ja HLB%E5%80%A4

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

[脚注の使い方]

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.
^ 氷室 1974, pp. 17–18.
^ Griffin 1954, pp. 250–251.
^ 早野 1964, p. 37.
^ Davies 1957, p. 430.
^ Davies & Rideal 1963, p. 372.
^ ^a ^b ^c Davies 1957, p. 431.
^ ^a ^b ^c ^d Sherman 1971, p. 155.
^ 岡田 1964, p. 435.
^ Griffin 1949, p. 314.
^ Davies & Rideal 1963, p. 373.
^ 北原 & 古澤 1979, p. 63.

参考文献

Davies, J. T. (1957). “A Quantitative Kinetic Theory of Emulsion Type. I. Physical Chemistry of the Emulsifying Agent” (PDF). Proceedings of 2nd International Congress of Surface Activity 1: 426-438. オリジナルの2014-08-10時点におけるアーカイブ。 2014年8月10日閲覧。.
Davies, J. T.; Rideal, E. K. (1963) (英語). Interfacial Phenomena (2nd ed.). Academic Press. pp. 371-383. LCCN 61-8494
Griffin, William C. (1949). “Classification of Surface-Active Agents by "HLB"” (PDF). Journal of the Society of Cosmetic Chemists 1 (5): 311-326. オリジナルの2014-08-12時点におけるアーカイブ。 2013年5月25日閲覧。.
Griffin, William C. (1954). “Calculation of HLB Values of Non-Ionic Surfactants” (PDF). Journal of the Society of Cosmetic Chemists 5 (4): 249-256. オリジナルの2014-08-12時点におけるアーカイブ。 2013年5月25日閲覧。.
岡田正秀「界面活性剤のHLB：その物理化学的意味と新算出法」『油化学』第7巻第7号、日本油化学会、1958年、434-438頁、doi:10.5650/jos1956.7.434、ISSN 0513-398X。
北原文雄、古澤邦夫『分散・乳化系の化学』工学図書、1979年5月25日。doi:10.11501/12682536。ISBN 4769200471。 NCID BN00735625。国立国会図書館書誌ID:000001413766。
Sherman, Philip M. 編、佐々木恒孝、花井哲也、光井武夫訳『エマルジョンの科学』朝倉書店、1971年3月25日。doi:10.11501/12699973。 NCID BN01299493。国立国会図書館書誌ID:000001127349。
早野茂夫「GriffinのHLB系の解釈について」『油化学』第13巻第4号、日本油化学会、1964年、220-223頁、doi:10.5650/jos1956.13.220、ISSN 0513-398X。
氷室寿「乳化剤選択における "HLB" の利用について」『日本化粧品技術者連合会会誌』第8巻第2号、日本化粧品技術者会、1974年、17-21頁、doi:10.5107/sccj1970.8.2_17、ISSN 0289-1379。

外部リンク

「HLB値」 - 化粧品用語集（日本化粧品技術者会）
「親水性-親油性バランス」 - 化粧品用語集（日本化粧品技術者会）
親水性親油性バランス - J-GLOBAL
『HLB』 - コトバンク

[5] 英: Hydrophilc-lipophilc balance value とする場合もある^[3]^[4]。

[12] 3式の関係性は、早野 (1964)に詳述されている。

[17] Davies & Rideal (1963, p. 374)では0.475としている^[14]。

[FOOTNOTEGriffin1949311-1] Griffin 1949, p. 311.

[ScienceDirect-2] “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。

[FOOTNOTEDavies1957426-3] Davies 1957, p. 426.

[FOOTNOTEDaviesRideal1963371-4] Davies & Rideal 1963, p. 371.

[化学大辞典4-6] 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。

[FOOTNOTE北原古澤197960–61-7] 北原 & 古澤 1979, pp. 60–61.

[FOOTNOTEGriffin1954250-8] Griffin 1954, p. 250.

[FOOTNOTE氷室197417–18-9] 氷室 1974, pp. 17–18.

[FOOTNOTEGriffin1954250–251-10] Griffin 1954, pp. 250–251.

[FOOTNOTE早野196437-11] 早野 1964, p. 37.

[FOOTNOTEDavies1957430-13] Davies 1957, p. 430.

[FOOTNOTEDaviesRideal1963372-14] Davies & Rideal 1963, p. 372.

[FOOTNOTEDavies1957431-15] Davies 1957, p. 431.

[FOOTNOTESherman1971155-16] Sherman 1971, p. 155.

[FOOTNOTE岡田1964435-18] 岡田 1964, p. 435.

[FOOTNOTEGriffin1949314-19] Griffin 1949, p. 314.

[FOOTNOTEDaviesRideal1963373-20] Davies & Rideal 1963, p. 373.

[FOOTNOTE北原古澤197963-21] 北原 & 古澤 1979, p. 63.

[1]

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[注 1]

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[6]

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[9]

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[注 2]

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[14]

[注 3]

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HLB値