みずの つぶは、まるく なろうと します。みずの ひょうめんが、ちぢもうと する ちからを もっているからです。この ちからを 表面張力ひょうめんちょうりょくと いいます。

あわを つくるには、みずの ひょうめんを ひろげなければ なりません。ちぢもうと する ちからが よわいほど、ひろげるのは らくです。エタノールの ちからは、みずの 3ぶんの 1ほどしか ありません。

だから、エタノールの ほうが あわが できそうです。でも、せっけんの みずの ようには あわだちません。エーテルや ヘキサンという えきたいも おなじです。

ちからが よわい だけでは、あわの わけは わからないのです。では、あわの まくでは、なにが おきているのでしょう。

お皿を洗うとき、洗剤をつけたスポンジをもむと、もこもこと泡が立ちます。水だけでは、泡ができてもすぐ消えてしまいます。洗剤には何か特別な力があるのでしょうか。

まず思いつくのは表面張力です。液体の表面をなるべく縮めようとする力で、水滴が丸くなるのもこのためです。水は普通の液体の中でも特に大きく、20℃で72.8mN/m。エタノールは22.3mN/mです［3］。エタノールは水の約3分の1（22.3÷72.8≒0.31）にあたります［1］。

泡をつくるには、液の表面を広げる仕事が必要で、表面張力が小さいほど少なくて済みます。それなら、エタノールのほうが泡立ちそうです。ところが、エタノールやエーテル、ヘキサンのように水よりずっと表面張力が小さい液体でも、石けん液のようには泡立ちません［1］。

「表面張力が下がるから泡立つ」だけでは、説明が足りないことになります。泡の膜がどう壊れていくのか、そちらに答えがありそうです。

水滴が丸くなるのは、液体の表面をなるべく縮めようとする力、つまり表面張力が働くためである。水は普通の液体の中でも特に表面張力が大きい［1］。20℃での値は水が72.8mN/m（dyn/cmで表した数字と同じ）、エタノールが22.3mN/mで［3］、エタノールは水の約3分の1にすぎない（22.3÷72.8≒0.31）。

泡を作るには、液の表面（界面）を広げる仕事が要る。表面張力が小さいほどその仕事が少なくて済むので、エタノールのほうが泡になりやすいと考えたくなる。ところが、エーテル、エタノール、ヘキサンのように水よりずっと表面張力が小さい液体でも、石けん液のようには泡立たない［1］。

つまり「表面張力が下がるから泡立つ」では説明が足りない。同じ資料も、石けん液の表面張力の小ささと有機溶媒のそれとは何が違うのか、という問いの形でこの点を置いている［1］。答えを探すには、泡が生まれる瞬間ではなく、できた泡の膜がその後どうなるかを見る必要がある。

あわは、くうきを みずの うすい まくで つつんだ ものです。この まくは、ほうっておくと うすく なっていきます。まくの みずが、おもさで したへ ながれ おちるからです。みずが 蒸発じょうはつして へる ことも あります。

うすく なりすぎると、あわは われます。洗剤せんざいの あわが なかなか きえないのは、まくが うすく なるのを ふせぐ なにかが あるからです。

その しゅやくが、界面活性剤かいめんかっせいざいという 分子です。1つの 分子の なかに、みずに なじむ ところと、あぶらに なじむ ところが あります。この 分子が、くうきと みずの さかいめに あつまって ならぶと、あわが できると せつめいされます。

ならんだ 分子は、まくが のびた ときに、ふしぎな はたらきを します。

泡は、空気を水の薄い膜で包んだものです。この膜は、置いておくだけで二つの理由で薄くなります。一つは排液で、膜の中の液が重力で下へ流れ落ちます［1］。もう一つは蒸発で、水が空気中へ逃げていきます［4］。薄くなりきれば、泡は破れます。

洗剤の泡が長持ちするのは、この過程を遅らせる仕掛けが膜にあるからです。その主役が界面活性剤です。一つの分子の中に、水になじむ部分（親水基）と、油になじむ部分（疎水基・親油基）の両方を持っています［2］。泡は、この界面活性剤が空気と液体の境い目（界面）に吸着することで起こる現象だと説明されます［1］。

境い目に並んだ界面活性剤は、膜が引きのばされたときに、ほかの液体にはない働きを見せます。

泡は、気体を液体の薄い膜で包んだものである。この膜は、放置するだけで二つの理由から薄くなる。一つは排液で、膜の中の液が重力で下へ流れ落ちる［1］。もう一つは蒸発で、水が空気中へ逃げる［4］。泡は、液が流れ落ちたり水が蒸発したりして、形を変えながら存在する。膜が薄くなりきれば泡は破れる。

