洗濯用洗剤

洗濯用洗剤は、汚れた洗濯物（衣類）を洗浄するために使用する洗剤（洗浄剤）の一種です。洗濯用洗剤には、粉末（洗濯粉）と液体があります。

粉末洗剤と液体洗剤は、世界の洗濯洗剤市場において金額ベースでほぼ同等のシェアを占めていますが、量ベースでは粉末洗剤が液体洗剤の2倍販売されています。^[1]

古代から、化学添加物は水による繊維の機械的洗浄を容易にするために使用されていました。石鹸のような物質の製造に関する最も古い記録は、紀元前2800年頃の古代バビロニアにまで遡ります。^[2]

ドイツの化学会社は、第一次世界大戦 中の連合国によるドイツ封鎖中に石鹸の原料が不足したことを受けて、1917年にアルキル硫酸塩界面活性剤を開発した。^{[1] [3]} 1930年代には、脂肪族アルコールの商業的に実現可能な製造方法が開発され、これらの新材料は硫酸エステルに変換され、 BASFが製造するドイツの重要なブランドであるFEWAや、プロクター・アンド・ギャンブルが製造する米国のブランドであるDreftの主要原料となった。このような洗剤は、第二次世界大戦後まで主に産業界で使用されていた。その後、新たな開発が行われ、航空燃料工場がテトラプロピレンを生産するように転換され、家庭用洗剤の生産に使用されたため、1940年代後半には家庭での使用が急速に増加した。^[3]

洗濯には、繊維の表面から混ざった汚れを取り除くことが含まれます。化学的な観点から見ると、汚れは次のように分類できます。

• 糖分、無機塩、尿素、汗などの水溶性汚れ。
• 錆、金属酸化物、すす（カーボンブラック）、炭酸塩、ケイ酸塩、腐植などの固体粒子状土壌。
• 動物性脂肪、植物油、皮脂、鉱物油、グリースなどの疎水性汚れ。
• 血液、卵、牛乳、皮膚のケラチンなどのタンパク質。これらは、界面活性剤で除去する前に、酵素、熱、アルカリによって加水分解され、より小さな部分に変性する必要があります。
• ワイン、コーヒー、紅茶、フルーツジュース、野菜のシミなどの漂白可能なシミ。漂白は酸化反応で、有色の物質を無色の物質に変え、布地に残るか、洗い落としやすくなります。

除去が難しい汚れとしては、顔料や染料、脂肪、樹脂、タール、ワックス、変性タンパク質などがある。^[4]

洗濯用洗剤には、ビルダー（重量で約50％）、界面活性剤（15％）、漂白剤（7％）、酵素（2％）、汚れ防止剤、泡調整剤、腐食防止剤、蛍光増白剤、染料移行防止剤、香料、染料、充填剤、配合助剤などが含まれている場合があります。^[4]

ビルダー（キレート剤または金属イオン封鎖剤とも呼ばれる）は、水軟化剤です。ほとんどの家庭用水には、特に硬水地域では、溶解したミネラルが含まれています。これらの溶解したミネラルに含まれる金属陽イオン、特にカルシウムイオンとマグネシウムイオンは、界面活性剤と反応して石鹸カスを形成し、洗浄効果がはるかに低下し、布地と洗濯機の部品の両方に沈殿する可能性があります。ビルダーは、沈殿、キレート化、またはイオン交換によって、硬水の原因となるミネラルイオンを除去します。さらに、分散によって汚れを取り除くのに役立ちます。

最も初期のビルダーは炭酸ナトリウム（洗濯ソーダ）とケイ酸ナトリウム（水ガラス）でした。1930年代にはリン酸塩（リン酸ナトリウム）とポリリン酸塩（ヘキサメタリン酸ナトリウム）が導入され、続いてホスホネート（HEDP、ATMP、EDTMP）が導入されました。これらのリンベースの薬剤は一般的に無毒ですが、深刻な環境への影響をもたらす可能性のある栄養汚染を引き起こすことが現在では知られています。そのため、多くの国で禁止されており、ポリカルボキシレート（EDTA、NTA）、クエン酸塩（クエン酸三ナトリウム）、ケイ酸塩（ケイ酸ナトリウム）、グルコン酸、ポリアクリル酸などのリンを含まない薬剤、またはゼオライトのようなイオン交換剤が開発されました。

