界面活性剤には種類があります。

イオン界面活性剤 化粧品 イメージ

そもそも界面活性剤とはどういうもの?

こんにちは。きららです。

洗剤や化粧品などで界面活性剤というものをよく聞きますが、洗剤やシャンプーで使われているものといったイメージがあっても具体的にどんなものなのか分かりにくいですよね。

界面活性剤にはいくつか種類がありますが、その前に界面活性剤とはどんなものなのかざっくり説明していきます。

 

界面活性剤は、その名の通り界面を活性化(変化)させる化学成分の総称になります。

そして、水になじみやすい部分(親水基)と油になじみやすい部分(疎水基、親油基)の2つの構造があります。

界面活性剤の構造
界面活性剤の構造

 

通常は、油分子同士または、水分子同士はそれぞれの成分分子同士で相互作用をしていて混合しないようになっています。

水に油を入れると、二層に分離もしくは、こんなふうに油滴ができますよね。

油滴

 

とくに水分子同士は強い「水素結合」と呼ばれるもので相互作用していて、油の分子同士よりもさらに強い力で集まろうとしています。

この集まる力は、境界線(界面)で作用しているので「界面張力」と呼ばれています。

 

特に液体の表面で作用している「界面張力」は表面張力」と呼ばれています。どちらかといえば、表面張力のほうが馴染み深いのではないでしょうか。

 

水と油と二層に分かれている液体に界面活性剤を添加すると、界面活性剤は水と油の両方に移動できる性質からこの境界線で界面にならんで、水素結合を分断して水分子同士の相互作用を弱めます。

結果として、水の表面張力も下がり、水と油が混ざりやすくなります。

冒頭でお伝えしたように、二層の境界線の「界面」に働き、表面張力を下げるのは界面活性剤の作用の1つです。

他にもある界面活性剤の作用

どちらかといえば、表面張力よりも、界面活性剤と聞いてすぐに思いつくのは、台所や洗濯機で使う洗剤や入浴で使うシャンプー、石けん等の汚れ落とし(洗浄剤)といったような泡立てて汚れを落とす作用の方が一般的なのではないでしょうか。

 

界面活性剤は、ある一定の量を超えると「ミセル」と呼ばれる油を取り囲んだ巨大分子構造をつくります。

界面活性剤の親油基(疎水基)部分が油滴などの汚れに吸着してミセルをつくると、水に馴染みやすい部分によって水中に「分散」して、「可溶化」させます。さらに、界面活性剤が気泡を取り込んで安定的に泡を作った場合、汚れをおとす「洗浄作用」が発揮されます。

 

ミセルの構造
ミセルの構造

 

ちなみに「可溶化」できる濃度よりも溶かし込む油の量が多くなると、溶液が白濁した状態になりますが、沈殿や凝集がみられません。界面活性剤をつかってこの様な状態にすることを「乳化(エマルション)」と呼びます。

化粧品でいえば、油分成分を多く含む乳液のようなものがイメージしやすいのではないでしょうか。

 

界面活性剤の性質を応用したものは、化粧品だけではなく、食品にもみられます。

界面活性剤と聞くと人工的に作られたものをイメージしがちですが、普通に食べている天然のものでも界面活性剤が含まれていることがあります。

例えば、牛乳に含まれているカゼインタンパク質は、水と油に馴染む界面活性剤の役割があります。この性質によって、牛乳の脂肪成分(乳脂肪分)が牛乳中で沈んだり、偏ったりするのを防いでいます。

界面活性剤食べているものにも含まれていることを知ったら、意外と安全なものものもあるということが理解できたのではないでしょうか。

 

ちなみに界面活性剤は水に馴染む”親水基”と呼ばれる部分の化学的な性質によって、分類されています。

これまで石けんについてお伝えしてきましたが、石けんは”陰イオン界面活性剤”という種類に分類されるものになります。

⇒参照:石けんとはどんなもの?肌に優しい石鹸とは

 

界面活性剤の分類は次のようになります。

界面活性剤は、化学的性質によって4つに分類されます

★イオン界面活性剤(水に溶かすと電離してイオンになる界面活性剤)

さらに、3つに分類されます。

  ・陰イオン界面活性剤(またはアニオン界面活性剤)
⇒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(またはカチオン界面活性剤)
⇒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、陽イオン両方持っているもの

 

そして、イオンに分離されない

★非イオン界面活性剤
⇒水に溶かしてイオンにならないもの

があります。

 

続いてイオン系の界面活性剤はどんなものかを説明していきます。

 

イオン界面活性剤(陰イオン、陽イオン界面活性剤)について

陰イオン界面活性剤とはどんなもの?

