わたしは消費者 教員向け消費者教育情報提供誌・Web版
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洗濯環境を取りまく技術の進歩
―洗剤、洗濯機、被服材料と染色加工―

実践女子大学生活科学部 教授 牛腸ヒロミ

1. はじめに

洗濯は、被服の外観や機能を損ねることなく、被服に付着した汚れを除去する操作です。つまり汚れの除去のみを目的とするわけではなく、被服の保全も考えなければならないので、合理的、効率的な洗濯を考えるときに、汚れの種類や量、汚れを落とすための洗剤や道具(例えば洗濯機)のことだけではなく、被服を構成する繊維の性質や被服に必ず施される染色加工についての知識も必要になります。

2. 洗濯のメカニズム

家庭洗濯では、粉末や液体の洗剤を水に溶かした洗剤液を使います。水よりも表面張力が小さくなった洗剤液は、繊維の中に容易に浸透し(浸透作用)、水に溶けない油性汚れ、固体粒子汚れに吸着し、これらの汚れを微粒子にして洗剤液中に放出します。油性汚れを細かくして水と混じり合わせることを乳化作用、固体粒子汚れを細かくして水と混合することを分散作用といいます。さらに布上に残った汚れを機械力によって引き離し、洗剤液に移して被服をきれいにします。布も布から引き離された汚れも界面活性剤分子が吸着しているため、布から引き離された汚れは再び布に付着することはありません(再汚染防止作用)。このような現象は洗剤の主成分である界面活性剤によって引き起こされます。

2-1. 界面活性剤とは

液体と液体、液体と気体など、二つの相の間に生じた界面に働く界面張力が、いずれかの相に少量の物質を溶解することによって大きく低下する現象を「界面活性」といい、界面活性を示す物質を「界面活性剤」といいます。ちなみに気体との界面を「表面」といいます。図1に代表的な界面活性剤として脂肪酸ナトリウムを示します。図1に示すように、界面活性剤は分子中に親水性部分と親油性(疎水性)部分を持っているので、例えば水に溶かすと、図2に示すように、水の表面(水と空気の界面)では、親水性部分を水側に親油性部分を空気側に向けて吸着し、水の表面張力を低下させます。濃度が低いときには界面活性剤分子は分散していますが、水の表面が界面活性剤分子で満たされると、水溶液中では親油性部分同士が集まって、ミセルを形成します。ミセルはその内部に水に溶けにくい油性汚れや固体粒子汚れを取り込んでいくので、ミセルを形成する濃度(臨界ミセル濃度cmc)以上では、汚れがよく落ちるようになります。cmcを境に、電気伝導度、表面張力、浸透圧などの性質が大きく変化します。洗浄力はcmcより少し濃い濃度で最も大きくなり、それ以上の濃度ではほとんど変化しませんが、合成洗剤には界面活性剤以外に、酵素や漂白剤などが加えられているものもあって、これらの効果はcmcに無関係に、濃度の増加に伴い増大するので、洗浄力は、cmcあたりで増加率は減少するものの、洗剤としての洗浄力は向上する場合があります。

界面活性剤を水に溶かすとミセルを形成したり、気泡を形成したり、ぬれ、浸透などの界面現象も起こります。これらを総合して汚れが落ちるのです。

図1 界面活性剤のモデル図

図1 界面活性剤のモデル図

図2 界面活性剤の吸着とミセル形成

図2 界面活性剤の吸着とミセル形成

2-2. 界面活性剤の種類と用途

界面活性剤は、水に溶けた時のイオン性で、マイナスに電離する「陰イオン界面活性剤」、プラスに電離する「陽イオン界面活性剤」、アルカリ性溶液ではマイナスに電離し、酸性溶液ではプラスに電離する「両性イオン界面活性剤」、イオンにならない「非イオン界面活性剤」に分けられます。主に陰イオン界面活性剤と非イオン界面活性剤は洗濯洗剤に使用され、陽イオン界面活性剤は柔軟仕上げ剤や殺菌剤などに使用されます。現在、衣料用洗剤に用いられている代表的な界面活性剤を表1に示します。

分類 名称 用途
陰イオン 脂肪酸ナトリウム(石鹸) 衣料用洗剤
直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(LAS) 衣料用洗剤
アルキルサルフェート(AS) 衣料用洗剤
アルコールエトキシサルフェート(AES) 衣料用洗剤
陽イオン トリエタノールアミンベースエステル4級塩 柔軟剤、逆性せっけん
ドデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド 殺菌消毒剤、ヘアリンス剤
両性イオン アルキルアミノ脂肪酸塩 シャンプー、帯電防止剤、柔軟剤
アルキルベタイン シャンプー、ボディソープ、帯電防止剤
非イオン ポリオキシエチレンアルキルエーテル(AE) 衣料用液体洗剤
ポリオキシエチレン脂肪酸メチルエステル(MEE) 衣料用液体洗剤

表1 界面活性剤の種類と用途