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。

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

(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。

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

(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。

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

(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]。

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

(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]。

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

(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