洗衣凝珠的安全和護(hù)理性能研究方法

湯 鳴 王青翔 田 靜 張 楠 張艷麗

（北京寶潔技術(shù)有限公司，北京，101312）

Gerard Stijntjes

（P&G Services Company， TEMSELAAN 100 STROMBEEK-BEVER 1853 BELGIUM）

從20世紀(jì)90年代開始，寶潔公司在消費者研究中發(fā)現(xiàn)洗滌的便利性提高是未來洗滌劑發(fā)展的一個機會。洗衣凝珠的研究也因此開展起來。當(dāng)時的想法是把洗衣液包在水溶性膜里形成一個凝珠。每次洗滌時把凝珠放入洗衣機中，凝珠接觸水后把膜溶解釋放出洗衣液進(jìn)行洗滌。這樣可以減少洗滌過程中往洗衣機里倒洗衣液的過程，從而方便消費者使用。2000年寶潔在英國上市了第一款洗衣凝珠（見圖1）。由于使用方便，洗滌性能卓越，洗衣凝珠上市后獲得了消費者的一致歡迎[1]。隨后寶潔在全球推廣了洗衣凝珠。

圖1 寶潔公司早期在英國上市的洗衣凝珠

在洗衣凝珠的研發(fā)過程中，花費精力最大的其實是凝珠的安全性問題。因為洗衣凝珠獨特的產(chǎn)品形式，兒童意外接觸到產(chǎn)品時可能會造成意外暴露的風(fēng)險，我們需要對產(chǎn)品潛在的安全問題進(jìn)行全面的評估，以確保產(chǎn)品的安全使用。洗衣凝珠的安全設(shè)計涉及到很多方面，本文主要從產(chǎn)品設(shè)計和包裝的角度介紹我們?nèi)绾慰紤]一個全新產(chǎn)品的安全問題。

當(dāng)然，凝珠的特殊產(chǎn)品形式也給我們提供了一些新的配方方法。在織物洗滌和護(hù)理中實現(xiàn)一些特殊的功效，例如增加了織物柔軟性能，我們也以此為例介紹織物柔軟性能的評估方法。

1 安全性研究

洗衣凝珠作為日用化學(xué)品，應(yīng)始終放置在兒童接觸不到的地方。兒童用眼和口探索世界，生產(chǎn)商更有責(zé)任在產(chǎn)品的設(shè)計上采取相應(yīng)的措施有效降低兒童意外暴露的幾率。根據(jù)歐美多年的科學(xué)研究和市場驗證，以下在包裝材料、外膜性能及安全教育上采取的措施被證明有效，并被列入歐洲CLP法規(guī)[2]。

1.1 產(chǎn)品使用包裝材料

洗衣凝珠產(chǎn)品的外包裝應(yīng)使用不透明的材料。這主要是為了避免產(chǎn)品從視覺上引起兒童的注意和興趣，降低兒童對于產(chǎn)品的好奇心，有效地避免兒童的意外接觸。半透明包裝可使得兒童隱約看到內(nèi)裝產(chǎn)品，也會引起兒童探索的欲望，從而增加意外暴露的風(fēng)險。

1.2 產(chǎn)品使用包裝設(shè)計

洗衣凝珠產(chǎn)品的包裝，應(yīng)采用不易被兒童開啟的設(shè)計，從而進(jìn)一步降低了兒童接觸到產(chǎn)品的可能性。例如以下幾方面的設(shè)計降低了兒童接觸產(chǎn)品的可能性。

（1）包裝應(yīng)設(shè)計為需使用雙手才可以開啟。對于兒童而言，尤其3歲以下的兒童，雙手的協(xié)作能力尚未完善，雙手開啟的包裝大大增加了兒童擅自打開包裝意外接觸產(chǎn)品的幾率。