陰イオン界面活性剤(またはアニオン界面活性剤とも呼ばれます)はどんなものかというと、水に溶けると親水基(水になじみやすい部分)のついている部分がマイナスの電荷(陰イオンに電離)をもった界面活性剤になります。

下図が陰イオン界面活性剤の分子のモデルになります。

陰イオン(アニオン)界面活性剤イメージ図

陰イオン界面活性剤の分子モデル
泡立ちがよく、泡の持続性が高いことから洗剤やシャンプーなどの主原料なっています。

また、洗浄力やタンパク変性作用が一般的に強いものが多いです(近年、アミノ酸系等タンパク質変成作用がほとんどないものがありますが..)。

続いて陰イオン界面活性剤の種類ですが、表1のようなものがあります。

表1:洗浄に用いられる主な陰イオン界面活性剤

陰イオン界面活性剤種類の図

※1  「図解入門よくわかる最新洗浄・洗剤の基本と仕組み」 を参照にし、加筆修正

上記表に代表的な陰イオン界面活性剤を掲載しました。

陰イオン界面活性剤でも親水基や疎水基の分子の構造によって様々な名称で呼ばれています。

溶解する前の親水基部分には、ナトリウムやカリウムなどの金属塩がついているので、上記表では系統名が〜塩となっています。

疎水基部分については、基本的には炭素と水素が連なった構造を持っていますが、それぞれの種類に個数が異なっていたり、リン酸が付加されている等、種類ごとにかなり異なっています。

陰イオン界面活性剤に分類される代表的なものとして、石けんの成分の脂肪酸ナトリウム脂肪酸カリウムが該当します。

石けんの場合(一般的な脂肪酸ナトリウムの石けん)、皮膚のアミノ酸によって反発し皮膚に浸透しにくく生分解能力が高い性質があります。

そのため、肌に成分は残りにくメリットはあるのですが、pHが10とアルカリ性が強く、基本的にはタンパク質変性作用も強いためあまりおすすめできないです。
(肌から分泌される脂肪酸などで中和されるといわれておりますが….)

石けんを使うことが推奨されている美容法(例えば宇津木式等)がありますが、肌が弱い方は一般的には肌へのリスクが強めなので、様子を見て使ってみて合わなければ避けたほうがいいかもしれません。

また、安価で泡立ちが良く洗濯洗剤によく使われている直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムや以前シャンプーなどで見かけたラウリル硫酸ナトリウム(ドデシル硫酸ナトリウム、上記の表の中ではポリオキシアルキル硫酸塩、ASの一種になります)があります。

これらは安価で簡単に作られるメリットがありますが、肌へのダメージが強い傾向があります。

一般的には陰イオン界面活性剤は肌に悪いイメージがつきものですが、ASを改良したポリオキシアルキルエーテル塩(AES)は、皮膚刺激がASよりも小さいので、シャンプーや台所洗剤など皮膚に直接接触する洗浄成分に使われています。

近年、石けんといわれるものでもアルカリ性ではなく、合成して作られた”酸性の石けん”とよばれるものも販売されるようになりました(正式名称は、ポリオキシアルキルエーテル酢酸塩(主塩は、ナトリウムになります)。

肌に近い弱酸性(原材料により、中性付近の場合もありますが…)であり、刺激が少なく、生分解性能力が極めて高い反面、硬水などでも使えることからお肌が弱い方向けのシャンプーなどの商品に使われています。

酸性の石けんと記載しましたが、脂肪酸そのものからではなく、脂肪酸から経て合成して作られた高級アルコール(ポリオキシアルキルエーテル)から作られたものになります(石けん系に分類されているのがよく見られるのですが、今回の表でいえば高級アルコール系に分類しました)。

酸性の石けんの末端部分が、アルカリ性の石けんの構造の末端-COONaと類似していることから”酸性石けん”呼ばれているようです。

酸性石けんの性質など詳しくはこちらの記事より⇒酸性石けんとアルカリ性の石けんの違いとは..