洗剤の泡が長持ちするのは、この薄くなる過程を遅らせる仕掛けが膜にあるためだ。その主役が界面活性剤で、1つの分子の中に、水になじむ親水基と、油になじむ疎水基（親油基）の両方を持つ［2］。泡は、界面活性剤が気体と液体の境い目（界面）に吸着することで起こる現象と説明される［1］。

では、境い目に並んだ界面活性剤は、具体的に何をするのか。エタノールのような液体にない働きは、膜が変形したときに現れる。

あわの まくが、なにかの ひょうしに、まくの いちぶが うすく ひきのばされる ことが あります。すると そこは、ならんだ 分子が まばらに なります。

まばらな ところは、ひょうめんを ちぢめる ちからが つよく なります。まわりと ちからに ちがいが できると、まくの なかから 分子が あつまって きて、まばらな ところを うめます。まくは もとに もどります。

ひとが すくない ところへ、ほかの ひとが あつまって くる ようすに にています。ただし 本当は、分子が あそぶのでは なく、ちからの ちがいを なくそうと して うごくのです。

これを マランゴニこうかと いいます。まばらな ところに 分子が あつまるので、まくは もとに もどりやすく、やぶれにくく なります。

泡の膜の一部が、何かの拍子に薄く引きのばされたとします。そこでは界面活性剤の並びがまばらになり、周りより表面張力が高くなります。表面張力に差ができると、その差をなくそうとして、膜の内側の液から界面活性剤がそこへ移ってきます［1］。膜は元の状態に近づき、破れにくくなります。この性質をマランゴニ効果といい、膜に弾力のような性質を与えます。

英語の研究でも、同じことが述べられています。流れる石けん膜を調べた論文は、膜の一部が広がると界面活性剤の分子が離れて表面張力が上がり、元の面積にもどそうとする力（復元力）が生まれると書いています［5］。

エタノールのように、界面に並んで膜を支える分子がない液体では、この自己修復が働きません。ここは、そう考えると説明がつくという推論です。資料が、エタノールの泡立たない理由を一言で言い切っているわけではありません。

泡の膜の一部が薄く引きのばされると、そこでは界面活性剤の吸着層が乱れて並びがまばらになり、周りに比べて表面張力が高くなる。この表面張力の勾配を解消しようとして、膜の内部の液から界面活性剤がその領域へ拡散して吸着し直し、膜は元の状態に近づく［1］。これがマランゴニ効果で、膜に弾力のような性質を与え、破れにくくしている。

同じ仕組みは、英語の研究でも確かめられている。流れる石けん膜を扱った論文は、膜の一部が広がると界面活性剤の分子が離れて表面張力が上がり、その上昇が元の面積に戻そうとする復元力になると述べる［5］。日本語の解説と、別の分野から書かれた論文が、同じ仕組みを指していることになる。

界面に並んで膜を支える分子がないエタノールでは、この自己修復が働かない。そう考えると冒頭の疑問は筋が通るが、これは推論である。資料が、エタノールの泡立たない理由を一言で断定しているわけではない。

もう 1つの ささえが あります。まくが うすく なると、まくの りょうがわの 分子が ちかづきます。ここで、イオンに なる タイプの 界面活性剤かいめんかっせいざいが ならんでいると、まくの りょうがわの 静電気せいでんきが おしかえし あいます。

したじきで こすった かみの けが たつのも、おなじ むきの 電気で おしあうからと いわれます。ただし 本当は、あわの まくの なかの はなしで、かみの けとは すこし ちがいます。

おしかえす ちからが あるので、まくは ある あつさより うすく なりにくいと せつめいされます。洗剤せんざいで めだつ せいしつです。ただし、界面活性剤かいめんかっせいざいは ぜんぶが おなじでは ありません。

あわの できやすさと、きえにくさは、べつの ものさしです。よく あわだつけれど すぐ きえる えきたいも あります。では、きえにくい あわは、よごれを おとすのに やくだつのでしょうか。

膜を守る仕組みは、もう一つあります。イオン性の界面活性剤が並んだ膜では、排液で液の部分が薄くなると、両側の界面にあるイオンどうしが近づいて、静電気の反発が生まれます。その結果、ある厚みより薄くは近づけなくなります［1］。この性質は洗剤で目立つとされます。