（2）包裝需使用一定力量開啟。增加包裝開啟的力量也會有效增加兒童打開包裝的難度，從而降低兒童意外接觸產(chǎn)品的可能。

（3）包裝應(yīng)容易重新關(guān)閉。這主要為了使消費者在每次使用產(chǎn)品后能容易關(guān)閉包裝，保證產(chǎn)品在不被使用時的包裝是關(guān)閉的。包裝也不宜設(shè)計得難于重新關(guān)閉，因為這反而使消費者使用產(chǎn)品后不愿意再關(guān)閉包裝，從而增加了兒童意外接觸產(chǎn)品的潛在風(fēng)險。

1.3 產(chǎn)品外膜應(yīng)添加苦味劑

當(dāng)兒童意外接觸產(chǎn)品并放入嘴中時，產(chǎn)品外膜中的苦味劑會產(chǎn)生使兒童產(chǎn)生不愉悅感，從而將產(chǎn)品吐出，避免造成誤食甚至窒息的風(fēng)險。

1.4 產(chǎn)品的破膜時間

產(chǎn)品外膜的遇水破裂時間應(yīng)大于或等于30s。這是為了保證當(dāng)兒童意外接觸到產(chǎn)品并放入口中，通過與外膜苦味劑的共同作用，使兒童有30s的時間將產(chǎn)品吐出，避免了外膜溶解導(dǎo)致液體流入口腔或腸胃的風(fēng)險，以及抵抗日常的使用和接觸。測試時將樣品置于20℃，1L燒杯1000mL蒸餾水中直至完全被水淹沒，樣品應(yīng)放置在網(wǎng)袋或類似的允許視覺觀察的裝置中，防止漂浮或下沉。從水開始淹沒樣品時開啟計時器，記錄液體破膜釋放的時間。在測試前，樣品需要在20℃，50%相對濕度下平衡至少24h。

1.5 機械抗壓強度[3]

凝珠的抗壓性能對凝珠生產(chǎn)、運輸和使用安全非常重要。產(chǎn)品外膜的抗壓強度應(yīng)大于或等于300N。根據(jù)研究數(shù)據(jù)表明，3歲以下的兒童手的握力不會超過150N。此要求有效地避免兒童意外接觸到產(chǎn)品時將產(chǎn)品擠破，而使液體意外濺到皮膚或者眼睛造成刺激反應(yīng)。在測試過程中，我們采用了和日常生活接近的條件。室溫和50%左右的相對濕度。在測試過程中需要保證測試儀器的壓力片大于凝珠尺寸，確保凝珠在測試過程中被完全覆蓋。被測試的凝珠樣品放在透明的塑料袋中，防止凝珠破裂后濺出。測試時凝珠的最大表面與測試片平行。測試片以200～250mm/min的速度增加壓力直到300N或者凝珠已經(jīng)破裂。

1.6 產(chǎn)品包裝的安全標(biāo)識

產(chǎn)品包裝應(yīng)使用醒目、統(tǒng)一的安全性標(biāo)識，從而有效警示消費者將產(chǎn)品放置在兒童接觸不到的地方，以及當(dāng)發(fā)生兒童意外接觸時的應(yīng)急處理方式。

1.7 小結(jié)

洗衣凝珠的生產(chǎn)者應(yīng)在產(chǎn)品的包裝設(shè)計、外膜性能、安全警示及消費者教育等方面采取有效措施，降低兒童意外接觸產(chǎn)品的可能性。歐洲毒物控制中心的不良反應(yīng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，從歐洲市場開始采取以上措施后，產(chǎn)品不良反應(yīng)幾率明顯下降，并維持在一個可接受的范圍。

2 織物柔軟性評估方法

我們除了在風(fēng)險性評估中發(fā)展了一系列的方法外，在洗衣凝珠的功效研究中，我們也進(jìn)行了深入的探索。例如，在對消費者需求的研究中我們發(fā)現(xiàn)，消費者普遍希望經(jīng)過洗滌后織物還能保持柔軟。為了能夠系統(tǒng)地評估織物柔軟性從而對配方進(jìn)行優(yōu)化，我們發(fā)展出了適合洗滌評估的柔軟度測試方法。并用此方法對寶潔的凝珠柔軟功能進(jìn)行優(yōu)化和評價。

