洗衣凝珠的安全和護理性能研究方法

湯 鳴 王青翔 田 靜 張 楠 張艷麗

（北京寶潔技術有限公司，北京，101312）

Gerard Stijntjes

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

從20世紀90年代開始，寶潔公司在消費者研究中發現洗滌的便利性提高是未來洗滌劑發展的一個機會。洗衣凝珠的研究也因此開展起來。當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品形式，兒童意外接觸到產品時可能會造成意外暴露的風險，我們需要對產品潛在的安全問題進行全面的評估，以確保產品的安全使用。洗衣凝珠的安全設計涉及到很多方面，本文主要從產品設計和包裝的角度介紹我們如何考慮一個全新產品的安全問題。

當然，凝珠的特殊產品形式也給我們提供了一些新的配方方法。在織物洗滌和護理中實現一些特殊的功效，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品，應始終放置在兒童接觸不到的地方。兒童用眼和口探索世界，生產商更有責任在產品的設計上采取相應的措施有效降低兒童意外暴露的幾率。根據歐美多年的科學研究和市場驗證，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[2]。

1.1 產品使用包裝材料

洗衣凝珠產品的外包裝應使用不透明的材料。這主要是為了避免產品從視覺上引起兒童的注意和興趣，降低兒童對于產品的好奇心，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裝產品，也會引起兒童探索的欲望，從而增加意外暴露的風險。

1.2 產品使用包裝設計

洗衣凝珠產品的包裝，應采用不易被兒童開啟的設計，從而進一步降低了兒童接觸到產品的可能性。例如以下幾方面的設計降低了兒童接觸產品的可能性。

（1）包裝應設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品的可能。

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

1.3 產品外膜應添加苦味劑

當兒童意外接觸產品并放入嘴中時，產品外膜中的苦味劑會產生使兒童產生不愉悅感，從而將產品吐出，避免造成誤食甚至窒息的風險。

1.4 產品的破膜時間

產品外膜的遇水破裂時間應大于或等于30s。這是為了保證當兒童意外接觸到產品并放入口中，通過與外膜苦味劑的共同作用，使兒童有30s的時間將產品吐出，避免了外膜溶解導致液體流入口腔或腸胃的風險，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，樣品應放置在網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、運輸和使用安全非常重要。產品外膜的抗壓強度應大于或等于300N。根據研究數據表明，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品時將產品擠破，而使液體意外濺到皮膚或者眼睛造成刺激反應。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或者凝珠已經破裂。

1.6 產品包裝的安全標識

產品包裝應使用醒目、統一的安全性標識，從而有效警示消費者將產品放置在兒童接觸不到的地方，以及當發生兒童意外接觸時的應急處理方式。

1.7 小結

洗衣凝珠的生產者應在產品的包裝設計、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品的可能性。歐洲毒物控制中心的不良反應監測數據顯示，從歐洲市場開始采取以上措施后，產品不良反應幾率明顯下降，并維持在一個可接受的范圍。

2 織物柔軟性評估方法

我們除了在風險性評估中發展了一系列的方法外，在洗衣凝珠的功效研究中，我們也進行了深入的探索。例如，在對消費者需求的研究中我們發現，消費者普遍希望經過洗滌后織物還能保持柔軟。為了能夠系統地評估織物柔軟性從而對配方進行優化，我們發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行優化和評價。

織物柔軟度是個綜合的感官指標。要精確、定量地表征它難度很大。在發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用。為此，我們選用了Handle-o-meter的方法進行測試。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。只是測量的時候對儀器的參數要進行優化。Handle-ometer測試時在規定條件下，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行比較。

表1 工業洗衣機的32#和38#洗滌程序

2.1 實驗

2.1.1 實驗測試

標準毛巾：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。

標準毛巾的預洗：使用工業洗衣機的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，側扣圓弧半徑為1.0mm；測頭平均行進速度及總行程測頭平均行進速度為（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。測頭進入狹縫后，測頭與狹縫兩邊應對稱，對稱度應不大于0.05mm。

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

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

去離子水：電導率＜10?s/cm，水體總硬度＜0.17mmol/L。

大豆油：金龍魚牌大豆油。國家標準配方洗衣液：符合GB/T 13174的規定。測試樣品：增加柔軟功能的凝珠（寶潔當妮）和市售普通洗衣凝珠。

2.1.2 實驗前準備

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。

布片的準備：需準備A、B兩組毛巾，A組用于試樣的測試，B組用于國家標準配方洗衣液測試。毛巾為經過預洗的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號，Aa-Ao，Ba-Bo。

大豆油的準備：A、B組各準備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，用去離子水進行必要的清潔。

在1#洗衣機內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國家標準洗衣液。

接下來在1#和2#洗衣機分別再加入剩余的配重布片。

水硬度調節：操作面板設置棉麻模式，調節水溫至20～25℃，洗滌時長25min，漂洗4次，甩干3min。待洗衣機進水時，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。

進行漂洗階段，待洗衣機進水時，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4次。

重復上述步驟2輪，每一輪結束產品需互為更換，更換產品同時移動對應布片。并且配重布片每輪需拿出更換新的配重布片。

2輪洗滌結束后，鋪晾干毛巾，每一片毛巾需嚴格鋪平在桌面。晾干需在標準大氣壓、溫度20℃，相對濕度65%（參考標準GB/T6529）放置超過24h，以保證毛巾濕度與環境平衡?？紤]到對環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的方格進行裁剪，裁剪出20片后對其編號進行標記，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，點擊按鈕進行橫向測量，并記錄測定值（保留至小數點后一位）。將布片平面轉動90o進行縱向測量，每個樣品測定20個橫向有效數據和20個縱向有效數據。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 測試結果

我們將具有柔軟功能的當妮洗衣凝珠和市售普通凝珠的測試結果進行了比較，結果見表2。

從表2可以看出，該方法能夠有效區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品柔軟功能提供了一個簡單快捷的方法。

2.3 小結

洗衣凝珠作為一個新的產品形式，需要行業一起在給消費者提供優異的洗滌經驗的同時，確保它的安全使用。同時，也應該充分利用它的配方特性，給消費者更多更好的體驗。