洗剤

洗剤とは、希薄溶液中に溶解すると洗浄効果を発揮する界面活性剤または界面活性剤の混合物である。^[1]洗剤にはさまざまな種類があり、一般的なファミリー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、硬水に溶けやすい。これは、極性スルホン酸塩（洗剤）が極性カルボキシレート（石鹸）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。

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洗剤（detergent）という言葉は、ラテン語の形容詞detergensから派生したもので、これは拭く、磨き落とすという意味の動詞detergereから来ています。洗剤は、希釈溶液中に洗浄特性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、石鹸も本当の意味で洗剤であるにもかかわらず、洗剤は伝統的に石鹸（天然脂肪酸の塩）とは対照的に合成洗浄化合物を意味するために使用されます。 ^{[2]家庭内の文脈では、}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浄製品を指しますが、実際にはそれらはさまざまな化合物の複雑な混合物であり、それらすべてがそれ自体で洗剤であるわけではありません。

洗浄力とは、基質（例えば衣類）から「汚れ」と呼ばれる不要な物質を除去する能力である。^[3]

洗剤は両親媒性構造を持つ化合物のグループで、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、直鎖または分岐鎖炭化水素である場合もあれば、ステロイド構造を持つ場合もあります。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あります。^{[4]洗剤は水の}表面張力を下げることができるので、界面活性剤です。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、洗剤は程度の差は ありますが発泡剤でもあります。

洗剤分子は凝集してミセルを形成し、水に溶けるようになります。洗剤の疎水基がミセル形成の主な原動力であり、その凝集により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、汚れ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 2 つの相に分離する温度が曇点であり、溶液が濁って洗浄力が最適になります。^[4]

洗剤はアルカリ性の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。泡立ちやすさはヘッドグループによって決まります。たとえば、アニ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ないか、泡立ちが弱い場合があります。^[5]

洗剤は界面活性剤の電荷に応じて4つのグループに分類されます。^[6]

代表的なアニオン性洗剤はアルキルベンゼンスルホン酸塩です。これらのアニ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]

アニオン系洗剤は最も一般的な洗剤であり、国内市場向けに年間約 60 億キログラムのアニオン系洗剤が生産されています。

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性洗剤です。

カチオン系洗剤はアニオン系洗剤に似ていますが、親水性アニオンスルホン酸基が第四級アンモニウムに置き換わっています。硫酸アンモニウム中心は正に帯電しています。 ^[7]カチオン系界面活性剤は一般的に洗浄力が低いです。

非イオン性洗剤は、非荷電の親水性ヘッドグループが特徴です。一般的な非イオン性洗剤は、ポリオキシエチレンまたはグリコシドに基づいています。前者の一般的な例としては、Tween、Triton、Brijシリーズなどがあります。これらの物質は、エトキシレートまたはPEGylateおよびその代謝物であるノニルフェノールとしても知られています。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持っています。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あります。HEGAおよびMEGAシリーズの洗剤は類似しており、ヘッドグループとして糖アルコールを持っています。

両性または両性イオン性洗剤は、特定の pH 範囲内で両性イオンを持ち、同数の +1 および -1 に帯電した化学基の存在により正味ゼロの電荷を持ちます。例としては、CHAPSがあります。

石鹸は、紀元前2500年のシュメール時代から衣類の洗濯用界面活性剤として使われていたことが知られている^[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た。19世紀には、例えばオリーブ油から合成界面活性剤が作られ始めた。^[9] ケイ酸ナトリウム（水ガラス）は、1860年代に米国で石鹸作りに使用され、^[10] 1876年にヘンケルは石鹸と一緒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）として販売した。その後、ソーダはケイ酸ナトリウムと混合され、ドイツ初のブランド洗剤であるBleichsodaが製造された。^[11] 1907年、ヘンケルは漂白剤の過ホウ酸ナトリウムも添加し、洗濯物を手でこするという面倒な作業を省く初の「自己作用型」洗濯洗剤Persilを発売した。 ^[12]

第一次世界大戦中、石鹸を作るのに必要な油脂が不足していた。石鹸の代替品を見つけるために、ドイツの化学者はコールタール由来の原料を使って合成洗剤を作った。^{[13] [14] [9]}しかし、これらの初期の製品は十分な洗浄力を提供しなかった。1928年に、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、大規模生産は実現可能ではなかった。^[15]作られた合成洗剤は、硬水の中で石鹸よりも効果的でスカムを形成しにくく、酸とアルカリの反応を排除し、汚れを分解することもできる。脂肪アルコール硫酸塩を含む市販の洗剤製品は、最初は1932年にドイツでヘンケルによって販売され始めた。^[15]米国では、1933年にプロクター・アンド・ギャンブル（Dreft）が主に硬水の地域で洗剤を販売した。^[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、米国での売上はゆっくりとしか伸びませんでした。 ^{[14]ビルダーは、カルシウムイオンとマグネシウムイオンの}キレート化によって水を軟化させ、アルカリ性pHを維持するとともに、汚れ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により、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され、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になりました。^[17] 1950年代までに、洗濯用洗剤は広く普及し、先進国では衣類の洗浄に石鹸に取って代わりました。^[15]

長年にわたり、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、さまざまな目的で多くの種類の洗剤が開発されてきました。[ ^{14] [18]}洗剤は、洗濯以外のさまざまな製品、たとえば食器洗い機用洗剤、シャンプー、歯磨き粉、工業用クリーナー、潤滑油や燃料などに組み込まれ、スラッジや沈殿物の形成を軽減または防止します。^[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ります。しかし、洗剤にリン酸塩を使用すると、栄養汚染が懸念され、洗剤の配合変更が求められます。^[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]}

洗剤の最も大きな用途の一つは、食器洗いや洗濯を含む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として入手可能であり、これらの洗剤の配合は、用途の多様な要求と非常に競争の激しい消費者市場を反映して、界面活性剤以外のさまざまな化学物質の複雑な混合物であることが多いです。これらの洗剤には、次の成分が含まれている場合があります。^[21]

• 界面活性剤
• 泡調整器
• ビルダー
• 漂白剤
• 漂白活性剤
• 酵素
• 染料
• 香水
• その他の添加物

内燃機関のキャブレターと燃料噴射装置の両方の部品は、汚れを防ぐために燃料に洗浄剤を入れることで効果を発揮します。濃度は約300 ppmです。代表的な洗浄剤は、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す。^[23]

試薬グレードの洗剤は、生物細胞に含まれる膜タンパク質の分離と精製に使用されます。^[24]細胞膜二重層の可溶化には、内膜単層に入ることができる洗剤が必要です。^{[25]洗剤の純度と洗練度の進歩により、}イオンチャネル、またリポ多糖類に結合して膜を破壊するタンパク質、^[26]トランスポーター、シグナル伝達受容体、光化学系IIなどの重要な膜タンパク質の構造的および生物物理学的特性評価が容易になりました。^[27]

• 分解可能な洗剤
• 食器用洗剤
• 分散剤
• グリーンクリーニング
• 硬質表面クリーナー
• 洗濯用洗剤
• クリーニング製品リスト
• トリトンX-100

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。

• About.com: 洗剤はどのように洗浄するのか 2011年1月6日アーカイブ - Wayback Machine
• 洗剤の化学、界面活性剤、洗濯、染み抜き方法、汚れに関する歴史についてのキャンベルのヒント。
• 洗剤の配合