２、界面活性剤の機能創製・素材開発・応用技術

界面活性剤を機能創製のキーマテリアルとしてとらえ、基本技術及び費用対効果をにらんだ研究開発と応用技術について記述。

■出版のねらい
界面活性剤の特徴は1)界面エネルギーの制御と2)分子集合体形成性(自己組織化)の制御に層別される。前者は、歯磨剤、洗剤、シャンプー、ムース、クリーム、マヨネーズ、軟膏、ペイント、インキ、殺虫剤等の日常生活に欠かせないトイレタリー製品ならびに工業製品を製品形態およびその作用場面で微視的な観点から眺めると、固層、液層、気層の単純な相に帰着する。そして、界面活性剤はこれらの3相が向かい合う、気/液界面、液/液界面、固/液界面等の界面に特異的に吸着し、その界面自由エネルギーを制御することで、気泡、乳化、可溶化、分散、撥水、湿潤等の界面現象の発現に重要な役割を果たしてきた。また、界面自由エネルギーの制御法として、界面活性剤単独だけでなく、高分子/界面活性剤相互作用の利用に拡大してきている。後者は、水溶液(または非水溶液)中で、界面活性剤濃度が臨界ミセル濃度以上になると、界面活性剤分子が数十個集合し分子合体を形成する。この分子集合体は界面活性剤の濃度、界面活性剤分子の幾何学的特性(ex.臨界充填パラメーター)、分散媒の極性、温度等などの要因を制御することでミセル、棒状ミセル、ベシクル、ラメラ相液晶、ヘキサゴナル相液晶、キュービック相、スポンジ相、逆ミセル等様々分子集合体の形成が可能となり、その分子集合体の特徴も分子次元で解明されつつある。そして、この分子集合体を反応場に用いて微粒子の調製や薬物担体として用いたDDSへの応用研究も活発に行われている。また、特殊な応用例として、配管抵抗低減剤のように、配管中の乱流による管摩擦抵杭を棒状ミセルで低減させ、ポンプに消費される電力を節約する研究も行われてきた。また、界面活性剤水溶液の分子集合状態の制御因子の一つである温度に関する指標値として、クラフト点、曇点、Tc(ゲル⇔液晶転移温度)、PIT等が知られている。近年、リン脂質などの両親媒性化合物にTcより数度高い臨界温度(T*)で、高次の分子集合体の形成が確認された。この温度を指標値として、安定な乳化粒子の調整および作用機構の研究も活発に行われている。
一方、界面活性剤の開発に関しては、従来の異質の機能の統合化(ex.:ハイブリット型界面活性剤)や優れた天然素材の持つ機能のエンハンス(ex.：筒状界面活性剤)また環境に負荷の少ない環境適応性界面活性剤(ex.:易分解性界面活性剤)等のめざましい進展がみられる。
本書はこの様な背景をもとに、界面活性剤物性の最新の知見を出来るだけ豊富に取り入れ充実を計った。また、異種産業界で開発された界面活性剤の固有技術を横断的に眺めることが出来るように、最新の知見を踏まえ、詳細に記述して頂いた。これにより、各産業分野で直面するそれぞれの問題に対し、技術課題解決のための「発想」、「着想」の転換の「新たな視点」の糸口になれば幸いである。(本書“はじめに”「ライオン�梶v堀内照夫)




■執筆者

第一編　界面活性剤の機能創製･素材開発　ライオン　堀内照夫
第二編　界面活性剤による機能創製と基本技術
「固体粒子の分散･凝集」東京理科大学　今野紀二郎
「乳化」神奈川大学　田嶋和夫、ライオン　堀内照夫
「洗浄と海面活性剤」東京理科大学　荻野圭三
「殺菌」三洋化成工業　篠田克巳/「防錆」三洋化成工業　今井秦一
「可溶化とマイクロエマルション」横浜国立大学　國技博信、重田和樹
「水溶性高分子と界面活性剤の相互作用」ライオン　堀内照夫

