冷凍庫から出しても指で押せばへこむ保冷剤には、エチレングリコールやプロピレングリコールといった「水を凍りにくくする成分」が混ぜてあります。そのため家庭の冷凍庫の温度では全部が氷になりきらず、シャーベットのような状態にとどまります。一方でカチカチに固まる保冷剤は、中身のほとんどが水です。
保冷剤はカチカチ型とソフト型の2種類
凍らせたときの硬さで見分けられる
ケーキ屋さんで付けてもらう小袋の保冷剤を一晩冷凍庫に入れると、板のように硬くなるものと、袋ごと曲げられるものに分かれます。日本中毒情報センターの資料も、保冷剤を「冷凍庫でカチカチに凍るタイプ」と「冷凍してもカチカチに凍らないソフトタイプ」の2つに分けて説明しています。見た目はそっくりでも、中身の配合が違うのです。
使い道に合わせて作り分けている
同じ資料によると、カチカチタイプは主に食品の鮮度を保つためのものです。ソフトタイプは体を冷やしたり、お弁当や水筒と一緒に持ち歩いたりと、繰り返し使う場面を想定しています。凍っても形が変わるので、容器のすき間や首すじにもなじむのが強み。化学製品PL相談センターも、食品や容器に合わせて変形できる点をソフトタイプの利点に挙げています。
カチカチタイプの中身は何？
中身のほとんどは水
カチカチタイプの袋に入っているのは、水と少量の「高吸水性ポリマー」です。広島市こども文化科学館の解説では、1gのポリマーの粉が約1リットルの水を吸ってしまうと紹介されています。ゼリーのように見えても、成分の大部分はただの水。だから冷凍庫に入れれば、水と同じように0℃を下回ったところで全体が固く凍ります。
※ 高吸水性ポリマー（高吸水性樹脂）とは、大量の水を吸ってふくらみ、ゲル状に固める樹脂のことです。
紙おむつと同じ素材が使われている
この高吸水性ポリマーは、紙おむつの吸水部分にも使われている素材です。世界有数のメーカーである日本触媒は1983年に事業化し、自重の数百倍から数千倍の水を吸う性質を生かして、紙おむつ・保冷剤・カイロ・園芸用の保水材などに出荷しています。保冷剤を切ったときに出てくるぷるぷるのゲルは、おむつの中で尿を閉じ込めている粒の仲間というわけです。
水をゲルにしておく利点
ただの水を袋に詰めるだけでも保冷剤にはなります。それでもわざわざゲルにするのは、とけたときに中で水が片寄りにくく、袋の形が保たれやすいからです。万一袋に小さな穴があいても、ゲルなら水のように一気に流れ出しにくいという面もあるでしょう。広島市こども文化科学館は、多くの製品が人体や環境に害の少ない原料で作られ、防腐剤なども含まれると説明しています。
ソフトタイプはなぜ凍りきらない？
凍りにくくする成分が混ぜてある
化学製品PL相談センターによると、ソフトタイプにも吸水ポリマーが使われています。違うのは、0℃以下でも凍らないようにエチレングリコールやプロピレングリコールなどが加えられている点です。エチレングリコールは車のエンジンを冷やす水に入れる不凍液の主成分でもあり、厚生労働省の安全性情報でも用途の一つに「不凍液」が挙がっています。
水に何かが溶けると凍る温度が下がる
水は0℃で凍りますが、そこに別の物質が溶けていると、凍り始める温度が0℃より低くなるのです。これを「凝固点降下（ぎょうこてんこうか）」と呼びます。海水が0℃では凍らないのも、冬の道路に塩をまくと雪がとけやすくなるのも同じ理屈です。エチレングリコールは水によく溶けるうえ、たくさん溶かしても分離しにくいので、凍る温度を大きく下げる用途に向いています。
氷の粒と液体がまざったシャーベット状になる
家庭の冷凍庫はおよそマイナス18℃前後です。ソフトタイプを入れると、まず水の一部だけが小さな氷の粒になります。氷になるのは水だけなので、残った液体は成分が濃くなり、さらに凍りにくくなっていきます。こうして氷の粒と濃い液体がまざった状態で落ち着くため、冷たいのに指で押せばへこむ、シャーベットのような手ざわりになるのです。
とけている間は温度がほとんど上がらない
氷はとけるときに周りの熱を吸い込む
保冷剤が長く冷たさを保てるのは、氷が水に変わるときに大量の熱を吸い込むからです。1gの氷をとかすには約334ジュール（約80カロリー）の熱が要り、これは0℃の水1gを約80℃まで温められる量にあたります。氷が残っている間は、吸い込んだ熱がとかすことに使われるため、保冷剤の温度は0℃付近からなかなか上がりません。
