表面張力を活用した洗浄液の管理
概要 洗浄液の洗浄力の維持と界面活性剤の濃度管理のための簡便な手法として、表面張力測定を紹介する。
＜ 関連ワード：表面張力、界面活性剤、臨界ミセル濃度（CMC）、洗浄、洗浄液（洗剤）、水溶液＞
1. 界面活性剤の濃度管理における課題
界面活性剤水溶液による洗浄は、有機溶剤を使用した洗浄に比べて対象物への影響が少なく、作業者に対しても安全であるため、家庭から工業分野まで幅広く利用されている。しかし、洗浄液やメッキ液に含まれる界面活性剤は、使用時間や頻度に応じて消費され、洗浄力や浸透力が低下する。そのため、定期的に槽内へ界面活性剤を補充するか、液の交換が必要不可欠である。また、界面活性剤を過剰に加えても洗浄力は向上しないため、使用量を適切に管理しなければならない。
2. 界面活性剤濃度と表面張力の関係
界面活性剤は、ごく少量でも水の表面張力を著しく低下させ、浸透力を高めるとともに、油分を包み込んで引き剥がす力がある。ただし、ある濃度（臨界ミセル濃度：CMC）を超えると表面張力は一定となり、洗浄力も横ばいになる。常に洗浄液を最良の状態で使用するためには、洗浄力を定量的に管理することが重要である。本稿では、当社の表面張力計（DYシリーズ）を用いて、Wilhelmy法で界面活性剤の濃度管理を検討した事例を紹介する。
3. 測定条件・結果および考察
Wilhelmy法は、シャーレに入れた液体試料に測定子（プレート）を接触させた際に、プレートが液中に引き込まれる力から表面張力を算出する方法である（図1）。
界面活性剤の濃度が異なるいくつかの水溶液の表面張力を測定し、界面活性剤濃度に対する表面張力値のグラフを作成した（図2）。その結果、どの点から表面張力が横ばいになったか見極めることができ、その点が使用した界面活性剤におけるCMCであると推測できた。
4. まとめ
表面張力測定により、界面活性剤のCMCを把握することができる。そのCMC付近になるように洗浄液の表面張力値を管理することで、洗浄力の維持と界面活性剤の使用量の設定が可能になる。また、当社の表面張力計（DYシリーズ）の上位機種のオプションでは、自動でCMCを測定可能なキットがあり、さらに簡便な測定が可能となる。