第三編　界面活性剤の応用技術
「トイレタリー用界面活性剤」花王　鈴木敏幸
「化粧品用界面活性剤」花王　鈴木敏幸
「食品用界面活性剤」ライオン　磯部賢治
「医薬品用界面活性剤」第一製薬　山内仁史
「農薬用界面活性剤」製剤技研　辻孝三
「乳化重合用界面活性剤」旭電化　小宮薫
「高分子材料用界面活性剤」日本油脂　五百藏賢一、榎本裕之
「繊維加工用界面活性剤」三洋化成工業　北東建二
「高性能AE減水剤」エヌ･エム･ビー　太田晃
「印刷インキ用界面活性剤」東京インキ　高尾道生
「潤滑油用界面活性剤」東京工業大学　広中清一郎
「脱墨剤」花王　漆畑英明



■第1編　界面活性剤の機能創製･素材開発‥‥‥堀内照夫(ライオン)

1.はじめに
2.界面活性剤とは
2-1 定義
2-2 界面活性剤の分類
2-2-1 合成界面活性剤
2-2-2 天然系界面活性剤
2-2-3 バイオサーファクタント
2-3 界面活性剤の溶解機構
2-4 界面活性剤水溶液の分子集合状態
3.界面活性剤による新機能の創出
3-1 機能性界面活性剤
3-1-1 ハイブリッド型界面活性剤
(1)半極性有機ホウ素系界面活性剤
(2)有機ホウ素系界面活性剤
(3)抗菌性固定化界面活性剤
(4)フルオロカーボン/ハイドロカーボン型界面活性剤
3-1-2 カプセル形成界面活性剤
(1)筒状アニオン界面活性剤(シクロデキストリン誘導体)
(2)ベシクル形成界面活性剤
(3)重合性界面活性剤
3-1-3 油性成分固定化界面活性剤(金属石鹸)
(1)グリースの性状
(2)アルミニウム石鹸のSt/Al比増ちょう作用
(3)アルミニウム石鹸のゲルに対する解謬剤の影響
3-1-4 発色性界面活性剤
3-1-5 抗菌性界面活性剤
(1)糖質系界面活性剤
(2)抗菌性プロティン系界面活性剤
3-1-6 天然系カチオン界面活性剤
(1)アルコキシメチルグリコシドの4級塩誘導体
(2)ひまし油の4級塩誘導体
(3)ラノリン脂肪酸の4級塩誘導体
3-1-7 酸化防止性界面活性剤(トコフェロール誘導体)
3-1-8 高分子界面活性剤
(1)Butadiene-Urea-Sulfate Polymer(BUS)
(2)ブロック･コポリマー型非イオン界面活性剤
3-1-9 易分解性界面活性剤
(1)合成界面活性剤およびバイオサーファクタントの生分解性
(2)化学分解性界面活性剤
(3)光分解性界面活性剤
(4)酸化還元電位反応性界面活性剤
3-2 界面活性剤組合せによる機能の発掘
3-2-1 表面張力低下作用
3-2-2 タンパク変性抑制効果
3-2-3 乳化作用
3-2-4 配管抵抗低減剤
(1)DR効果とは
4.おわりに

■第2編　界面活性剤による機能創製と墓本技術

【第1章】固体粒子の分散･凝集‥‥‥今野紀二郎(東京理科大学)

1.はしがき
2.分散系の調整
2-1 凝縮法
2-2 分散法
3.分散安定化に及ぼす界面活性剤の役割
3-1 静電気的相互作用
3-2 van der Waals相互作用
3-3 立体相互作用
3-4 全相互作用と分散系の記述
4.界面活性剤による凝集
4-1 粒子の表面電位の中和による凝集
4-2 橋かけ凝集
4-3可逆的凝集
5.分散剤の選択

【第2章】乳化‥‥‥田嶋和夫(神奈川大学),堀内照夫(ライオン)

1.はじめに
2.乳化とは
2-1 定義
2-2 エマルション製剤の種類
(1)複合エマルション(多相エマルション)
(2)無水エマルション
(3)発色エマルション
(4)ゲルエマルション
(5)リピッドマイクロスフェア
(6)ベシクル
2-3 各産業分野における乳化製剤とその特徴
2-4 乳化技術の動向
3.乳化剤の選定
3-1 乳化剤の種類
3-2 乳化剤の選定
(1)HLB法
(2)相転移温度法(PlT)
(3)転相滴定法(ElP)
4.乳化技術
4-1 物理化学(界面化字)的方式
4-1-1 乳化剤の添加法
4-1-2 界面活性剤水溶液の相変化の利用
(1)転相乳化法
(2)D相乳化法
(3)転相温度乳化法
(4)ゲル乳化法
(5)液晶乳化法
(6)T乳化法(リン資質の高分子集合体の応用)
4-1-3 粘土鉱物利用
4-2 物理(機械)的乳化方式
4-2-1 乳化機の種類と特徴
4-2-2 シラス多孔質ガラス膜(SPG88)乳化法
4-2-3 電気毛管乳化法(Electrocapillary Emulsification)
4-3 低エネルギー乳化法(Low-Energy Emulsification)
5.おわりに

