洗衣凝珠的安全和护理性能研究方法

汤 鸣 王青翔 田 静 张 楠 张艳丽

（北京宝洁技术有限公司，北京，101312）

Gerard Stijntjes

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

从20世纪90年代开始，宝洁公司在消费者研究中发现洗涤的便利性提高是未来洗涤剂发展的一个机会。洗衣凝珠的研究也因此开展起来。当时的想法是把洗衣液包在水溶性膜里形成一个凝珠。每次洗涤时把凝珠放入洗衣机中，凝珠接触水后把膜溶解释放出洗衣液进行洗涤。这样可以减少洗涤过程中往洗衣机里倒洗衣液的过程，从而方便消费者使用。2000年宝洁在英国上市了第一款洗衣凝珠（见图1）。由于使用方便，洗涤性能卓越，洗衣凝珠上市后获得了消费者的一致欢迎[1]。随后宝洁在全球推广了洗衣凝珠。

图1 宝洁公司早期在英国上市的洗衣凝珠

在洗衣凝珠的研发过程中，花费精力最大的其实是凝珠的安全性问题。因为洗衣凝珠独特的产品形式，儿童意外接触到产品时可能会造成意外暴露的风险，我们需要对产品潜在的安全问题进行全面的评估，以确保产品的安全使用。洗衣凝珠的安全设计涉及到很多方面，本文主要从产品设计和包装的角度介绍我们如何考虑一个全新产品的安全问题。

当然，凝珠的特殊产品形式也给我们提供了一些新的配方方法。在织物洗涤和护理中实现一些特殊的功效，例如增加了织物柔软性能，我们也以此为例介绍织物柔软性能的评估方法。

1 安全性研究

洗衣凝珠作为日用化学品，应始终放置在儿童接触不到的地方。儿童用眼和口探索世界，生产商更有责任在产品的设计上采取相应的措施有效降低儿童意外暴露的几率。根据欧美多年的科学研究和市场验证，以下在包装材料、外膜性能及安全教育上采取的措施被证明有效，并被列入欧洲CLP法规[2]。

1.1 产品使用包装材料

洗衣凝珠产品的外包装应使用不透明的材料。这主要是为了避免产品从视觉上引起儿童的注意和兴趣，降低儿童对于产品的好奇心，有效地避免儿童的意外接触。半透明包装可使得儿童隐约看到内装产品，也会引起儿童探索的欲望，从而增加意外暴露的风险。

1.2 产品使用包装设计

洗衣凝珠产品的包装，应采用不易被儿童开启的设计，从而进一步降低了儿童接触到产品的可能性。例如以下几方面的设计降低了儿童接触产品的可能性。

（1）包装应设计为需使用双手才可以开启。对于儿童而言，尤其3岁以下的儿童，双手的协作能力尚未完善，双手开启的包装大大增加了儿童擅自打开包装意外接触产品的几率。

（2）包装需使用一定力量开启。增加包装开启的力量也会有效增加儿童打开包装的难度，从而降低儿童意外接触产品的可能。

（3）包装应容易重新关闭。这主要为了使消费者在每次使用产品后能容易关闭包装，保证产品在不被使用时的包装是关闭的。包装也不宜设计得难于重新关闭，因为这反而使消费者使用产品后不愿意再关闭包装，从而增加了儿童意外接触产品的潜在风险。

1.3 产品外膜应添加苦味剂

当儿童意外接触产品并放入嘴中时，产品外膜中的苦味剂会产生使儿童产生不愉悦感，从而将产品吐出，避免造成误食甚至窒息的风险。

1.4 产品的破膜时间

产品外膜的遇水破裂时间应大于或等于30s。这是为了保证当儿童意外接触到产品并放入口中，通过与外膜苦味剂的共同作用，使儿童有30s的时间将产品吐出，避免了外膜溶解导致液体流入口腔或肠胃的风险，以及抵抗日常的使用和接触。测试时将样品置于20℃，1L烧杯1000mL蒸馏水中直至完全被水淹没，样品应放置在网袋或类似的允许视觉观察的装置中，防止漂浮或下沉。从水开始淹没样品时开启计时器，记录液体破膜释放的时间。在测试前，样品需要在20℃，50%相对湿度下平衡至少24h。