また、モノアルキルリン酸エステル塩(MAP)は、陰イオン界面活性剤の中でも比較的肌ダメージが少なく、化粧品やボディソープ等で使われるようになってきました。

 

さらに、アミノ酸から誘導されて作られたアミノ酸系の陰イオン界面活性剤もあります。

アミノ酸系の正式名称はN-アシルアミノ酸塩ですが、種類としては、N-アシルN-メチルタウリン塩、N-アシルグルタミン酸塩、ラウロイルメチルアラニンNa等あります。

いわゆるアミノ酸シャンプーなどに配合されているものになり、刺激が少なく、生分解性能力に優れています。

しかしながら、アミノ酸系については、気泡力が若干弱いという弱点もあります。

比較的お肌の弱い方は、酸性石けんやMAP、アミノ酸系が配合されているものがいいのかもしれません。

(しかし、本当にお肌が弱っている方に関しては、界面活性剤を避けたほうがいいこともあります。作用が緩やか脱脂作用があるので、バリア機能低下をさらにまねいたり、皮膚常在菌のバランス機能が崩れやすくなるためです。お湯だけでも身体は洗えます⇒身体はお湯だけでも洗えるようです

商品によっては洗浄作用を高めたり、お肌のダメージを和らげるために、陰イオン界面活性剤の他に別の種類の界面活性剤を混合することがあります。

例えば、台所用の洗剤では、陰イオン界面活性剤が手肌に触れにくくして手荒れを防ぐ目的で、両性イオン界面活性剤を同時に配合されていることがあります。
両性イオンの性質はこちら

そうはいえども冒頭でも述べたように、特に洗浄力が必要な場面で使われている台所や洗濯洗剤で用いられている陰イオン界面活性剤は洗浄作用、タンパク質変性作用、あるいは脱脂力が強い傾向があります。

お肌へのダメージが気になる方は手袋やワセリンを塗るなどして、直接触れる場面を減らすようにして使用してくださいね。

※ 手袋をしていても手荒れをする可能性が0でないのです…⇒しかしながら、手袋でも手荒れすることも….
※ 洗剤を使うときのワセリンの活用方法とは⇒ワセリンで手荒れを防ぐには

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陽イオン界面活性剤とはどんなもの?

陽イオン界面活性剤(またはカチオン界面活性剤とも呼ばれます)はどんなものかというと、水に溶かすと親水基(水になじみやすい部分)の付いている部分がプラスの電荷(陽イオンに電離)をもった界面活性剤になります。

下図が陽イオン界面活性剤の分子のモデルになります。

陽イオン界面活性剤イメージ図

陽イオン界面活性剤の分子モデル

 

陽イオン界面活性剤は、陰イオン界面活性剤に比べて洗浄力は極めて弱く、洗浄剤とは別用途で使われているものです。

用途としては、リンス、柔軟剤、帯電防止剤、殺菌剤になります。

 

これらの用途で使われている使用される理由は、陽イオン界面活性剤はものに吸着するという性質があるからです。

 

それは、次のようになります。

陽イオン界面活性剤のプラスの電荷の親水性の部分マイナスの電荷を帯びている繊維や髪の毛に吸着します。
(ちなみに、マイナスとプラスの電荷が引き寄せるため吸着します。)

吸着した部分の反対側の油になじみやすい疎水性(親油性)の性質が表面に出てきます。

表面が油の性質を帯びてくるので、摩擦を和らげることによって表面を柔らかくしたり、手触りを良くします。

さらに、摩擦の影響が低下するので、静電気防止の効果も発揮します。

殺菌作用に関しては、プラスの電荷を持つ陽イオン界面活性剤がマイナスを帯びている細菌の細胞膜に吸着することにより、細胞膜にダメージを与え、菌を殺します。

 

