HLB値(エイチエルビーち、: Hydrophile-lipophile balance value[1][2][注 1])は、非イオン性界面活性剤(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 編集

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エステル(Span系)に対しては、式(1)で算出できる。

 
(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。

 
(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。

 
(3)

デイビスによる方法 編集

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]

 
(4)

ここで、nwは親水基の基数、mは親油基の個数、no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
-SO4Na+ 38.7
-COOK+ 21.1
-COONa+ 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 編集

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]

 
(5)

ここで、Mwは親水基の分子量、Moは親油基の分子量である。

界面活性剤の性質との関係 編集

 
HLB値と界面活性剤の性質

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 編集

注釈 編集

  1. ^ : Hydrophilc-lipophilc balance value とする場合もある[3][4]
  2. ^ 3式の関係性は、早野 (1964)に詳述されている。
  3. ^ Davies & Rideal (1963, p. 374)では0.475としている[14]

出典 編集

  1. ^ Griffin 1949, p. 311.
  2. ^ 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。
  3. ^ a b Davies 1957, p. 426.
  4. ^ Davies & Rideal 1963, p. 371.
  5. ^ 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:10.11501/2529509ISBN 4-320-04018-X 
  6. ^ a b 北原 & 古澤 1979, pp. 60–61.
  7. ^ Griffin 1954, p. 250.
  8. ^ 氷室 1974, pp. 17–18.
  9. ^ Griffin 1954, pp. 250–251.
  10. ^ 早野 1964, p. 37.
  11. ^ Davies 1957, p. 430.
  12. ^ Davies & Rideal 1963, p. 372.
  13. ^ a b c Davies 1957, p. 431.
  14. ^ a b c d Sherman 1971, p. 155.
  15. ^ 岡田 1964, p. 435.
  16. ^ Griffin 1949, p. 314.
  17. ^ Davies & Rideal 1963, p. 373.
  18. ^ 北原 & 古澤 1979, p. 63.

参考文献 編集

関連文献 編集

外部リンク 編集