【第3章】洗浄と界面活性剤‥‥‥荻野圭三(東京理科大学)

1.はじめに
2.洗浄のメカニズム
2-1 洗浄の界面化学
2-2 洗浄における界面活性剤の挙動
3.油汚れの除去
3-1 油汚れ除去のメカニズム
(1)Rolling-up
(2)可溶化
(3)分散
4.固体粒子汚れの除去
5.洗浄に及ぼす界面活性剤の構造因子
5-1 界面活性剤の構造と分子集合
5-2 洗浄とCPP
(1)イオン性界面活性剤
(2)ノニオン界面活性剤
(3)異種界面活性剤混合系
6.マイクロエマルションによる洗浄
6-1 アニオン界面活性剤によるマイクロエマルションの生成
6-2 ノニオン界面活性剤によるマイクロエマルションの生成
7.洗浄剤に用いられる新規界面活性剤
7-1 新規なエトキシレート
(1)Narrow Range Ethoxylate(NRE)
(2)脂肪酸メチルエステルエトキシレート
7-2 アルキルポリグリコシド(APG)
7-3 α-スルホ脂肪酸メチルエステル塩
8.あとがき

【第4章】殺菌‥‥‥篠田克己(三洋化成工業)

1.界面活性剤による殺菌作用
1-1 界面活性剤の構造別殺菌効力
1-2 界面活性剤の殺菌作用機構
2.界面活性剤系殺菌剤の具体的使用例
2-1 環境関連分野における抗菌除菌剤
3.界面活性剤系殺菌剤の最近の動向
3-1 疎水基に特徴を持たせたカチオン界面活性剤の特許例
3-1-1 天然物誘導体カチオン界面活性剤
3-1-2 有機シリコーン系カチオン界面活性剤
3-1-3 限定されたアルキル基を有するカチオン界面活性剤
3-2 対イオンに特徴を持たせたカチオン界面活性剤の特許例
3-3 機能を向上させるための配合剤を添加したカチオン界面活性剤の特許例
4.今後の展望

【第5章】防錆‥‥‥今井堯一(三洋化成工業)

1.はじめに
2.界面活性剤による防錆作用
3.防錆剤の種類と構造
3-1 スルホネート
3-2 カルボン酸
3-3 エステル
3-4 アミド
3-5 リン酸エステル
3-6 アミン
3-7 アミノ酸
4.防錆剤のさび止め性能
5.使用される防錆剤の具体例
5-1 酸性浴でのさぴ止め
5-2 塑性加工のさび止め
5-3 金属加工のさぴ止め剤
5-4 ブレーキ液用のさび止め剤
5-5 ラジエーターのさび止め剤
5-6 機械･加工工程間のさび止め剤
5-7 鋼板のさび止め剤
6.おわりに

【第6章】可溶化とマイクロエマルション‥‥‥國技博信(横浜国立大学),重田和樹(
横浜国立犬学)

1.緒言
2.HLBの概念とマイクロエマルション生成
3.非イオン界面活性剤
3-1 ポリオキシンエチレン型非イオン界面活性剤
3-2 ショ糖脂肪酸エステル
4.イオン性界面活性剤
5.液晶への油の可溶化

【第7章】水溶性高分子と界面活性剤の相互作用‥‥‥堀内照夫(ライオン)

1.はじめに
2.増粘作用
2-1 増粘剤
2-2 水溶性高分子の粘度と凝集構造
2-3 水溶性高分子の粘度に対する界面活性剤の影響
3.界面活性作用
3-1 界面活性高分子の化学構造と特徴
3-2 水溶性高分子溶液中の界面活性剤の溶解度
3-3 曇天上昇作用
3-4 表画張力低下作用
(1)非イオン性高分子/アニオン界面活性剤系
(2)カチオン性高分子/アニオン界面活性剤系
3-5 可溶化作用
3-6 Trigger mechanismの応用によるコンディショニング作用
4.ケラチンタンパク質/界面活性剤相互作用
4-1 毛髪の微細構造
4･2 毛髪の毛小皮に対する界面活性剤の影響
(1)毛髪の洗浄
(2)毛髪の荷重〜伸長曲線
(3)界面活性剤の影響
5.おわりに