織物柔軟度是個綜合的感官指標(biāo)。要精確、定量地表征它難度很大。在發(fā)展柔軟度的測試方法過程中，我們主要考慮兩個因素：一是方法本身要能反映織物的手感；二是方法足夠簡單可以被廣泛應(yīng)用。為此，我們選用了Handle-o-meter的方法進(jìn)行測試。雖然這個方法主要用于無紡布的手感測試[4]，但是它能夠通過一次簡單的測量同時反映織物的彈力和摩擦力，使其也可以反映織物的手感。只是測量的時候?qū)x器的參數(shù)要進(jìn)行優(yōu)化。Handle-ometer測試時在規(guī)定條件下，用板狀測頭將織物試樣壓入狹縫一定深度（約8mm）記錄試樣的抗彎曲力和試樣與縫隙處摩擦力的最大矢量之和。我們把測出的最大矢量和稱之為試樣的柔軟度，儀器示值越小，說明試樣越柔軟。下面我們用這個方法對具有柔軟功能的洗衣凝珠和普通凝珠進(jìn)行比較。

表1 工業(yè)洗衣機的32#和38#洗滌程序

2.1 實驗

2.1.1 實驗測試

標(biāo)準(zhǔn)毛巾：用于表征洗滌劑對織物柔軟度的影響，由濱州亞光家紡有限公司提供。

標(biāo)準(zhǔn)毛巾的預(yù)洗：使用工業(yè)洗衣機的32#程序，20kg左右的毛巾加入200g國家洗衣粉待32#程序完成后，使用38#程序10次，即可完成整個預(yù)洗過程。

程序完成后高脫5min 85%（770r/min）。取出后烘干備用。

配重布片：純棉T恤衫和滌棉襯衫，用于模擬實際洗滌的織物重量。

洗衣機為海爾前開蓋洗衣機。

Handle-o-meter測試采用德瑞克牌柔軟度測定儀（DRK119，山東德瑞克儀器有限公司），該柔軟度測試儀的儀器參數(shù)如下:

狹縫寬度：20mm，寬度偏差不超過±0.05mm；板狀測頭外形尺寸長度不小于120.0mm，厚度為2.0mm，側(cè)扣圓弧半徑為1.0mm；測頭平均行進(jìn)速度及總行程測頭平均行進(jìn)速度為（1.20±0.24）mm/s；總行程為（12.0±0.5）mm。試樣壓入深度為8.0±0.05mm。狹縫平行度不超過0.05mm。測頭進(jìn)入狹縫后，測頭與狹縫兩邊應(yīng)對稱，對稱度應(yīng)不大于0.05mm。

二水合氯化鈣（CaCl2· 2H2O），分析純，福晨（天津）化學(xué)試劑有限公司。

六水合氯化鎂（MgCl2· 6H2O），分析純，福晨（天津）化學(xué)試劑有限公司。

去離子水：電導(dǎo)率＜10?s/cm，水體總硬度＜0.17mmol/L。

大豆油：金龍魚牌大豆油。國家標(biāo)準(zhǔn)配方洗衣液：符合GB/T 13174的規(guī)定。測試樣品：增加柔軟功能的凝珠（寶潔當(dāng)妮）和市售普通洗衣凝珠。

2.1.2 實驗前準(zhǔn)備

硬水的配制：稱取321.91g二水合氯化鈣（CaCl2·2H2O）和111.28g六水合氯化鎂（MgCl2· 6H2O），配置成1000mL溶液，使用時每10mL用去離子水沖至10L，即為2.74mmol/L硬水。