1.5 机械抗压强度[3]

凝珠的抗压性能对凝珠生产、运输和使用安全非常重要。产品外膜的抗压强度应大于或等于300N。根据研究数据表明，3岁以下的儿童手的握力不会超过150N。此要求有效地避免儿童意外接触到产品时将产品挤破，而使液体意外溅到皮肤或者眼睛造成刺激反应。在测试过程中，我们采用了和日常生活接近的条件。室温和50%左右的相对湿度。在测试过程中需要保证测试仪器的压力片大于凝珠尺寸，确保凝珠在测试过程中被完全覆盖。被测试的凝珠样品放在透明的塑料袋中，防止凝珠破裂后溅出。测试时凝珠的最大表面与测试片平行。测试片以200～250mm/min的速度增加压力直到300N或者凝珠已经破裂。

1.6 产品包装的安全标识

产品包装应使用醒目、统一的安全性标识，从而有效警示消费者将产品放置在儿童接触不到的地方，以及当发生儿童意外接触时的应急处理方式。

1.7 小结

洗衣凝珠的生产者应在产品的包装设计、外膜性能、安全警示及消费者教育等方面采取有效措施，降低儿童意外接触产品的可能性。欧洲毒物控制中心的不良反应监测数据显示，从欧洲市场开始采取以上措施后，产品不良反应几率明显下降，并维持在一个可接受的范围。

2 织物柔软性评估方法

我们除了在风险性评估中发展了一系列的方法外，在洗衣凝珠的功效研究中，我们也进行了深入的探索。例如，在对消费者需求的研究中我们发现，消费者普遍希望经过洗涤后织物还能保持柔软。为了能够系统地评估织物柔软性从而对配方进行优化，我们发展出了适合洗涤评估的柔软度测试方法。并用此方法对宝洁的凝珠柔软功能进行优化和评价。

织物柔软度是个综合的感官指标。要精确、定量地表征它难度很大。在发展柔软度的测试方法过程中，我们主要考虑两个因素：一是方法本身要能反映织物的手感；二是方法足够简单可以被广泛应用。为此，我们选用了Handle-o-meter的方法进行测试。虽然这个方法主要用于无纺布的手感测试[4]，但是它能够通过一次简单的测量同时反映织物的弹力和摩擦力，使其也可以反映织物的手感。只是测量的时候对仪器的参数要进行优化。Handle-ometer测试时在规定条件下，用板状测头将织物试样压入狭缝一定深度（约8mm）记录试样的抗弯曲力和试样与缝隙处摩擦力的最大矢量之和。我们把测出的最大矢量和称之为试样的柔软度，仪器示值越小，说明试样越柔软。下面我们用这个方法对具有柔软功能的洗衣凝珠和普通凝珠进行比较。

表1 工业洗衣机的32#和38#洗涤程序

2.1 实验

2.1.1 实验测试

标准毛巾：用于表征洗涤剂对织物柔软度的影响，由滨州亚光家纺有限公司提供。

标准毛巾的预洗：使用工业洗衣机的32#程序，20kg左右的毛巾加入200g国家洗衣粉待32#程序完成后，使用38#程序10次，即可完成整个预洗过程。

程序完成后高脱5min 85%（770r/min）。取出后烘干备用。

配重布片：纯棉T恤衫和涤棉衬衫，用于模拟实际洗涤的织物重量。

洗衣机为海尔前开盖洗衣机。

Handle-o-meter测试采用德瑞克牌柔软度测定仪（DRK119，山东德瑞克仪器有限公司），该柔软度测试仪的仪器参数如下:

狭缝宽度：20mm，宽度偏差不超过±0.05mm；板状测头外形尺寸长度不小于120.0mm，厚度为2.0mm，侧扣圆弧半径为1.0mm；测头平均行进速度及总行程测头平均行进速度为（1.20±0.24）mm/s；总行程为（12.0±0.5）mm。试样压入深度为8.0±0.05mm。狭缝平行度不超过0.05mm。测头进入狭缝后，测头与狭缝两边应对称，对称度应不大于0.05mm。