■第3編　界面活性剤の応用披術

【第1章】トイレタリー用界面活性剤‥‥‥鈴木敏幸(花王)

1.はじめに
2.ハウスホールド用品
2-1 衣料用洗剤
2-2 柔軟仕上剤
2-3 台所用洗剤
2-4 住居用洗剤
3.パーソナルケア用品
3-1 シャンプー
3-2 リンス･コンディショナー
3-3 身体用洗浄剤
4.おわりに

【第2章】化粧品用界面活性剤‥‥‥鈴木敏幸(花王)

1.はじめに
2.界面活性剤の作る会合体とその制御
2-1 会合体の構造と状態
2-2 溶存状態とH/Lバランスの制御
3.皮膚の構造と保湿機構
4.皮膚清浄化粧品
4-1 マイルド洗顔料
4-2 メイク落とし
5.スキンケア化粧品
5-1 化粧水
5-2 クリーム･乳液
6.メイクアップ化粧品
6-1 ファンデーション
6-2 口紅
7.おわりに

【第3章】食品用界画活性剤‥‥‥磯部賢治(ライオン)

1.はじめに
2.食品に使用できる界面活性剤
3.食品における界面活性剤の一般的用途
4.食品用界面活性剤の最新技術
1 食品加工への応用
1.1 加工食品原料の洗浄
(1)洗浄による食品の日持ち向上の仕組み
(2)活性剤、酵素を利用した洗浄剤の除菌メカニズム
(3)除菌効果と日持ち･保存性向上効果 �@豆類の洗浄 �A塩蔵野菜の洗浄 �B生鮮野菜の洗浄
1.2 食肉の軟化
(1)食肉の構造
(2)食品用界面活性剤の牛肉に対する軟化効果
(3)コハク酸モノグリセリドで処理した牛肉の多汁性
(4)牛肉に対するコハク酸モノグリセリドの浸透性
(5)牛肉のタンパク組織に対するコハク酸モノグリセリドの影響
2 基礎食材の高機能化
2.1 炒め物、焼き物用油 �@離型機能 �A吸油抑制メカニズム
2.2 揚げ物用油
2.3 揚げ物用小麦粉
3　ポリグリセリン脂肪酸エステルの化学構造制御による高機能化
3.1 高純度ポリグリセリン脂肪酸エステルの機能
3.2 新規ポリグリセリン脂肪酸エステルの工業的製造法
3.3 新規ポリグリセリン脂肪酸エステルの機能
(1)水溶液の耐酸性
(2)水溶液の耐塩性
(3)乳化力(O/W)
(4)分散カおよび可溶化力
(5)洗浄に適した新規ポリグリセリンモノ脂肪酸エステル
5.おわりに

【第4章】医薬品用界面活性剤‥‥‥山内仁史(第一製薬)

1.医薬品と医薬品用界面活性剤
1-1 医薬品における界面活性剤の利用
1-2 界面活性剤の品質維持
1-3 界面活性剤の安全性
2.医薬品における界面活性剤の最近の動向(ドラッグデリバリーシステムヘの応用)
2-1 吸収促進剤への応用
2-2 微粒子キャリヤーへの応用

【第5章】農薬用界面活性剤‥‥‥辻　孝三(製剤技研)

1.はじめに
2.農薬製剤用界面活性剤の種類と特徴
3.新規製剤と界面活性剤
3-1 マイクロカプセル
3-2 フロアブル(FL,SC)
3-3 濃厚エマルション(EW)
3-4 サスポエマルション(SE)
3-5 マイクロエマルション(ME)
3-6 顆粒水和剤(WG)
3-7 1kg粒剤
3-8 ジャンボ剤
3-9 水面展開剤
3-10 育苗箱施用製剤
4.アジュバンド
5.生物活性
6.機能性界面活性剤
7.界面活性剤の安全性
7-1 アルキルフェノールエトキシレート(APE)
7-2 エトキシ化アルキルアミン
7-3 ドデシルベンゼンスルホネート
7-4 その他
8.おわりに

【第6章】乳化重合用界面活性剤‥‥‥小宮　薫(旭電化)