アルカリビルダーは、洗濯のpH を変えることで洗浄力を高めることもできます。綿などの親水性繊維は水中で自然に負の表面電荷を持ちますが、合成繊維は比較的中性です。負電荷は、陰イオン界面活性剤の吸着によってさらに増加し​​ます。pH が上昇すると、汚れと繊維はより負に帯電し、相互反発が増大します。良好な洗浄力を得るための最適な pH 範囲は 9～10.5 です。^[5]アルカリは、脂肪の 鹸化によって洗浄力を高めることもできます。

ビルダーと界面活性剤は相乗的に作用して汚れを除去し、ビルダーの洗浄効果は界面活性剤の効果を上回る可能性がある。綿、ウール、ポリアミド、ポリアクリロニトリルなどの親水性繊維の場合、三リン酸ナトリウムは界面活性剤単独よりも効果的に汚れを除去します。ポリエステルやポリオレフィンなどの疎水性繊維を洗浄する場合、界面活性剤の効果がビルダーの効果を上回ることが期待されますが、実際にはそうではありません。^[6]

洗濯用洗剤の洗浄効果の大部分は界面活性剤によるものです。界面活性剤は汚れを水に吸収・乳化させ、また水の表面張力を下げて濡れ性を改善することで洗浄効果を発揮します。

洗濯用洗剤には、主にアニオン系界面活性剤と非イオン系界面活性剤が含まれています。カチオン系界面活性剤は通常、アニオン系洗剤と相性が悪く、洗浄効率も低いため、柔軟剤、帯電防止剤、殺生物剤など、特定の特殊効果のためにのみ使用されます。両性イオン系界面活性剤は、主にコスト上の理由から、洗濯用洗剤にはほとんど使用されません。ほとんどの洗剤は、さまざまな界面活性剤を組み合わせて使用​​し、性能のバランスを取っています。

1950 年代まで、洗濯用洗剤の主な界面活性剤は石鹸でした。1950 年代の終わりまでに、分岐アルキルベンゼンスルホン酸塩などのいわゆる「合成洗剤」(シンデット) が、先進国で石鹸に取って代わりました。^{[7] [8]これらの分岐アルキルベンゼンスルホン酸塩は生分解性が低いため、1960 年代半ばに}直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(LAS)に置き換えられました。1980 年代以降、SDSなどのアルキル硫酸塩がLAS に代わって使用されるようになりました。

1970年代以降、アルコールエトキシレートなどの非イオン性界面活性剤が洗濯用洗剤で大きなシェアを獲得しました。1990年代にはグルカミドが共界面活性剤として登場し、アルキルポリグリコシドは高級繊維用の特殊洗剤に使用されるようになりました。^[4]

その名前にもかかわらず、現代の洗濯用漂白剤には家庭用漂白剤（次亜塩素酸ナトリウム）は含まれません。洗濯用漂白剤は、通常、過ホウ酸ナトリウムや過炭酸ナトリウムなどの過酸化水素の安定した付加物です。これらは固体としては不活性ですが、水に触れると過酸化水素を放出します。漂白剤の主なターゲットは、通常植物由来の酸化可能な有機汚れです（例：クロロフィル、アントシアニン染料、タンニン、フミン酸、カロテノイド色素）。過酸化水素は、60 °C（140 °F）未満の温度では漂白剤として十分に活性ではないため、従来は高温洗濯が標準でした。1970年代と1980年代に漂白活性剤が開発されたことで、より低温での洗濯でも効果を発揮できるようになりました。テトラアセチルエチレンジアミン（TAED）などの化合物は過酸化水素と反応して過酢酸を生成します。過酢酸は特に低温でより効果的な漂白剤です。^[4]

洗濯に酵素を使うことは、1913 年にオットー・ロームによって導入されました。最初の調合物は、屠殺された動物から採取された膵臓抽出物でしたが、これはアルカリや漂白剤に対して不安定でした。この技術が主流になったのは、19 世紀後半になって、耐熱性細菌酵素が利用できるようになったときでした。

