熔铸透明皂的成型机理与生产工艺

刘伟毅

（上海制皂有限公司，上海，200331）

熔铸透明皂的成型机理与生产工艺

刘伟毅

（上海制皂有限公司，上海，200331）

简述了熔铸透明皂的特性，阐明了透明皂的检测方法和成型机理。着重介绍了熟成法、一次注模成型法、氨基酸熔铸法3种透明皂的生产工艺和原料配比以及原料与产品质量标准及检验方法，提出了熔铸透明皂的方法是创新和发展的方向。

透明皂；熔铸透明皂；氨基酸熔铸法；检测方法；质量标准；成型机理

透明皂有着悠久的历史。早在1789年，透明皂就被研发，把肥皂溶解在热的乙醇溶液中，置入敞开的模具中风干、老化、制成[1]。整整两个世纪以来，透明皂在市场上占有率不断上升。透明皂可使消费者联想到任何透明物质都是纯净的、天然的，不含有害成分，它那玻璃般的清澈透明度、悦人的香气，精美漂亮的礼品化包装，以及使用过程中丰富的泡沫，洗涤护肤、保湿效果都获得消费者的青睐。

熔铸透明皂具有良好的光学透明度，它由天然油脂、润肤剂、保湿剂为主要原料，通过皂化反应，浇模，冷却，透明熟化，洗磨和整形而成。它透光，色彩丰富，易于造型；它泡沫丰富，对皮肤的刺激性低，综合洗净力好，又不过分洗去自然皮脂，保湿成分丰富，是十分理想的高端洁净用品。

1　熔铸透明皂成型机理

1.1透明皂的定义

外表透明，晶莹似蜡，香气浓郁，具有良好的洗涤、保湿性能的肥皂，称为透明皂（transparent soap）[2]。透明度是透明皂的一个关键性能指标。原标准“透明度”测定方法，是将一定厚度的皂片放在衬有视力表的灯箱上，以“能看到视力表上的字”作为透明皂的透明度。透过6.35mm（1/4英寸）厚的皂块能看清14号（4mm）黑体字的肥皂，即称为透明皂[3]。低于这一标准，就是半透明皂或不透明皂。修订后的透明度测定方法，采用了一种可以溯源的、能够测定透明度的白度计。按照透明度测定原理测定样品的透明度，实现了透明度的定量测定。QB/T1913 -2004规定透明度≥25% 为透明皂。

1.2熔铸透明皂的成型机理

要使肥皂透明，就要保证光线尽可能地通过，使反射、散射程度尽可能地降低。肥皂结构是如何达到这一效果呢？在20世纪中前期，科学家进行了许多研究工作。真正建立透明皂理论的是美国人弗格森（Ferguson），1943年，他阐明肥皂结晶结构上的差别是造成透明度不一的原因。晶相不同的肥皂具有不同的物理化学性质。透明皂之所以透明，就是因为它具有极小的结晶颗粒，这种结晶颗粒小得能使普通光线通过。他指出脂肪酸钠盐能形成结晶，条件不同会形成不同的结晶形态，经X射线衍射法测定，肥皂存在4种结晶态：α、β、ω、δ。其中α和δ相不稳定，在一定条件下转变为稳定的β和ω相。肥皂其实是β相和ω相的混合体。4种肥皂相中，以β相的性能为佳，泡沫丰富、硬度适中，具有良好的溶解性和去污能力，透明度好。由此可见，肥皂中β相含量越多透明度越好。100%β晶形肯定是透明皂。换句话说，透明皂就是脂肪酸钠盐的β型结晶。

2　熔铸透明皂的生产工艺

熔铸透明皂的生产，必须考虑以下因素：①选择最合适的油脂配方及其他原料；②选择能促进透明的非皂添加物；③确定合适的冷却温度和速度；④适当的机械加工及条件。

图1是熔铸透明皂的工艺流程示意图[4]。

图1　熔铸透明皂工艺流程示意图

2.1熟成法透明皂

熟成法透明皂的原料主要是天然油脂、NaOH、透明保湿剂和乙醇。熟成透明香皂的工艺是典型的皂化反应，容易控制，但反应后处理时间较长，在很大程度上影响着产品的透明特性。采用乙醇回流皂化（冷凝回收的酒精仍可循环使用），注模成型，在空气流通的室内架子上，温度最好维持在30～32℃，1个月时间的熟成，以排除大部分残余乙醇（失重20%～25%）。皂块进一步打印，洗磨后即可包装。工艺实例见表1 。

2.2一次注模成型法透明皂

一次注模成型法透明皂，配方以脂肪酸中和为基础，将砂糖、甘油、山梨醇、丙二醇或其他聚醇类透明剂和水加热熔融，注入模型内冷却凝固模压制得成品。优点是透明性好，皂化时间短，原料成品易控制，配方中无乙醇，一次注模成型，缺点是原料生产成本较高，对制皂技术要求高，生产过程控制较严格。工艺实例见表2。

