HLB値

HLB値（エイチエルビーち、英: Hydrophile-lipophile balance value^[1]^[2]^{[注 1]}）は、非イオン性界面活性剤の水と油（水に不溶性の有機化合物）への親和性の度合いを表す値である。親水性親油性バランス（しんすいせいしんゆせいバランス）ともいう^[5]。HLB値は0から20までの値をとり、0に近いほど親油性が高く、20に近いほど親水性が高くなる。

エマルションの生成において、界面活性剤（乳化剤）は、エマルションの生成しやすさや安定性、O/W型かW/O型かを決定する重要な因子である^[3]。界面活性剤の分子構造によって、親水性・親油性のバランスが変化して吸着性に差が生じるためである^[6]。このバランスの概念は、1949年にウィリアム・グリフィン (William Griffin) によって提唱された^[2]^[7]。グリフィンは、経験則により非イオン性の界面活性剤にHLB値を与え、界面活性剤の選定基準とした。後に、HLB値を界面活性剤の構造により計算する方法がいくつか提案された^[8]。本項目では、主な方法を示す^[6]。

グリフィンによる方法

グリフィンは、3つの関係式をそれぞれの化合物に対して与えた^[9]^[10]^{[注 2]}。

多価アルコールと脂肪酸のエステル（Span系）に対しては、式(1)で算出できる。

HLB=20\times \left(1-{\frac {S}{A}}\right)

(1)

ここで、Sはエステルの鹸化価、Aは脂肪酸の酸価である。

また、分子中にポリオキシエチレン鎖を含む場合（Tween系）に対しては、式(2)で算出できる。

HLB={\frac {E+P}{5}}

(2)

ここで、Eはポリオキシエチレン鎖（酸化エチレン）の重量分率、Pは多価アルコール基の重量分率である。

親水基としてポリオキシエチレン鎖のみを含む場合（Peregal系、Igepal系）に対しては、式(3)で算出できる。

HLB={\frac {E}{5}}

(3)

デイビスによる方法

デイビスは、分子の親水基、親油基の基数によってHLB値を算出する方法（式(4)）を提案した^[11]^[12]。

HLB=\sum n_{\mbox{w}}-mn_{\mbox{o}}+7

(4)

ここで、n_wは親水基の基数、mは親油基の個数、n_oは親油基の基数である。主に用いられる基数を表に示す^[13]^[14]。

HLB基数（親水基）^[13]^[14]
親水基	基数
-SO₄⁻Na⁺	38.7
-COO⁻K⁺	21.1
-COO⁻Na⁺	19.1
N（四級アミン）	9.4
エステル（ソルビタン環）	6.8
エステル（遊離）	2.4
-COOH	2.1
-OH（遊離）	1.9
-O-	1.3
-OH（ソルビタン環）	0.5

HLB基数（親油基）^[13]^[14]
親油基	基数
=CH-	-0.475^{[注 3]}
-CH₂-
CH₃-

川上による方法

川上八十太は、分子の親水基、親油基の分子量によって、式(5)に示す実験式でHLB値を算出する方法を示した^[15]。

HLB=7+11.7\log {\frac {M_{\mbox{w}}}{M_{\mbox{o}}}}

(5)

ここで、M_wは親水基の分子量、M_oは親油基の分子量である。

界面活性剤の性質との関係

HLB値を用いると、分子の界面活性特性を予測でき、界面活性剤の性質や用途をある程度決定できる^[16]^[17]^[18]。

1.5–3：消泡剤
3.5–6：W/Oエマルションの乳化剤
7–9：湿潤剤
8–18：O/Wエマルションの乳化剤
13–15：洗剤
15–18：可溶化剤

脚注

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注釈

^ 英: Hydrophilc-lipophilc balance value とする場合もある^[3]^[4]。
^ 3式の関係性は、早野 (1964)に詳述されている。
^ Davies & Rideal (1963, p. 374)では0.475としている^[14]。

出典

^ Griffin 1949, p. 311.
^ ^a ^b “Hydrophile-Lipophile Balance Value - an overview” (英語). ScienceDirect. 2022年11月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年11月11日閲覧。
^ ^a ^b Davies 1957, p. 426.
^ Davies & Rideal 1963, p. 371.
^ 化学大辞典編集委員会編「親水性親油性バランス」『化学大辞典 4』（縮刷版）共立出版、1963年、921-922頁。doi:10.11501/2529509。ISBN 4-320-04018-X。
^ ^a ^b 北原 & 古澤 1979, pp. 60–61.
^ Griffin 1954, p. 250.
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^ Griffin 1954, pp. 250–251.
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^ Davies 1957, p. 430.
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^ ^a ^b ^c Davies 1957, p. 431.
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^ Davies & Rideal 1963, p. 373.
^ 北原 & 古澤 1979, p. 63.

参考文献

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