

 

アミノ酸系シャンプーとベタイン系シャンプーはよく比較されていますが、両性界面活性剤のカルボン酸型両性界面活性剤の系統の中で、”アミノ酸系”と呼ばれているものがあります。

アミノ基がついているのでアミノ酸系と呼ばれていますが、アミノ酸系シャンプーに使われている陰イオン界面活性剤のアミノ酸系とは全く別物になります。

 

アミノ酸系シャンプーのアミノ酸系界面活性剤は、アミノ酸から合成して作られ、アミノ基がついているので、”アミノ酸系”と呼ばれていますが、プラスとマイナスの両性イオンの性質を持っていません。

アミノ酸系陰イオン界面活性剤の正式な名称は、N-アシルアミノ酸系界面活性剤と呼ばれて、例えばラウロイルグルタミン酸Na等があります。

陰イオン界面活性剤の中では比較的低刺激で洗い上がりもしっとりしているので、敏感肌用のシャンプー等に配合されています。

しかしながら、泡立ちがあまり良くないものが多いようです(※5)。

 

その反面、両性界面活性剤は低刺激な割には、比較的低い温度でも安定的に使え、泡立ちが良い傾向があります。

また、皮膚や目に対する刺激が極めて低いため、赤ちゃん用シャンプーなどによく使われています。

しかしながら、かなり洗浄力の高めの陰イオン界面活性剤などと比較して洗浄力がかなり落ちるので、シャンプーで使われる場合、スタイリング剤でバッチリ固めたヘアースタイルには、不向きという弱点はあります。

 

また、最初にもお伝えしましたが、両性界面活性剤はpHによって基本的には性質が変わります(スルホベタイン系は変わらないですが…)。

酸性では陽イオン界面活性剤として働き、中性以上のpHになると両性イオンの界面活性剤、または陰イオン界面活性剤というように作用が変ります。

 

シャンプーに配合されている場合、洗浄成分として働いた後、弱酸性の髪の毛に吸着するとpHの作用で、陽イオン界面活性剤の性質がでてくるため、リンス作用や保湿作用によって、髪の毛がしなやかになります。

さらに、電気的な静電気を防止する効果(帯電防止)もあるので、人毛以外にも羊毛を洗浄する際の縮み防止の洗浄剤として活用されています。

下記でもお伝えしていますが、(両性界面活性剤の)アミノ酸系、ベタイン系とも他の性質が異なる界面活性剤と配合されています。

 

両性界面活性剤が配合されている成分を見つけるには

ベタイン系を見つけるには、例えば〇〇ベタイン、ココアンホ酢酸等と書かれているものが目安になるかと思います。

両性界面活性剤は基本的にはベタインから合成して作られているので、多少pHによる作用は異なっていることはありますが、性質が類似し、作用も似ています。

 

様々な用途で活用される両性界面活性剤

手荒れを防ぐ台所洗浄剤の活用の例

両性イオン界面活性剤は、シャンプー以外にもいろいろな場所で活用されています。

例えば台所用洗剤での活用方法です。

陽イオン界面活性剤のところでお話させていただきましたが(界面活性剤選びのヒント〜陰イオン・陽イオン界面活性剤〜)、界面活性剤の組み合わせによっては、お互いの性質を消し合って界面活性剤として機能しなくなります。

両性界面活性剤は陰イオン系、陽イオン系の両方の性質あるので、pHでの変化を上手く活用し、別の陰イオン、陽イオン界面活性剤と配合し、様々用途で活用されています。

例えば、アミノ酸系両性界面活性剤のアルキルアミンオキシドは、台所用の洗剤によく配合されている成分になります。

主成分の陰イオン系界面活性剤が配合された洗剤に両イオン界面活性剤であるアルキルアミンオキシドを加えると、陰イオン界面活性剤と複合体をつくり、皮膚への吸着を防止します。

このようにして、台所洗剤の手荒れ防止策の一つとして両イオン界面活性剤が活用されています(*2)。

 

余談ですが、台所洗剤の場合は手荒れを防ぎやすくなるとはいえ、油汚れを一滴で簡単に落とすぐらいに油を溶かす能力が高いので、扱うときには直接触れず、ゴム手袋やワセリンを使ったほうがいいかもしれません。
(ゴム手袋自体にも手荒れの要素はあるんですが…⇒詳しくはこちら

シャンプーの配合の注意について

最近のシャンプーの配合は皮膚のpHが弱酸性ということもあって、市販のシャンプーは弱酸性のものが主流です。

先程の例にあったように、弱酸性のアミノ酸系の陰イオン界面活性剤と肌に優しいベタイン系の両性界面活性剤を混ぜれば、安全なシャンプーができる…と思いがちですが、洗浄成分が半減することもあります。

pHで性質の変わる両性界面活性剤を配合した場合、酸性になると陽イオン界面活性剤の性質を持つため、泡立ちが極端に悪くなりますし、配合されている陰イオン界面活性剤と吸着しあって、洗浄効果も落ちてしまいます。

そのため、最初の例に挙げたように、シャンプーと配合する場合には、pHに変動しない両性界面活性剤(スルホベタイン系等)を配合するか、pHが比較的中性付近の界面活性剤や原料を用いる必要があります。

 

ちなみに、pHに依存しない両性界面活性剤は、陰イオン界面活性剤(例えば、アミノ酸系界面活性剤)の洗浄効果を向上させるなど、増泡剤として活用されているようです。

ただ、pHに万能な両性界面活性剤は、値段が若干高価という弱点があるみたいですが….