タンパク質（牛乳、ココア、血液、卵黄、草など）、脂肪（チョコレート、脂肪、油など）、デンプン（小麦粉やジャガイモのシミなど）、セルロース（損傷した綿の原繊維、野菜や果物のシミ）からなる頑固なシミを分解するには酵素が必要です。シミの種類ごとに異なる種類の酵素が必要です。タンパク質にはプロテアーゼ（サビナーゼ）、油脂にはリパーゼ、炭水化物にはα-アミラーゼ、セルロースにはセルラーゼが必要です。

予想される使用状況に応じて、他の多くの成分が添加されます。このような添加剤は、泡を安定させるか中和することによって、製品の泡立ち特性を変更します。他の成分は、溶液の粘度を増減させたり、他の成分を可溶化します。腐食防止剤は、洗濯設備へのダメージを防ぎます。染料移行防止剤は、ある物品の染料が他の物品に色を付けるのを防ぎます。これらは通常、染料が優先的に結合するポリビニルピロリドンなどの極性水溶性ポリマーです。カルボキシメチルセルロースなどの再付着防止剤は、細かい汚れの粒子が洗浄中の製品に再付着するのを防ぐために使用されます。^{[4]商業用または工業用のランドリーでは、最後のすすぎサイクルで}洗濯用サワーを使用して、残っているアルカリ界面活性剤を中和し、酸に敏感な汚れを取り除く場合があります。

洗剤の使用前または使用中に、洗浄するアイテムや洗剤自体の美観に影響を与える成分は数多くあります。これらの成分には、蛍光増白剤、柔軟剤、着色剤などがあります。また、他の成分と互換性があり、洗浄するアイテムの色に影響を与えない限り、さまざまな香料も現代の洗剤の成分となっています。香料は通常、多くの化合物の混合物であり、一般的なクラスには、テルペンアルコール（シトロネロール、ゲラニオール、リナロール、ネロール）とそのエステル（リナリルアセテート）、芳香族 アルデヒド（ヘリオナール、ヘキシルシンナムアルデヒド、リリアル）、合成ムスク（ガラクソリド）があります。

世界では、液体洗剤と粉末洗剤は金額ベースでほぼ同等の市場シェアを占めているが、粉末洗濯洗剤の方が広く使用されている。2018年の粉末洗剤の販売量は1,400万トンで、液体洗剤の2倍であった。液体洗剤は多くの西側諸国で広く使用されているが、粉末洗剤はアフリカ、インド、中国、ラテンアメリカ、その他の新興市場で人気がある。粉末洗剤は、衣類の漂白において液体洗剤よりも優れているため、東ヨーロッパや一部の西ヨーロッパ諸国でも大きな市場シェアを占めている。化学プラントや洗剤製造設備の設計・製造業者であるデスメット・バレストラによると、粉末洗剤は西ヨーロッパで30～35%の市場シェアを占めている。ルーブリゾールによると、粉末洗剤市場は年間2%成長している。^[1]

洗剤に含まれるリン酸塩は1950年代に環境問題となり、後年禁止の対象となった。^[9]リン酸塩は洗濯物を清潔にするが、特に排水処理が不十分な場合は富栄養化を引き起こす。^[10]

2013年に行われた香り付き洗濯用品に関する学術研究では、「乾燥機の排気口から25種類以上のVOCが排出され、アセトアルデヒド、アセトン、エタノールの濃度が最も高かった。これらのVOCのうち7種類は有害大気汚染物質（HAP）に分類され、2種類は発がん性HAP（アセトアルデヒドとベンゼン）に分類されている」ことがわかった。^[11]

EEC指令73/404/EEC では、洗剤に使用されるすべての種類の界面活性剤の平均生分解性が少なくとも 90% であることが規定されています。洗剤のリン酸含有量は、オーストリア、ドイツ、イタリア、オランダ、ノルウェー、スウェーデン、スイス、米国、カナダ、日本など、多くの国で規制されています。

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