陽イオン界面活性剤には次のようなものがあります。

よく用いられている主な陽イオン界面活性剤の種類の分類一覧(第四級アンモニウム塩系)
第四級アンモニウム塩 陽イオン(カチオン)界面活性剤種類 表
※1  「図解入門よくわかる最新洗浄・洗剤の基本と仕組み」 より参照

陽イオン界面活性剤の分類としては、第四級アンモニウム塩系の物が使われています。

代表的なものとして、殺菌剤の塩化ベンザルコニウムやリンス成分のラウリルトリモニウムクロリドなどがあります。

先に陰イオン界面活性剤についてお伝えしましたが、通常、陰イオン界面活性剤と陽イオン活性剤を単純に混合すると、−の電荷+の電荷吸着してそれぞれの性質を打ち消し合ってしまいます。

また、陰イオン界面活性剤は基本的には”汚れ落とし(洗浄)”に使いますが、陽イオン界面活性剤は吸着目的と用途が相反する性質のため、洗濯の時には洗剤と柔軟剤を洗濯槽内で混ぜて入れるのではなく、別々の場所に入れ、投入するタイミングも変えて行います。

普通、シャンプと同時にリンスはしないですよね。後からリンス(またはトリートメント)をするようになっています(最近の界面活性剤は、洗浄・リンス作用をうまく打ち消し合わないように工夫されたものもありますが..)。

 

基本的には化粧品や肌に触れるものに使われている界面活性剤は皮膚表面への毒性が調べられて、基本的には安全性が高いものが使われています。

一般的に陰イオン界面活性剤よりも陽イオン界面活性剤の方が洗浄作用が弱く、肌自体へのダメージが少ないと考えられがちです。

しかしながら、陽イオン界面活性剤は皮膚表面や細菌に吸着する性質があるので、皮膚 のバリア低下につながる一次性刺激物質になったり、皮膚の常在菌のバランスを崩す原因物質となりうる可能性があります。

もちろん、肌にマイルドな設計のものもありますが、毒性が強く、体内に入ると死に至る種類もあるほどです(かずのすけ オフスキンケアより*2)。

短期間の手肌の殺菌の場合、陽イオン界面活性剤の塩化ベンザルコニウムはエタノールよりも肌あれしやすいと言われているぐらいです。

肌が弱い方は、柔軟剤やリンス剤を見直ししてもいいかもしれませんし、できるだけ使用を避けたほうがいいかもしれません。

最近は肌に作用が穏やかな陽イオン界面活性剤が配合された柔軟剤・トリートメント剤が出るようになりました。

陽イオン界面活性剤は比較的肌あれ起こしやすいとお伝えしましたが、作用が穏やかなものが出回ってきているようです。

それは、”第三級アミン塩”とよばれる陽イオン界面活性剤が配合されたものです。

 

第三級アミンでも陽イオン界面活性剤には変わらないので皮膚に吸着する性質はありますが、肌についても穏やかで生分解性がいいのが特徴です。

参考に成分の例をあげておきます。

トリートメントに使われている第三級アミン塩の種類
  • ステアラミドプロピルジメチルアミン
  • ステアラミドエチルジメチルアミン
  • ベヘナミドプロピルジメチルアミン
柔軟剤に使われている第三級アミン塩の種類
  • アミド型アルキルアミン塩

 

ただし、まだまだ流通量が少ないようで、種類は少なめです。

 

アミド型アルキルアミンが配合された柔軟剤だと”ラコルベイユオーガニックランドリー”があります。

この柔軟剤には無香料タイプがあります。

 

 

使わないのに越したことはありませんが、できるだけ肌にいいものを洗濯する場合は、上記のような成分が配合されているものを選択していけばいいのかなと思います。

 

今回ご紹介したもの以外にも肌に優しいタイプの柔軟剤があります。詳しくは、下のリンクを参照にしてください。

⇒肌に優しい柔軟剤の種類と選び方とは。

⇒天然成分キチン・レシチン配合 柔軟剤ハッピーエレファントとは。

 

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参考文献:

*1) 図解入門よくわかる最新洗浄・洗剤の基本と仕組み

*2)かずのすけ  どんな敏感肌にも美肌になれる! オフスキンケア

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