ただし、界面活性剤がすべて同じではありません。非イオン系には、泡立ちの低いものもあるとされています。

ここで、泡の評価には二つの物差しがあることに気づきます。泡立ちやすさ（起泡力）と、泡の消えにくさ（安定度）です。よく泡立つがすぐ消える液体も、泡は少ないが消えにくい液体もあります［1］。ここまで見た二つの支えは、消えにくさの話です。では、消えにくい泡は、汚れを落とすのに役立つのでしょうか。

マランゴニ効果とは別に、もう一つの支えがある。イオン性の界面活性剤が並んだ膜では、排液で液の部分が薄くなると、両側の界面にある電気二重層のイオンどうしが接近して静電気的な反発が生じる。そのため、一定の厚み以下には両側の気泡の面が近づけなくなる［1］。この性質は洗剤で目立つとされる。

ただし界面活性剤は全部が同じではない。非イオン系には泡立ちの低いものもあるとされ、「界面活性剤が入っていれば必ず泡立つ」わけではない。どんな分子が膜に並ぶかで、泡の性質は変わる。

ここまで見た二つの支えは、泡の評価の二つの物差しのうち、泡の消えにくさ（安定度）にかかわる話である。もう一つの物差しは泡立ちやすさ（起泡力）で、よく泡立つがすぐ消える液体も、泡は少ないが消えにくい液体もある［1］。では、消えにくく作られた泡は、汚れを落とす力にどう関係するのか。

おさらを あらう せんざいは、あわが たくさん たつ ものが ほとんどです。だから、あわが おおいほど よく おちる ような きが します。

ところが、花王の けんきゅうしゃは、あわだちと あらう ちからは ちょくせつ かんけいない、と いうのが ながい あいだの じょうしきだった、と はなしています。あわは、「あらった かんじ」を つくる やくわりが おおきい そうです。

あわが おおいから よく おちる、とは いえない ということです。でも、あわに やくわりが ない という ことでは ありません。

では、洗剤せんざいを つくる ひとは、あわを どう あつかって いるのでしょう。

大阪府の資料によると、食器や調理器具の洗浄に使う台所用洗浄剤は、ほとんどが泡立ちのよい液体で、中性、界面活性剤が主成分です［6］。泡が多いほど、よく落ちる気がします。

ところが花王の研究者は、「学術的には、泡立ちと洗浄力は直接関係ないというのが長い間の常識だった」と話しています［7］。泡には、洗っているという実感（洗浄実感）を演出する面が大きいともいいます。「泡が多い＝よく落ちる」とは言えないことになります。ただし、泡に役割がないという意味ではありません。

洗浄力と直接関係しないのに、メーカーはなぜ泡立ちのよい洗剤を作るのでしょうか。

大阪府の資料によると、食器や調理器具の洗浄に使う台所用洗浄剤は、ほとんどが泡立ちのよい液体で、中性、界面活性剤を主成分とする［6］。台所用洗剤は、泡が立つように作られているのが普通だということになる。

ところが花王の研究者は、泡立ちが洗浄力に直結しないことは学術の世界では長く常識とされてきた、と語っている［7］。泡は、洗っているという実感（洗浄実感）を演出する面が大きいという。つまり「泡が多い＝よく落ちる」は成り立たない。ただし、泡に役割がないとは述べていない。

洗浄力の目安にならない泡を、なぜメーカーは立つように作り、しかも長持ちさせるのか。次の章で、設計する側の言葉を見る。

ライオンの 洗剤せんざいを つくる ひとは、あらっている あいだは あわが ながく つづき、ながす ときは さっと おちて みずが きれる ように したい、と はなしています。ヌルヌル しない ことも だいじだそうです。

おなじ あわに、「ながく つづいて」と「さっと きえて」という はんたいの おねがいが されている わけです。

花王の けんきゅうでは、ぎゅっと つまった あわは、あぶらを すいこむ ことが あると しょうかいされています。ただし これは 1つの かいしゃの けんきゅうで、ぜんぶの あわが あぶらを すうわけでは ありません。

あわは、「あらった かんじ」だけでなく、つかいやすさや あぶらを すいこむ しくみにも かかわっています。ただし、すべての あわが あぶらを すうわけでは ありません。

ライオンの台所用洗剤の開発者は、洗浄力を実感してもらう工夫として、洗っている間にヌルつかないこと、泡が長く続くこと、洗い流すときに泡がさっと落ちて水切れがよいことを挙げています［8］。泡は、使い心地の設計の対象になっています。