カチカチ型とソフト型で冷え方の性格が変わる
中身がほぼ水のカチカチタイプは、0℃前後を保ちながら全体が少しずつとけていきます。ソフトタイプは成分が混ざっているぶん、決まった一つの温度でなく、ある幅の温度の中でとけていくのが特徴です。冷凍庫から出した直後は0℃より低い温度で冷やし、とけるにつれて温度がゆるやかに上がっていくと考えると分かりやすいでしょう。
首に巻く保冷リングは28℃で凍る
中身はろうそくの仲間
夏に街で見かける、首に巻くリング状の保冷グッズは、水ではない素材で冷やしています。化学製品PL相談センターによると、使われているのは「PCM（相転移物質）」と呼ばれる素材で、その多くはパラフィンとも呼ばれるノルマルアルカン類です。ろうそくにも使われる成分で、そのままでは固いので、細かい粒にしてゲル状に加工してあります。
※ 相転移物質（PCM）とは、固体から液体へと状態が変わるときに熱を吸ったり出したりする性質を利用する素材のことです。水もその一つです。
冷やしすぎない温度を選んでいる
このリングの素材が固まるのは28℃以下。28℃になるととけ始めます。とけ終わるまでは28℃前後を保つので、体の表面より5〜10℃ほど低い温度で首すじを冷やし続けることになります。0℃の氷のように肌が冷えすぎることがなく、結露もしにくいのが利点です。冷蔵庫や涼しい室内でも再び固まるため、冷凍庫に入れなくても繰り返し使えます。
中身を口に入れてしまったら？
ソフトタイプの誤飲は症状が重くなることがある
ソフトタイプに使われるエチレングリコールやプロピレングリコールは、誤飲による中毒が報告されている物質です。日本中毒情報センターは、成分や飲み込んだ量によっては意識障害などの重い症状が出る場合があると注意を呼びかけています。厚生労働省の安全性情報では、エチレングリコールは甘味があり、腎臓や神経への影響が報告されている物質という位置づけです。
ゼリーやソースと間違えた例もある
日本中毒情報センターによると、暑くなると保冷剤の誤飲についての問い合わせが増え、状況別では子どもの誤飲が約9割を占めるそうです。子どもが袋をかじって中身を食べた例や、認知症のある高齢者が保冷枕を破って食べた例が寄せられています。ゼリーと思って食べた例、ケーキに付いてきた保冷剤をソースと思ってかけた例など、食べ物との取り違えも資料に並んでいます。
迷ったら中毒110番に相談できる
小さな子どもに持たせるときは、かじっていないか目を配ること。使う前に袋が破れていないかを確かめることも、同センターが挙げる予防策です。もし口に入れてしまい、病院に行くべきか迷う場合は、日本中毒情報センターの「中毒110番」に電話で相談できます。その際は商品名と、カチカチに凍るタイプかソフトタイプかを伝えると話が早く進みます。
使い終わった保冷剤はどう捨てる？
中身を排水口やトイレに流さない
余った保冷剤を処分するとき、袋を切って中身を流しに捨てるのは避けたほうが安心です。高吸水性ポリマーは水を吸ってふくらむ性質があり、配管の中で水を吸って詰まりの原因になるおそれがあります。ソフトタイプの場合は、凍りにくくする成分をそのまま下水へ流すことにもなります。
袋のまま自治体の区分で出す
保冷剤は中身を出さず、袋のまま捨てるのが基本です。多くの自治体では燃えるごみ（可燃ごみ）の扱いですが、プラスチックごみなど別の区分にしている地域もあるため、住んでいる市区町村の分別表で「保冷剤」を探すのが確実です。袋が破れてしまったときは、新聞紙などで中身を吸わせて包んでから出すと扱いやすくなります。
冷凍庫の中で柔らかいままの保冷剤は、凍り損ねているわけではありません。凍りきらないように作られた、ちょっとした化学の工夫です。カチカチとふにゃふにゃのどちらにも、それぞれの場面で冷やすための理由が詰まっています。
参考
- 化学製品PL相談センター「保冷剤を上手に使う」（アクティビティノート第318号、2023年）
- 日本中毒情報センター「保冷剤の誤飲事故に注意しましょう！」
- 厚生労働省 職場のあんぜんサイト「エチレングリコール」
- 広島市こども文化科学館「保冷剤の中身“高吸水性ポリマー”で工作してみよう！」
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