1.はじめに
2.乳化重合の機構と用いられる界画活性剤
2-1 乳化重合の機構
2-2 乳化重合に用いられる界面活性剤
3.乳化重合用界面活性剤における最近の技術
3-1 乳化重合用界面活性剤の欠点と対策
3-2 反応性界面活性剤
3-2-1 反応性界面活性剤の機能
3-2-2 反応性界面活性剤の効果
(1)アデカリアソープについて
(2)乳化重合による性能評価 �@重合条件について �A各種モノマーでの試験 �B反応性界面活性剤の重合性基について
4.おわりに

【第7章】高分子材料用界面活性剤‥‥‥五百藏賢一(日本油脂),榎本裕之(日本油脂)(帯電防止剤、防曇剤、滑剤、分散剤)

はじめに
1.帯電防止剤
1-1 界面活性剤による帯電防止方法
1-2 帯電防止剤の種類 1)使用方法による分類 2)界面活性剤のイオン性による分類 a)カチオン性帯電防止剤 b)アニオン性帯電防止剤 c)非イオン性帯電防止剤 d)両性帯電防止剤
1-3 具体的な帯電防止剤の例(塗布型)(練り込み型)
2.防曇剤
2-1 防曇方法
2-2 防曇剤の種類 1)練込み型防曇剤 2)塗布型防曇剤
3.滑剤
3-1 滑剤について
3-2 滑剤の種類 1)脂肪酸系 2)脂肪酸アミド系 3)エステル系 4)アルコール系 5)金属石鹸 6)複合系
3-3 滑剤の使用例
4.分散剤
4-1 分散剤の種類
4-2 無機フィラーの分散
4-3 有機フィラーの分散
おわりに

【第8章】繊維加工用界面活性剤‥‥‥北東建二(三洋化成工業)

1.はじめに
2.繊維加工用界面活性剤の作用および代表的使用例
2-1 精練剤
2-1-1 精練剤の作用機構
2-1-2 精練剤の必要性能
2-1-3 精練剤に使用される代表的な界面活性剤
2-1-4 代表的使用例
2-2 染色助剤(均染剤)
2-2-1 均染剤の作用機構
2-2-2 均染剤に使用される代表的な界面活性剤
2-2-3 代表的使用例 �@ポリエステルニットの染色への実用列 �Aポリエステルニット/綿混紡織物の一浴一段染色への実用例
2-3 仕上剤
2-3-1 仕上剤の作用機構
2-3-2 柔軟仕上剤に使用される代表的な界面活性剤
2-3-3 仕上剤の使い分け
2-3-4 代表的使用例
3.最近の動向
3-1 精練剤
3-2 染色助剤
3-3 仕上剤
4.おわりに

【第9章】高性能AE減水剤‥‥‥太田　晃(エヌ・エム・ビー)

1.はじめに
2.コンクリート用化学混和材
3.コンクリートの流動性
4.高性能AE減水剤の規格
5.市販されている高性能AE減水剤の種類
6.高性能AE減水剤の市場
7.高性能AE減水剤の特性
7-1 単位水量低減対策
7-2 高流動コンクリート
(1)粉体系高流動コンクリート
(2)増粘剤系流動コンクリート
(3)併用系流動コンクリート
7-3 高強度、超高強度コンクリート
8.作用メカニズム
8-1 分散作用機構(高減水機構)
9.おわりに

【第10章】印刷インキ用界面活性剤‥‥‥高尾道生(東京インキ)

1.はじめに
2.分散剤としての界面活性剤 �@アニオン性 �Aカチオン性 �Bノニオン性 �C両性化合物
3.顔料の表面改質剤としての分散剤
4.水性インキ用界面活性剤
5.オフセットインキ用界面活性剤
6.おわりに

【第11章】潤滑油用界面活性剤‥‥‥広中清一郎(東京工業大学)

1.はじめに
2.境界潤滑と界面活性剤
2-1 境界潤滑
2-2 界面活性剤(油性剤)
3.清浄･分散剤
4.金属不活性化剤
5.エマルション潤滑と乳化剤
6.おわりに

【第12章】脱墨剤‥‥‥漆畑英明(花王)

1.脱墨とは
2.何故脱墨が必要なのか
3.脱墨剤代表例
4.脱墨剤の主機能
5.脱墨剤使用実例
5-1 日本国内
5-2 日本以外
5-3 システム比較
6.最近の動向及ぴトピックス