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シャンプーの界面活性剤の種類や役割、その仕組みを徹底解説

一度は“界面活性剤”という名前を聞いたことがあるかもしれません。
でも、界面活性剤とは一体どのようなものなのでしょうか?

界面活性剤とは

界面活性剤とは、通常であれば混ざり合わない性質の異なる物質の双方に働きかけ、界面(表面)の性質を変えて混じり合わせることができるようにするものの総称です。
水と油を同じグラスに入れると混じり合わずに分離している様子を想像して頂けるとイメージしやすいかと思います。

2つの混じり合わない物質の間には必ず界面(表面)が存在しています。
両者を混ぜ合わせるためには界面活性剤は必要なのです。

界面活性剤のメカニズムを説明した図

界面活性剤の基本構造について

界面活性剤は水に馴染みやすい親水基と、油に馴染みやすい親油基(疎水基とも呼ばれます)で構成されてます。

界面活性剤の構造を説明した図

界面活性剤の働きとは

界面活性剤には大きく分けると以下の3つの働きがあります。

  1. 洗浄作用
  2. 乳化作用
  3. 分散作用

シャンプーではこれら3つの働きが総合的に働いて構成されています。

洗浄作用

汚れが落ちるメカニズムを図化して説明した画像

髪の毛や頭皮に付着した汚れを親油基(疎水基)で包み込み、親水基が水に馴染ませて洗い流します。

乳化作用

界面活性剤の乳化を説明した図

乳化作用とは、水と油を混ぜ合わせる作用のことです。
界面活性剤を加えると、界面活性剤の親油基が油の粒子を取り囲み、親水基が外側に並ぶことで両者を取り持ち、均一に混ざり合わせることができます。

分散作用

界面活性剤の分散を説明した図

粉体を水にいれても、混ざり合わずに表面に浮かんでしまいます。ここに界面活性剤を入れると、粒子は界面活性剤の分子に取り囲まれて水中に分散します。
このように粉末を水に散らばらす作用を分散作用といいます。

界面活性剤の分類について

界面活性剤は化学的に分類すると、大きく天然界面活性剤と合成界面活性剤の2つに分類することができます。

界面活性剤を化学的に分類した場合の図

天然系界面活性剤

自然界に存在する界面活性剤を指します。
例えば牛乳に含まれるカゼインや卵黄に含まれるレシチン、大豆やヘチマに含まれるサポニンは天然系の界面活性剤です。

卵黄はマヨネーズを作る際、酢と油を乳化させる作用をします。
また、大豆やヘチマに含まれるサポニンに、水が加えられると泡立ち、石鹸のような作用を発揮します。

合成界面活性剤

合成界面活性剤とは、人工的に合成されて生成された界面活性剤です。
天然の素材をそのまま活用する天然界面活性剤とは違い、合成界面活性剤は化学的に改良が加えられているため効果が高いものが多くあります。

さらに合成界面活性剤は原料によって高級アルコール系、石ケン系、アミノ酸系、脂肪酸エステル系、石油系に分けることができます。

高級アルコール系界面活性剤

高級アルコール系界面活性剤は、製造方法によって脂肪酸から作られる天然系と、石油から作られる石油系とに分類されます。
高級アルコール系界面活性剤の種類は以下のようなものがあります。

  • ラウリル硫酸ナトリウム
  • ラウレス硫酸ナトリウム
  • ラウレス塩酸アンモニウム
  • ラウリル硫酸塩

洗浄力は非常に強く、肌への刺激も強いのが特徴の成分です。
中でもラウリル酸ナトリウムは分子が小さく、毛穴からも浸透しやすいため、経皮毒を起こす危険性も危惧されています。
強い刺激や洗浄力から、薄毛・抜け毛を引き起こす可能性があるとされ、注意が必要です。

石ケン系界面活性剤

石ケン系界面活性剤は、2つの方法から精製されます。

1つはパーム油やパーム核油、ヤシ油などの油脂に、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを反応させるケン化法を用いた方法です。

もう1つはパルミチン酸・ステアリン酸・ミリスチン酸などの高級脂肪酸に水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを反応させる中和法を用いた方法です。