面白いのは、「長く続く」と「さっと落ちる」が、同じ泡への注文になっていることです。洗っている最中は長持ちし、流すときには消える泡が求められています。

泡が見た目だけとも言い切れません。花王の研究では、泡の中の空気の割合（気相率）が84%を境に、泡の形が球から多角形に変わります。気泡が密に詰まった多角形の泡は、泡の膜のゆがみが生む圧力差によって、油を自然に吸いこむと報告されています。食器用洗剤などの開発に生かされているそうです［9］。ただし企業の研究の一例で、すべての泡が油を吸うわけではありません。

「泡立ちと洗浄力は直接関係しない」という言葉と、泡が油を吸う研究は、泡のどの性質を見るかの違いと読めます。この整理は、二つの資料を並べた、この記事の読みです。

ライオンの台所用洗剤の開発者は、洗浄力を実感してもらう工夫として、洗っている間にヌルつかないこと、泡が長く続くこと、洗い流すときに泡がさっと落ちて水切れがよいことを挙げている［8］。泡は、使い心地の設計の対象なのである。注目したいのは「長く続く」と「さっと落ちる」が同じ泡への注文になっている点で、洗っている最中は長持ちし、流すときは消える泡が求められている。前の章で見た二つの支えは、この「長く続く」側にかかわると考えられる。

一方、泡は見た目だけの存在とも言い切れない。花王の研究では、泡の体積のうち空気が占める割合（気相率）が84%を境に、泡は球から多角形に変わる。気泡が密に詰まった多角形の泡は、泡の膜のゆがみが生む圧力差によって、油を自然に吸いこむとされ、食器用洗剤などの開発に生かされている［9］。ただし企業研究の一例であり、すべての泡が油を吸うわけではない。

「泡立ちは洗浄力に直結しない」という言葉と、泡が油を吸いこむ研究は、泡のどの性質を見るかの違いとして並べて読める。泡の量だけでは洗浄力は決まらないが、泡の詰まり方や使い心地は設計の対象になりうる。ただしこの整理は、二つの資料を並べたこの記事の読みであり、花王自身がそう述べているわけではない。

おなじ 大きさの ペットボトルを 2ほん ようい します。おなじ りょうの みずを いれて、かたほうだけ おさらを あらう せんざいを 1〜2てき たらします。ふたを しっかり しめて、おなじ かずだけ ふって みましょう。

あわが きえるまでの じかんを くらべます。あわの したに、みずが たまって いくのも みえたら、まくの みずが ながれ おちている あかしです。せんざいが めに はいらない ように ふたは つよく しめ、せんざいの みずは のまないでね。おわったら みずで ながします。

もっと しりたい ひとは、花王の 「あわの かがく」の ページや、ライオンの ひとが かいた きじを おうちの ひとと よんで みましょう。

家で比べる

同じ大きさの透明なペットボトルを2本用意し、同じ量の水を入れます。片方にだけ食器用洗剤を1〜2滴たらし、ふたをしっかり閉めて、同じ回数だけ振ります。泡が消えるまでの時間を、時計で測って比べます。泡の下に水がたまっていく様子も見えたら、それが排液です。洗剤が目に入らないようにふたは強く閉め、洗剤の水は飲まず、終わったら水で流します。

メーカーの記事を読むなら

花王の「泡科学」のページ［9］と、ライオンの研究開発サイトにある開発者の記事［8］は、日本語で読めます。「長く続く」と「さっと落ちる」を、どう両立させているのか。この記事では扱っていないので、自分の予想を立ててから読んで、答え合わせしてみましょう。

家で比べる

同じ大きさの透明なペットボトルを2本用意し、同量の水を入れる。片方にだけ食器用洗剤を1〜2滴加え、ふたを閉めて同じ回数振り、泡が消えるまでの時間を測る。泡の下に液がたまっていく様子は、排液そのものである。条件を変えるなら、水の量とボトルは同じにして、洗剤の量だけを1滴・2滴・4滴と変えて、消えるまでの時間がどう変わるかを比べるとよい。洗剤が目に入らないようふたは強く閉め、洗剤の水は飲まず、終わったら水で流す。

読める資料

日本語で読める一次寄りの資料として、花王の「泡科学」のページ［9］、ライオンの開発者の記事［8］、泡の基礎を扱ったオレオサイエンスの解説［1］がある。このうち解説［1］は2001年の古い資料なので、数値や製品の事情はメーカーの最新の情報と比べて読みたい。