表1　熟成法透明皂工艺实例

表2　一次注模成型法透明皂生产工艺实例

2.3氨基酸熔铸法透明皂

氨基酸透明皂配方以椰油酰基谷氨酸三乙醇胺皂为基础，添加丙二醇、甘油醇类透明剂与水加热熔融，注入模型内冷却凝固模压制得成品。优点是透明性好，皂化时间短，成品易控制、配方无乙醇，一次注模成型，减少了可挥发性物质的回收利用和乙醇带入的不良气味，并能减少香精的加入量，缺点是原料生产成本较高，生产过程控制较严格。工艺实例见表3。

表3　氨基酸熔铸法透明皂生产工艺实例

3　原料与产品标准

3.1原料

油脂与脂肪酸的指标见表4。

表4　油脂与脂肪酸的指标

碱与其他指标见表5。有机碱与多元醇指标见表6。

3.2产品标准及检测方法

熔铸透明皂产品适用于碾制工艺、冷却成型工艺生产的肥皂，涉及标准有轻工行业标准透明皂QB/T1913-2004、香皂QB/T2485-2008。主要内容见表7、表8、表9。

表5　碱与其他指标

表6　有机碱与多元醇指标

表7　透明皂的物化性能指标[5]

表8　香皂的物化性能指标[6]

表9　其他检测方法

3.3产品理化数据

上述3种代表性工艺的透明皂理化检测数据见表10。

3.4产品的还原性

熔铸透明皂，由于成皂的结晶类型较好，在使用中不损坏透明性，但较坚硬，难溶于水。产品还具有还原性能，完全溶解，冷却成型后透明性能不变。产品密闭放入水浴或微波炉加热，产品具有可塑性能，冷却成型后透明性能不变。但在加热过程中应严格控制水分/溶剂的挥发，均匀受热，注意容器的密闭性，否则会影响成皂的透明度。3种透明皂制造方法还原性比较见表11。

表10　透明皂理化检测数据

表11　产品的还原性数据

4　结语

（1）熟成法、一次注模成型法、氨基酸熔铸法这3种代表工艺涵盖熔铸透明皂的发展进程。产品的性能、理化数据及消费理念决定产品的发展。熟成法透明皂的制皂工艺，生产过程包括灌注、油脂皂化和添加到模具，然后切割，再老化，再老化时酒精被蒸发并回收再利用。

（2）早期肥皂成为透明皂的关键组分是乙醇，它扮演助水溶剂的角色。另外，添加的乙醇提高了肥皂的可溶性，防止肥皂溶液在冷却过程中形成液体晶相。胶体理论为熔铸透明皂的发展和创新提供了基础，使肥皂溶液冷却时，形成的是胶体结构，由小的固体晶粒组成刚性的框架，各向同性溶液充满间隙，或者替换成过冷的固体（一种玻璃状态）里面分散着固体晶粒[7]。

（3）制作熔铸透明皂的途径包括使用高浓度的多元醇，例如甘油，丙二醇，各种糖以及三乙醇胺，提高皂的溶解性，防止在冷却过程中形成液体晶相。与那些使用乙醇的方法相比较，不需要老化过程。

（4）必须采用高溶解性的表面活性剂，例如十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠，失水山梨醇油酸酯，壬基酚聚氧乙烯醚和椰油基羟乙基磺酸钠，用来制作复合透明皂。使肥皂保持它们初始的结构特性。

（5）透明皂一般的组成如下：35%～50%的皂（最小的不饱和度），30%～40%多元醇共混物以及15%～25%的水。但必须要具有一个最低程度的不饱和度的脂肪酸，以免在冷却过程中形成液体晶相[8]。

[1] Cristiani，R.S.A Technical Treatise on Soapand Candles: Philadelphiaa，1881；p.423

[2] 肥皂生产工艺 [M].轻工业出版社，1988:165.

[3] 袁鹤吟.透明(半透明)皂的成型与生产方法[J].日用化学工业，2001(2):35.

[4] 刘夕阳.透明香皂的制备技术[J].日用化学工业，2001(4):50.

[5] QB/T1913-2004透明皂[S].

[6] QB/T2485-2008香皂[S].

[7] Hill，M.；T.Moaddel.In soap Structure and PhaseBehaviour，Ed.；SODEOPEC 2004，P73-95，AOCS Press.

[8] Teanoosh Moaddel1 and Michael l. Hill2 Transparent and Translucent Soaps 2008，P10，AOCS Press.

Shaping Mechanism and Production Process for Melt-cast Transparent Soap

Liu Weiyi
(Shanghai Soap Co., Ltd., Shanghai, 200331)

This paper presents the characteristics of melt-cast transparent soap in brief, and illuminates the inspection methods and shaping mechanism for transparent soap. It mainly focuses on production process and raw material ratio of transparent soap in relation with three methods: the ripening method, one-injection molding method and amino-acid melt-cast method. It introduces the quality standard and inspection methods for finished products and raw materials, putting forward that the method of melting-casting transparent soap is the direction of innovation and development.

transparent soap；melt-cast transparent soap；amino-acid melt-cast method；inspection methods；quality standard；shaping mechanism

TQ648.5

A

1672-2701（2016）10-29-06

刘伟毅先生，上海制皂有限公司副总工程师/研究中心主任；E-mail: liuwy1706@163.com。