石ケン系界面活性剤の原料は天然ですが、反応させて作られるので合成界面活性剤に分類されます。
石ケン系界面活性剤の代表的なものとしては以下のものが挙げられます。

  • 石ケン素地
  • カリ石ケン素地
  • カリ含有石ケン素地

石ケン系界面活性剤のシャンプーは髪がきしみやすいのが特徴です。
理由は、石ケン系界面活性剤を使用することで髪がアルカリ性に傾き、キューティクルが開いてしまうからです。

酸性リンスを使って髪を弱酸性に戻すことでキューティクルを閉ざし、きしみを軽減させることができます。
乾燥肌、アトピー性皮膚炎など、皮脂の分泌が少ない方は、弱酸性に戻るのに時間がかかるため、使用を避けた方がベターです。

アミノ酸系界面活性剤

アミノ酸系活性剤は、きめが細かく程よい泡立ちが特徴で、強すぎず弱すぎず適度な洗浄力を持ちます。

また、アミノ酸系活性剤は低刺激で、頭皮の健康を導くスカルプシャンプーの界面活性剤として人気があります。
ただし、アミノ酸系界面活性剤のシャンプーは、原料が高価なので、おのずとシャンプー自体の値段が高くなるというデメリットもあります。

アミノ酸系界面活性剤には以下のものが挙げられます。

  • ココイルメチルタウリンナトリウム
  • ウラロイルメチルタウリンナトリウム
  • ココイルグルタミン酸ナトリウム
  • ラウロイルメチルアラニンナトリウム
  • ココイルメチルアラニンナトリウム
  • ラウラミノプロピオン酸ナトリウム
  • ラウリミノジプロピオン酸ナトリウム
  • ラウロイルアスパラギン酸ナトリウム

脂肪酸エステル系界面活性剤

エステル系界面活性剤は、脂肪酸とグリセリンを反応させたり、脂肪酸とショ糖を反応させて出来る界面活性剤です。
代表的なものは以下のようなものが挙げられます。

  • ウラリン酸スクロース
  • ミリスチン酸スクロース

低刺激なのが特徴で、シャンプーよりも化粧品によく使われる界面活性剤です。

石油系界面活性剤

石油を原料とした界面活性剤です。
代表的なものは以下のようなものが挙げられます。

  • 側鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム
  • 直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム
  • オレフィン(C12-C14)スルホン酸ナトリウム

界面活性剤が使われていないシャンプーなんてあるんですか??

一般的に界面活性剤の使用していないシャンプーは存在しません。
界面活性剤は洗浄や乳化の役割を果たすので、シャンプーを構成する上で不可欠な成分なのです。

界面活性剤をイオン化の状態で分類

界面活性剤は、原料や製造方法とは別に、水に溶けた時のイオンの状態によっても分類することができます。
イオンを持つか持たないか、またイオンを持つ場合その種類は何か(陽イオンまたは陰イオンまたはその両方)によって4つに分類することができます。

界面活性剤をイオン化の状態で分類した図

イオンとは

イオンを図化して説明した画像

物質をこれ以上小さくできないという状態に近づけたものを原子といいます。
原子はプラス電気を持つ原子核を中心に、その周りをグルグル回るマイナス電気を持つ電子で構成されています。

プラスとマイナスが釣り合った状態を安定状態と呼びます。

何かのはずみで電子が取れてしまうと、マイナスの電気が減ってプラスの電気に偏ります。
これが陽イオンです。

逆に、安定状態からマイナス電子がついて、マイナスの電気に偏ったイオンを陰イオンと呼びます。

アニオン界面活性剤

アニオン界面活性剤は水に溶けた時に陰イオンに電離する性質を持ちます。

親油性の成分が汚れや皮脂の油に吸着し、浮かび上がらせて分離させることで汚れや皮脂を洗い流します。
このアニオン界面活性剤は界面活性剤のおよそ1/3を占め、一番使用されている界面活性剤です。

石鹸系・高級アルコール系・アミノ酸系がこの界面活性剤に分類されます。

カチオン界面活性剤

カチオン界面活性剤は水に溶けた時に陽イオンに電離する性質を持ち、マイナスに停電した髪の毛に吸着するという特徴があります。
カチオン界面活性剤は髪の毛に成分が吸着するという性質があるため、この洗浄成分を使用したシャンプーは、コンディショニング効果も得られる為頭皮や髪の毛に優しい洗浄成分であると言えます。