布片的準(zhǔn)備：需準(zhǔn)備A、B兩組毛巾，A組用于試樣的測試，B組用于國家標(biāo)準(zhǔn)配方洗衣液測試。毛巾為經(jīng)過預(yù)洗的100%純棉毛巾，尺寸為15cm×32cm，每組15片，用于實驗。并在每一片毛巾上標(biāo)號，Aa-Ao，Ba-Bo。

大豆油的準(zhǔn)備：A、B組各準(zhǔn)備2mL。

配重布片：將A、B兩組布片分別配重至1200g，其中純棉布和滌棉布的比例為70∶30。

2.1.3 實驗流程

清潔洗衣機：啟動洗衣機，用去離子水進(jìn)行必要的清潔。

在1#洗衣機內(nèi)先加入一半配重布片再加入A組布片，每一片需分開，一片一片放入洗衣機，2#洗衣機內(nèi)按同樣的方式加入B組布片。

然后1#洗衣機中加入2mL大豆油和一顆樣品洗衣凝珠，在2#洗衣機中加入2mL大豆油和65g國家標(biāo)準(zhǔn)洗衣液。

接下來在1#和2#洗衣機分別再加入剩余的配重布片。

水硬度調(diào)節(jié)：操作面板設(shè)置棉麻模式，調(diào)節(jié)水溫至20～25℃，洗滌時長25min，漂洗4次，甩干3min。待洗衣機進(jìn)水時，向每臺洗衣機洗衣液槽中加10mL之前配置好的硬水。

洗滌25min，洗滌完成后排水，甩干3min。

進(jìn)行漂洗階段，待洗衣機進(jìn)水時，向每臺洗衣機洗衣液槽中加10mL之前配置好的硬水。漂洗4min后甩干3min。共重復(fù)4次。

重復(fù)上述步驟2輪，每一輪結(jié)束產(chǎn)品需互為更換，更換產(chǎn)品同時移動對應(yīng)布片。并且配重布片每輪需拿出更換新的配重布片。

2輪洗滌結(jié)束后，鋪晾干毛巾，每一片毛巾需嚴(yán)格鋪平在桌面。晾干需在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度20℃，相對濕度65%（參考標(biāo)準(zhǔn)GB/T6529）放置超過24h，以保證毛巾濕度與環(huán)境平衡?？紤]到對環(huán)境要求更寬泛的可操作性，晾干溫度范圍為20～30℃，相對濕度50%～70%。

測試布片裁剪：毛巾晾干后應(yīng)盡可能輕地觸碰，不能夠彎折擠壓，以減小測試誤差。將晾干的毛巾按順序收起摞好，用記號筆和尺子輕輕地在測試毛巾上畫出10cm×10cm的方格進(jìn)行裁剪，裁剪出20片后對其編號進(jìn)行標(biāo)記，A1-A20，B1-B20。注意過程中不要用手和尺子重壓布片以免對實驗造成誤差。

進(jìn)行彎曲力的測定：將布片置于柔軟度儀試驗臺中央，點擊按鈕進(jìn)行橫向測量，并記錄測定值（保留至小數(shù)點后一位）。將布片平面轉(zhuǎn)動90o進(jìn)行縱向測量，每個樣品測定20個橫向有效數(shù)據(jù)和20個縱向有效數(shù)據(jù)。在20～30℃、相對濕度50%～70%下測量。

表2 具有柔軟功能的洗衣凝珠和市售普通凝珠的柔軟性測試比較

2.2 測試結(jié)果

我們將具有柔軟功能的當(dāng)妮洗衣凝珠和市售普通凝珠的測試結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，該方法能夠有效區(qū)分出具有柔軟功能的洗衣凝珠和普通凝珠之間的差別。這為我們有效評估洗滌產(chǎn)品柔軟功能提供了一個簡單快捷的方法。

2.3 小結(jié)

洗衣凝珠作為一個新的產(chǎn)品形式，需要行業(yè)一起在給消費者提供優(yōu)異的洗滌經(jīng)驗的同時，確保它的安全使用。同時，也應(yīng)該充分利用它的配方特性，給消費者更多更好的體驗。