乾性油:空気中で固まる油の科学
乾性
油とは、空気中での
酸化によって徐々に固まる
油のことです。
油絵の具やワニスなどの材料として古くから利用されてきました。その特徴は、
油に含まれる
不飽和脂肪酸の量、具体的には
ヨウ素価によって分類されます。
ヨウ素価130以上の
油を乾性
油、100~130を半乾性
油、100以下の
油を不乾性
油と呼び分けることで、それぞれの
油が空気中でどのように変化するかを予測できます。
乾性油の固化メカニズム
乾性
油が固まるのは、単に溶媒が蒸発するのではなく、複雑な
化学反応の結果です。その反応の中心となるのは、乾性
油に多く含まれる
不飽和脂肪酸です。
不飽和脂肪酸は、炭素原子間の
二重結合(C=C
二重結合)を持つ脂肪酸のことで、この
二重結合は
化学反応を起こしやすい性質を持っています。特に、2つの
二重結合に挟まれた
メチレン基は、水素原子を失っても安定な状態を保つことができるため、非常に反応性が高く、活性
メチレン基と呼ばれています。
空気中の酸素がこれらの
二重結合付近に接触すると、
酸化反応が始まります。この反応では、過
酸化物やラジカルと呼ばれる不安定な分子が生成され、それらが連鎖的に反応を進めます。その結果、複数の
油分子が互いに結合し、巨大な網目状の
高分子構造を形成していきます。この
高分子化によって、
油は流動性を失い、最終的に固まるのです。
この
酸化反応は、光や熱によって促進されます。そのため、日光に当たる場所や高温下では、乾性
油の固化が早まります。また、
不飽和脂肪酸の量が多い、つまり
ヨウ素価の高い乾性
油ほど固化が速くなります。逆に、
不飽和脂肪酸の少ない不乾性
油は、
重合反応が起こりにくいため、空気中で固まりません。
固化した乾性
油は、元の
油とは異なる分子構造を持つ
高分子となっています。そのため、加熱などによって再び液体に戻すことは通常できません。
さらに、乾性
油の
酸化反応と
重合反応は
発熱反応であるため、反応が進むにつれて熱が発生します。特に、
ヨウ素価の高い乾性
油を布などに含ませたまま放置すると、空気との接触面積が大きくなり、反応が加速して温度が急激に上昇し、
自然発火する危険性があります。
油の染み付いた布が
乾燥機の中で放置され、発火した事例も報告されています。
乾性油の種類
植物から採取される乾性
油は、その種類によって
ヨウ素価や固化速度が異なります。
油絵の具などでは、目的の固化速度や性質に合わせて、複数の乾性
油を混ぜ合わせたり、加熱処理を施したりした製品が用いられます。
主な乾性
油には、亜麻仁
油、桐
油、芥子
油、紫蘇
油、胡桃
油、荏
油、紅花
油、向日葵
油などがあります。これらは
ヨウ素価が130以上で、空気中で完全に固まります。一方、半乾性
油(
コーン油、綿実
油、胡麻
油、大豆
油など)は
ヨウ素価が100~130で、空気中で反応して流動性は低下しますが、完全に固まるわけではありません。不乾性
油(オリーブ
油、扁桃
油、落花生
油、椰子
油、
椿油、菜種
油など)は
ヨウ素価が100以下で、空気中で固まりません。
乾性油と私たちの生活
乾性
油は、
油絵の具のほか、ワニス、
リノリウムなどの製造にも用いられ、私たちの生活に深く関わっています。
油絵の具が固まるのも、乾性
油の
酸化重合によるものですし、
リノリウムの製造工程では乾性
油の重合が不可欠な役割を担っています。しかし、
自然発火の危険性も踏まえ、取り扱いには注意が必要です。