アンホ(両性)界面活性剤

水に溶けた際、陽イオンと陰イオンの性質が現れる界面活性剤です。

両性界面活性剤は非常に不安定な界面活性剤で、使用する状況や配合されている他の成分によって性質が変わります。
両性界面活性剤は、汚れを落とす性質と、成分も髪に張り付くという性質の両方を持つ特徴から、界面活性剤単独でもコンディショナーを使用した質感になります。

ノニオン(非イオン)界面活性剤

ノニオン界面活性剤は、乳化作用に優れ、衣料用の洗剤などに使われます。
水に溶かしたときに、イオン化しないのが特徴です。

単体での洗浄力は弱く、泡立ちも少ないため肌に与えるダメージも少ないとされています。
特に泡立ちが良く、比較的皮膚に対して優しい洗浄剤であるアニオン界面活性剤と両性界面活性剤がシャンプーに使用されています。

イオンによる界面活性剤分類表

種類特徴主な成分表示名称の見分け方
アニオン界面活性剤
水に溶けると親水基が陰イオンになる
洗浄が得意石鹸素地、ラウレス硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ココイルグルタミン酸ナトリウム、ココイルメチルタウリンナトリウム「石ケン」を含む
「○○酸Na(K,TEA)」で終わる
「○○タウリンNa(K,Mg)で終わる」
※「○○酸」が油性でない場合は例外
(硫酸Na、乳酸Na、クエン酸Naなど)
カチオン界面活性剤
水に溶けると親水基が陽イオンになる
帯電防止や殺菌が得意ステアルトリモニウムクロリド、ベンザルコリウムクロリド「○○クロリド」で終わる
「○○アンホを含む」
アンホ(両性)界面活性剤
水に溶けると周りのpHがアルカリ性なら親水基が陰イオン、酸性なら陽イオンになる
皮膚への刺激性・毒性が低いコミカドプロピルベタイン、ラウラミドプロピルベタイン、ココアンホ酢酸Na、水添レシチン「○○ベタイン)」で終わる
「○○オキシド)」で終わる
「○○ブロミド」で終わる
ノニオン(非イオン)界面活性剤
水に溶けても親水基がイオンにならない
乳化が得意オレイン酸ポリグリセリル-10、PEG-水添ヒマシ油、ポリソルベート-60、ステアリン酸ソルビタン、イソステアリン酸PEG-20グリセル「○○ポリグリセル-(数字)」で終わる
「PEG-(数字)」を含む「○○グリセル」で終わる
「○○ソルビタン」で終わる
「ポリソルベート」で始まる
「ソルベス」を含む
「ラウレス-(数)」と付く
「○○DEA(MEA)」で終わる

合成界面活性剤が良くないと言われる理由とは

合成界面活性剤の中でも、特に高級アルコール系の界面活性剤が含まれているものは洗浄力の強さから皮膚への刺激が強くなってしまい、薄毛・抜け毛を招くとして懸念されています。

ラウリル硫酸ナトリウムなどは脂質をしっかり落とすことは出来ますが、タンパク質変成作用もあり、髪を傷めてしまう可能性があるのです。
合成界面活性剤は人工的に作りことができ、コストを抑えることができるので、多くのシャンプーで使われています。

しかし、合成界面活性剤がすべて悪いというわけではありません。

アミノ酸系・石鹸系・脂肪酸エステル系の界面活性剤は、合成活性界面活性剤ではありますが、頭皮に優しく適度な洗浄力を持つものです。
肌に刺激の強い、高級アルコール・石油系の合成界面活性剤の含まれているシャンプーは選ばないようにした方がよいと考えられます。

シャンプー成分の見方の目安として“~硫酸”、“アルキル~”、“スルホン酸~”は刺激が強い
と覚えておくと、シャンプー購入時の参考になります。

最後に

界面活性剤には洗浄や乳化などの作用があり、シャンプーを構成する上でなくてはならない成分の一つです。

現在シャンプーの界面活性剤で使用されているのは合成界面活性剤がメインです。
合成界面活性剤の中でも刺激や洗浄力が強い高級アルコール系シャンプーは頭皮の皮脂を過剰に取り去ってしまう危険があり、注意が必要です。

一方アミノ酸系界面活性剤は洗浄力や刺激が低く、頭皮の健康を考える上でもおすすめです。

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