シャンプー、ボディウォッシュ、洗顔料などのパーソナルケア製品の配合において、界面活性剤 が中心成分となります。
脱脂、汚れ除去、帯電防止効果、乳化などの主要な機能は、本質的に界面活性剤の物理的および化学的特性を巨視的に表現したものです。
高効率の洗浄配合物を設計するには、配合者は 表面張力 と 吸着という2 つの核となる物理化学的概念を深く理解する必要があります。.
界面活性剤溶液 の最も顕著な特徴は 、表面張力と界面張力が低いことです。
湿潤原理によれば、液体の表面張力が低いほど、液体は固体表面上でより良く広がります。 湿潤はすべての洗浄プロセスの前提条件です。
洗浄液が皮膚、髪、汚れの微細孔を完全に濡らして初めて、その後の乳化、分散、可溶化が起こります。
さらに、油/水の界面張力が低いため、乳化に必要なエネルギーが大幅に減少します。これにより、液体グリースを小さな液滴に砕き、水中で安定させ、効率的な脱脂を実現します。
液体油性汚れの除去は、古典的な界面化学プロセスです。通常は次の手順に従います。
湿潤: 界面活性剤分子は最初に皮膚または髪の表面を湿らせます。
ロールアップ機構： 界面活性剤は油と基材の界面に吸着します。これにより接触角が変化します。油膜は収縮して厚くなり、最終的には水のせん断力によって「丸まり」水滴になります。
界面の安定化: 界面活性剤の分子は油/水の界面で整列します。これにより 表面張力が低下し 、機械的な膜が形成されます。この膜は、乳化した油滴が融合（合体）したり、表面に再付着したりするのを防ぎます。
伝統的な洗濯理論では、 アニオン性界面活性剤 (SLES、SLS、アミノ酸界面活性剤など) が主な選択肢となることがよくあります。優れた湿潤性、発泡性、静電気特性を備えています。
固形汚れを除去するメカニズムは 静電気作用に大きく依存しています。
非極性土壌 (カーボン ブラック、パラフィンなど):アニオン性界面活性剤は 、疎水性鎖と汚れの間の親水性ヘッドが水に面し、汚れに高密度のマイナス電荷を与えます。 ファンデルワールス力 を介して汚れ表面に吸着します。
静電反発力: 皮膚や髪の表面は通常マイナス電荷を帯びているため、 汚れ粒子と基材の間に強いこの力で汚れを押しのけ、再付着を防ぎます。 静電反発力が発生します。
注: 正に帯電した汚れの場合、少量の陰イオン界面活性剤が凝集を引き起こす可能性があります。この場合、形成するにはより高い用量が必要です
非イオン性界面活性剤 (APG やアルコール エトキシレートなど) は、疎水性のアルキル鎖と親水性のポリオキシエチレン (PEO) 鎖で構成されています。その洗浄メカニズムはアニオンとは根本的に異なります。
優れた脱脂力:
一般に、非イオン界面活性剤はアニオン界面活性剤よりも油汚れの除去に優れています。これは、臨界ミセル濃度 (CMC) が低く、グリースを可溶化する優れた能力によるものです。
立体安定化:
固体土壌に吸着すると、疎水性尾部が土壌に固定されます。大きな親水鎖が水中に伸びています。これにより、粒子の周囲に厚い水和層が形成されます。この層は、 立体障害として知られる物理的障壁を形成します。汚れ粒子が互いに接近したり、下地に再付着したりするのを防ぎます。
帯電表面への影響:
非イオン性界面活性剤は電荷を帯びませんが、その吸着により、多くの場合、単純な静電効果を上回る安定性が得られます。これにより、分散系の安定性が大幅に向上します。
極性表面上の非イオン性界面活性剤に関する特殊なケース (損傷した親水性の髪など) に注意することが重要です。
親水基のエーテル酸素原子は、表面のヒドロキシル基と水素結合を形成できます。これにより、親水性の頭部が表面に吸着され、疎水性の尾部が水に面します。理論的には、これにより表面が疎水性になり、水洗いには不利になります。
しかし、実際の製剤では陰イオン界面活性剤を配合することでこの問題を解決しています。アニオンの帯電の利点と非イオンの乳化力を組み合わせることで、配合者は単一成分を上回る相乗効果を達成できます。
表面張力の低下と複雑な吸着挙動 (静電反発、立体障害、二重層吸着など) を理解することは、高性能パーソナルケア製品の基礎です。
熟練した配合者は、これらの微視的な力を操作して、優れた洗浄力と優れた肌感触という巨視的な結果をもたらします。
