前のページ 1/1 次のページ

エマルション(英: Emulsion)

・ 2つの相から構成される液体の分散系。本稿で詳説する。

・ 原子核物理学実験において、原子核乾板のことをエマルションという場合がある。

----

エマルションは、溶質溶媒が共に液体である分散系溶液のこと。乳濁液(にゅうだくえき)ともいう。木工ボンド、アクリル絵具やマヨネーズが代表的な例としてあげられる。分離している2つの液体をエマルションにすることを乳化(にゅうか)といい、乳化する作用を持つ物質を乳化剤(にゅうかざい)と呼ぶ。

古い文献などではエマルジョンという記述も見られるが、これはドイツ語読みである(正確な発音はエムルズィオーン)。pHをペーハーと読まなくなった(日本では1957年にpHのJISを制定する際に読みがピーエイチに定められたが、ペーハーの読みも一般的には多く用いられている)と同じように、現在ではエマルションと表記するのが正しい。また、同義語として、ラテックスという記述も広く使用されている。

◆ 両親媒性物質とミセル

一般に、水と油のように相互に交じり合わない液体は、液滴状に分散しても界面張力が大きいために液滴が合体することで界面の表面積を小さくする作用が働き、最終的には2つの層に分離する。

分子構造のある部分と異なる部分が交じり合わない溶媒に対して親和性を持つ物質を両親媒性物質と呼ぶが、この分散系に両親媒性物質を添加するとこの物質がそれぞれの溶媒に配向するように界面を覆い尽くすように分布する。

一方の物質(混じり合わない液体のうちの一方または両親媒性物質、またはその混合物)が粒状に会合し(異なる分子が層状に分布し)ている構造をミセル (micelle) と呼び、両親媒性物質がミセルを形成すると液滴の分散系が安定化する。

この両親媒性物質が分布することにより界面張力は低下し、特にイオン性物質の場合は電気二重層を形成して液滴間に静電反発力が働くなど、界面を保護するように作用するため、分散系の液滴は安定化する。

たとえば石鹸など陰イオン系界面活性剤は疎水性基を油滴側、カルボキシレートアニオン基を水側に向けて界面に配向することで油を水に可溶化する。一方、カルボキシレートアニオン基の負電荷は分極した水を引き付け、アニオン電荷と分極した水の電荷から構成される電気二重層を形成する。これにより油滴表面には同種の電荷が存在するために油滴同士は反発し、エマルションは安定化する。

◇ 臨界ミセル濃度

ミセルを形成するためには両親媒性物質(界面活性剤)が界面に一定量以上存在する必要があり、ミセルを形成するのに必要な最低限の界面活性剤濃度を臨界ミセル濃度 (critical micelle concentration; CMC) と呼ぶ。この値が小さいほど界面活性剤としての能力は高い。

◆ 乳化剤

乳化剤(にゅうかざい、emulsifier)は、安定なエマルションを形成するために添加される両親媒性物質であり、一般には化学品の両親媒性物質である界面活性剤が用いられる場合が多い。食品用、化粧品用、工業用といった用途に合わせて様々な種類の乳化剤が存在する。

たとえば、マヨネーズにおいては、卵黄の脂質(リン脂質やステロール類など)が界面活性効果を表し、牛乳に置いては乳タンパク質が働くことで安定なエマルションを形成している。

◇ 水-油系エマルション

水-油系エマルションを形成する場合、油滴が水に分散する水中油滴(O/W型)エマルションと油中水滴(W/O型)エマルションのいずれかの構成をとる。これは乳化剤の親水性と親油性の強度がどの程度であるかという性質によりどちらの状態をとり易いかが影響され、温度変化などによってO/W型とW/O型との間を移り変わる転相と呼ばれる現象も見られ、その温度を転相温度(HLB温度)という。

◇ 親水親油バランス

乳化剤(界面活性剤)の親水性と親油性の相対的強度を表す指標として親水親油バランス(HLB値)が用いられている。HLB値が大きいほど親水性の強度が強い。乳化剤のHLB値が大きいと水中油滴(O/W型)エマルションを形成しやすく、小さいと油中水滴(W/O型)エマルションを形成しやすい。

◆ 乳化方法

エマルションは熱力学的に不安定な系であり、平衡状態にある。すなわち、未来永劫微細混合されている状態が保たれるわけではなく、いつかは必ず油と水に分かれてしまう。そこで、合一を出来る限り抑えるために、さまざまな乳化方法が検討されており、一般的には以下が知られている。機械乳化以外は乳化途中に無限会合状態を経由する方法が取られており、被分散側の粒子径を出来る限り微細化することで合一を防いでいる。

・ 機械乳化

・ 転相乳化

・ 液晶乳化

・ 転相温度乳化(PIT乳化)

・ D相乳化

・ 可溶化領域を利用した超微細乳化

◆ 関連項目

・ 分散系

・ コロイド溶液

・ エマルジョン燃料

・ 乳化重合

前のページ 1/1 次のページ

・エマルション page1