将具有低粉尘高堆积密度性能的颗粒状型月桂酸硫酸钠(SLS)用于牙膏发泡剂用途的新方案

赵姗姗 池田诚

(黑龙江省轻工科学研究院,哈尔滨 150010)(PT Kao Indonesia Chemicals 营业部)

月桂酸硫酸钠(Sodium Lauryl Sulfate,通称SLS)是一种阴离子型表面活性剂。化学式NaC12H25SO4,CAS注册号151-21-3。在牙膏行业被广泛用作发泡剂。SLS根据形状可大致分为粉末型、针状型、颗粒状型,牙膏主要使用粉末型SLS。另一方面,近年来粉末型SLS在作业过程中产生粉尘的问题开始受到重视,微粒粉体飘在空中,存在接触到眼睛或皮肤后引发炎症、或者吸入体内损害健康的风险。而过去生产牙膏极少用到的颗粒状型SLS有可能解决产生粉尘的问题,下面将其物理性质与粉末型进行对比介绍,同时还将介绍使用颗粒状型时的其他优势(高装载效率、易溶解性)。

1 实验材料/方法

1.1 实验材料

颗粒状型SLS:Kao CP-G5, Kao CP-G3

粉末型SLS:Kao EMAL 10P HD

以下表1列出了各种规格。

表1 Kao SLS产品例

图1为各产品在显微镜下拍摄的外观照片(放大30倍)。

图1 Kao SLS产品在显微镜下拍摄的照片

1.2 实验方法

1.2.1 粉尘评估(倾倒法)

使用颗粒状型、粉末型SLS各20g,采用倾倒法倒入玻璃烧杯中,通过肉眼观察粉尘的产生情况。

1.2.2 粉尘评估(定量评估)

准备颗粒状型、粉末型SLS各50g,使用Digital Dust Indicator LD-3K2(柴田科学株式会社制)定量测量单位体积的粉尘量。

1.2.3 根据堆积密度差估算运输产品时的装载数量

颗粒状型的堆积密度大于粉末型,粉末型约为460kg/m3,颗粒状型平均约为750kg/m3。选用颗粒状型时,利用该差值有望提高保管运输时的空间利用率。因此,对单位空间的装载量进行了估算。例如,对保管时单个托盘(假设面积1,100mm×1,100mm,使用包括中国在内的亚洲地区标准,高度1,200mm)能够装载的数量进行估算。

1.2.4 溶解性评估

准备颗粒状型、粉末型SLS各50g,在25℃、搅拌转速600rpm的条件下将其溶解到950g水中(浓度5%),测量完全溶解所需的时间。

2 评估结果

2.1 粉尘评估(倾倒法)

粉末型如下图(图2. 右侧)所示,烧杯内外飘有大量粉尘,而颗粒状型完全没有粉尘产生。

图2 倾倒评估对比

2.2 粉尘评估(定量评估)

粉末型单位面积的粉尘量约为16,800cpm,而颗粒状型一律为低值,最大约为320～460cpm(图3.)。由此可见,颗粒状型产生的粉尘量约为粉末型的1/37～1/57,可大幅降低因吸入粉尘而损害健康的风险。

图3 粉尘产生程度的定量对比

2.3 根据堆积密度差估算运输产品时的装载数量

对单个托盘能够装载的量进行估算,颗粒状型为720kg/托盘(计算方法:20kg/袋规格×4袋/层×9层/托盘=720kg),粉末型为600kg(25kg/袋规格×4袋/层×6层/托盘=600kg)(图4)。由此可见,颗粒状型的堆积密度较高,就越能实现高效保管。

图4 堆积密度差的装载数量对比

2.4 溶解性评估

确认溶解性后的结果如图5所示,颗粒状型EMAL 10G完全溶解需要2.2min,EMAL 10G-3需要1.2min。而粉末型(EMAL 10P HD)完全溶解需要3.2min,在该评估条件下颗粒状型的溶解性更好。

图5 溶解性对比

3 结论

将干燥SLS用于牙膏发泡剂用途广为人知,过去粉末型得到广泛使用,但本研究重新提出了一种颗粒状型。将两者进行对比后证实,颗粒状型在①粉尘发生量、②堆积密度方面比粉末型更具优势。而且在③水溶性方面,在适当条件下比粉末型性能更佳。①粉尘产生量低,可降低损害健康的风险;②高堆积密度可提高保管时库存空间的利用率;③适当条件下水溶性好,有望提高作业性能。

而且粉末型呈粉末状,容易结块,颗粒状型则没有这种问题。颗粒状型利用不易结块的性能,在包装形态方面更具选择性。例如,使用柔性集装袋可实现700kg等大容量包装。过去包装主要是使用小计量单位的纸质包装材料,而使用柔性集装袋后有望减少因此产生的废弃物。

综上所述,颗粒状型SLS与粉末型相比,从作业性乃至经济性的角度出发,对现场作业人员的健康和环境都更加友好,可用作一种有效的牙膏原料。