二水合氯化钙（CaCl2· 2H2O），分析纯，福晨（天津）化学试剂有限公司。

六水合氯化镁（MgCl2· 6H2O），分析纯，福晨（天津）化学试剂有限公司。

去离子水：电导率＜10®s/cm，水体总硬度＜0.17mmol/L。

大豆油：金龙鱼牌大豆油。国家标准配方洗衣液：符合GB/T 13174的规定。测试样品：增加柔软功能的凝珠（宝洁当妮）和市售普通洗衣凝珠。

2.1.2 实验前准备

硬水的配制：称取321.91g二水合氯化钙（CaCl2·2H2O）和111.28g六水合氯化镁（MgCl2· 6H2O），配置成1000mL溶液，使用时每10mL用去离子水冲至10L，即为2.74mmol/L硬水。

布片的准备：需准备A、B两组毛巾，A组用于试样的测试，B组用于国家标准配方洗衣液测试。毛巾为经过预洗的100%纯棉毛巾，尺寸为15cm×32cm，每组15片，用于实验。并在每一片毛巾上标号，Aa-Ao，Ba-Bo。

大豆油的准备：A、B组各准备2mL。

配重布片：将A、B两组布片分别配重至1200g，其中纯棉布和涤棉布的比例为70∶30。

2.1.3 实验流程

清洁洗衣机：启动洗衣机，用去离子水进行必要的清洁。

在1#洗衣机内先加入一半配重布片再加入A组布片，每一片需分开，一片一片放入洗衣机，2#洗衣机内按同样的方式加入B组布片。

然后1#洗衣机中加入2mL大豆油和一颗样品洗衣凝珠，在2#洗衣机中加入2mL大豆油和65g国家标准洗衣液。

接下来在1#和2#洗衣机分别再加入剩余的配重布片。

水硬度调节：操作面板设置棉麻模式，调节水温至20～25℃，洗涤时长25min，漂洗4次，甩干3min。待洗衣机进水时，向每台洗衣机洗衣液槽中加10mL之前配置好的硬水。

洗涤25min，洗涤完成后排水，甩干3min。

进行漂洗阶段，待洗衣机进水时，向每台洗衣机洗衣液槽中加10mL之前配置好的硬水。漂洗4min后甩干3min。共重复4次。

重复上述步骤2轮，每一轮结束产品需互为更换，更换产品同时移动对应布片。并且配重布片每轮需拿出更换新的配重布片。

2轮洗涤结束后，铺晾干毛巾，每一片毛巾需严格铺平在桌面。晾干需在标准大气压、温度20℃，相对湿度65%（参考标准GB/T6529）放置超过24h，以保证毛巾湿度与环境平衡。考虑到对环境要求更宽泛的可操作性，晾干温度范围为20～30℃，相对湿度50%～70%。

测试布片裁剪：毛巾晾干后应尽可能轻地触碰，不能够弯折挤压，以减小测试误差。将晾干的毛巾按顺序收起摞好，用记号笔和尺子轻轻地在测试毛巾上画出10cm×10cm的方格进行裁剪，裁剪出20片后对其编号进行标记，A1-A20，B1-B20。注意过程中不要用手和尺子重压布片以免对实验造成误差。

进行弯曲力的测定：将布片置于柔软度仪试验台中央，点击按钮进行横向测量，并记录测定值（保留至小数点后一位）。将布片平面转动90o进行纵向测量，每个样品测定20个横向有效数据和20个纵向有效数据。在20～30℃、相对湿度50%～70%下测量。

表2 具有柔软功能的洗衣凝珠和市售普通凝珠的柔软性测试比较

2.2 测试结果

我们将具有柔软功能的当妮洗衣凝珠和市售普通凝珠的测试结果进行了比较，结果见表2。

从表2可以看出，该方法能够有效区分出具有柔软功能的洗衣凝珠和普通凝珠之间的差别。这为我们有效评估洗涤产品柔软功能提供了一个简单快捷的方法。

2.3 小结

洗衣凝珠作为一个新的产品形式，需要行业一起在给消费者提供优异的洗涤经验的同时，确保它的安全使用。同时，也应该充分利用它的配方特性，给消费者更多更好的体验。