 

両性界面活性剤 シャンプーの配合例

ビーンスターク薬用ヘアシャンプー泡タイプは、殺菌効果のあるヒノキチオールという有効成分配合の医薬部外品の赤ちゃんシャンプーです。

両性界面活性剤のラウリン酸アミドプロピルベタイン(表示名:ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン液)とアミノ酸系陰イオン界面活性剤であるラウロイルメチルアラニンNa(表示名:ラウロイルメチル-β-アラニンナトリウム液)が洗浄剤として配合されたシャンプーになります。

泡立ちがあまり良くないアミノ酸系のシャンプーの増泡剤として両性界面活性剤が使われているのではないかと推測されます。

 

さらに、ポリクオタニウム10(表示名:塩化0-[2-ヒドロキシ-3-(トリメチルアンモニオ)プロピル]ヒドロキシエチルセルロース)という髪の毛を柔軟にさせる比較的穏やかな陽イオン界面活性剤も配合されています(セルロールがくっついた巨大分子構造なので、陰イオン界面活性剤の作用を受けずに、髪の毛にくっついて効果を発揮します。)。

グリセリンやエタノールが基剤として使われていますが、基本的には上記3点で出来きているシンプルな配合設計となっています。

基本的には比較的マイルドな洗浄剤だけの配合なので、赤ちゃんやお肌が弱い方向きには作られているシャンプーになっています。

 

洗浄成分は比較的優しい配合ですが…..ヒノキチオールとポリクオタニウム10は、赤ちゃんには少し考えものです。

確かにかゆみなど皮膚トラブルは、微生物の影響はありますが、最終的な皮膚の常在菌のバランスを考えたらあまり赤ちゃんの頃から抗菌剤に多く触れるのは、いかがなものかと思ってしまいます。

(皮膚の常在菌の常在菌の作用によって、外来の菌の繁殖を防ぐ作用もありますし、皮膚に潤いも与えます。)

皮膚の美肌菌とは?美肌菌を増やしてバランスを保つには。

 

あと、ポリクオタニウム10も比較的穏やかかな陽イオン界面活性剤ですが、抗菌作用もありますし..

 

【成分】
有効成分:ヒノキチオール、その他の成分:ラウロイルメチル-β-アラニンナトリウム液・ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン液・濃グリセリン・エタノール・リン酸・塩化0-[2-ヒドロキシ-3-(トリメチルアンモニオ)プロピル]ヒドロキシエチルセルロース・精製水

@コスメ ビーンスターク 薬用ヘアシャンプー 参照

天然に存在する両性界面活性

界面活性剤と言ったら、化粧品のイメージがありますが、食品にも使われていたりします。

(ちなみに、生体内にも界面活性剤は存在します。)

 

両性界面活性剤で有名なものは、食品に含まれているレシチンがあります。

レシチンは、食品の乳化などに活用されています。

例えば、チョコレート、アイスクリーム、マヨネーズなど、なじみのある食品に使われていたりします。

 

最近は、大豆レシチンを摂取すると、コレステロールを改善させたり、中性脂肪を低下させる働きが報告されており、健康食品にもなっています。

 

 

両性界面活性剤の使用上の注意点について

全体的に両性界面活性剤は陰イオン、陽イオン界面活性剤に比べ、比較的低刺激なものが多いです。

しかしながら、皮膚への吸着が続く性質があり、長年使用していくと皮膚常在菌環境を乱す恐れがあります。

(アミノ酸系..と書かれてあっても、実際殺菌剤として使っているものがあります。)

 

また、ベタイン自体がアミノ酸に類似した構造を持つため、アレルギー反応が出る方もいるようです。

合成された両性界面活性剤でも起きることが報告されており、低刺激だからといっても合わないことも報告されています(ちなみに、シャンプーで配合されやすいラウリルベタインでよく報告されています)。

アミノ酸系シャンプーを使っていても頭皮に痒みがある場合は、シャンプーを見直してもいいかもしれませんね。

 

ちなみに、お肌が弱い方はシャンプーを使わなくても洗髪する方法はあります。
お湯だけでも髪は洗えます

 

シャンプーの説明ばかりでしたが、両性イオン界面活性剤は柔軟剤にも配合されています。

肌に優しい柔軟剤の選び方とは。

 

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参考文献

*1)花王ケミカル製品情報のサイト

ラウリルベタイン、KAOの製品名 アンヒトール より

*2) 新名史典、隈下祐一、加藤信一(2013)「ビジュアル図解 洗浄と殺菌のはなし」同文館出版 60-61, 68-69

*3)非接触皮膚科学(2006年)
界面活性剤の秘密
http://hisesshoku-derm.com/archives/2006/11/kaimen-himitsu.php

*4) 大矢勝 「図解入門よくわかる最新洗浄・洗剤の基本と仕組み」秀和システム, 70-71