Dans ce module, nous allons explorer en profondeur un concept clé de la formulation des produits détergents et de soins personnels : la Balance Hydrophile-Lipophile (HLB). La compréhension de la HLB est essentielle pour concevoir des produits efficaces, stables et adaptés aux besoins spécifiques de nettoyage, d’émulsification et de dispersion.

Cette partie a déjà été abordée sur le blog. Donc il s'agit ici d'un rappel dans le cadre de la formation formulation détergent.

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Définition de la balance hydrophile - hydrophobe : HLB

La HLB est un indice sans unité qui représente l'équilibre entre les parties hydrophiles (qui aiment l'eau) et lipophiles (qui aiment l'huile) d'une molécule de tensioactif. Cette échelle, allant de 0 à 20, mesure la polarité de la molécule :

• Une valeur faible (proche de 0) indique un tensioactif très lipophile, c’est-à-dire qu'il a une forte affinité pour l’huile et une faible solubilité dans l’eau.
• Une valeur élevée (proche de 20) indique un tensioactif très hydrophile, c’est-à-dire qu'il se dissout facilement dans l’eau et a une faible affinité pour l’huile.

Cette notion a été introduite par William C. Griffin dans les années 1949-1954 et appliquée aux tensioactifs non ioniques. Plus récemment, la méthode de Davies a permis d'affiner le calcul de la HLB en tenant compte de la contribution spécifique de chaque groupe chimique dans la molécule.

Application de la HLB en formulation

Les tensioactifs sont utilisés dans la formulation des détergents et autres produits pour leur capacité à interagir avec l'eau et l'huile. La HLB d'un tensioactif guide son choix en fonction de l’application visée, notamment dans la formation d’émulsions.

• HLB 1-4 : Idéal pour les agents anti-mousse et les émulsions Eau-dans-Huile (W/O), où l'huile est la phase continue.
• HLB 7-9 : Ces tensioactifs servent principalement à améliorer le mouillage et à réduire la tension superficielle des liquides. Ils sont également utilisés pour les émulsions légères.
• HLB 8-16 : Ces valeurs correspondent aux tensioactifs utilisés dans les émulsions Huile-dans-Eau (O/W), très courantes dans les détergents ménagers aqueux. Les valeurs proches de 13-16 sont particulièrement adaptées pour ce type d’application.
• HLB >16 : Les tensioactifs dans cette gamme agissent principalement comme solubilisants ou hydrotropes, permettant de mélanger des substances apolaires (comme des parfums ou des huiles essentielles) dans l'eau.

Impact de la HLB sur la détergence

La HLB joue un rôle crucial dans le mécanisme de détergence, car elle affecte directement la manière dont les tensioactifs interagissent avec les surfaces et les salissures.

• Émulsification : Les tensioactifs ayant un HLB intermédiaire (8-16) favorisent la formation d'émulsions Huile-dans-Eau (O/W), ce qui est essentiel pour disperser efficacement les graisses et autres contaminants dans les détergents aqueux. À l'inverse, des tensioactifs avec une HLB plus basse favorisent des émulsions Eau-dans-Huile (W/O).
• Mouillage : Les tensioactifs dans la plage HLB 7-9 sont particulièrement efficaces pour réduire la tension de surface de l'eau, ce qui facilite le mouillage des surfaces et la pénétration dans les tissus ou sous les salissures.
• Dispersion : Une HLB appropriée aide à maintenir les particules solides en suspension, empêchant leur ré-agglomération et facilitant ainsi un nettoyage plus efficace sans redéposition des salissures.

HLB optimale et mélanges de tensioactifs

L'un des aspects les plus importants dans la formulation des détergents est de choisir un HLB optimal pour garantir la stabilité et l’efficacité des émulsions. Si le HLB du tensioactif ne correspond pas à celui requis pour un système donné (émulsion, surface à nettoyer, etc.), l’instabilité peut survenir, entraînant des problèmes comme la floculation, le crémage ou la sédimentation.

Pour obtenir un HLB optimal, il peut être nécessaire de combiner plusieurs tensioactifs ayant des HLB différents. Cette mélange de tensioactifs permet de moduler l’HLB global pour mieux s’adapter aux besoins spécifiques du produit tout en assurant la stabilité et l'efficacité de la formulation. Par exemple, un tensioactif avec un HLB élevé (hydrophile) peut être combiné avec un tensioactif de HLB moyen ou bas (lipophile) pour obtenir le bon équilibre et maximiser la performance du produit tout en optimisant le coût.

La balance HLB est un outil indispensable pour comprendre et maîtriser le comportement des tensioactifs dans les formulations de détergents. En comprenant comment ajuster la HLB à la nature de la salissure, à la surface cible et aux spécificités de l’application, on peut optimiser l’efficacité et la stabilité des produits. Que ce soit pour des détergents ménagers, des produits de soins, ou même des nettoyants industriels, la connaissance approfondie de la HLB permet de concevoir des produits qui non seulement répondent aux attentes des consommateurs, mais sont également performants dans des conditions variées et difficiles.