化妝品通常會有兩年以上的貨架期，貨架或倉儲的溫度環(huán)境因時而異，北方市場冬天的儲存溫度甚至會低至-30℃。為了考察化妝品在惡劣條件下可能發(fā)生的變化，抽取了市場上三個大眾化的化妝品品牌，通過試驗驗證，得到低溫下導(dǎo)致不同產(chǎn)品因膨脹造成包裝瓶破裂的條件，為開發(fā)適應(yīng)北方嚴寒氣候的產(chǎn)品提供積極參考。
和大多數(shù)物質(zhì)所具有的熱膨脹特性-樣，化妝品產(chǎn)品質(zhì)量也會受到環(huán)境溫度的影響，大家對化妝品在-10℃～48℃的質(zhì)量特性比較關(guān)注，而對-15℃～-30℃下產(chǎn)品配合包裝的適應(yīng)性研究就很少。我們通過對市場上的代表性產(chǎn)品進行低溫試驗考察，找到引起瓶子破裂的主要原因，為化妝品產(chǎn)品(包裝和內(nèi)容物)開發(fā)提供有益的參考。
1試驗部分
1.1市售產(chǎn)品耐寒試驗
1.1.1試驗方案
在市場上隨機購買了A、B、C三個大眾品牌的各種類型的產(chǎn)品，先將樣品置-15℃冰箱中正立放置24h，取出后觀察有無異常，隨即轉(zhuǎn)入-30℃冰箱內(nèi)正立放置48h，之后取出觀察有無異常。
1.1.2測試結(jié)果
對購自市場的3種大眾品牌(A、B、C)下4種包裝材質(zhì)(PET、PE、玻璃、金屬)的沐浴露、護發(fā)素、洗發(fā)露、洗手液、啫喱水、花露水、空氣清新劑、爽膚水、柔膚水、補水乳液、焗油膏、潤膚霜、滋潤霜和固體清新劑產(chǎn)品按試驗方案進行耐寒試驗。結(jié)果見表1。
1.2異常情況的定量試驗
1.2.1測試目的
為了定量考察以上樣品包裝的破裂條件，我們在此基礎(chǔ)上做了進一步測試，以確定瓶內(nèi)剩余空間大小對結(jié)果的影響。
1.2.2測試方法
先在20℃下測得各樣品的相對密度，再用電子秤測得其質(zhì)量裝量，然后換算成體積裝量，剩余空間大小按式(1)確定。
剩余空間(％)=(空瓶體積-裝量體積)/空瓶體積×100％(1)
1.2.3測試結(jié)果
對3種品牌(A、B、C)玻璃瓶包裝的補水乳液、爽膚水和柔膚水各3瓶樣品按上述測試方法進行測定。具體結(jié)果見表2。
1.3內(nèi)容物性質(zhì)對產(chǎn)品包裝耐寒的影響
1.3.1測試目的
對內(nèi)容物的含水量以及低溫膨脹率兩個指標進行測定，從而考察內(nèi)容物性質(zhì)對產(chǎn)品包裝耐寒的影響。
1.3.2測試方法
含水率測試方法：取5g樣品于50mL燒杯中，于80℃下烘24h，冷卻后稱量計算。膨脹率測試方法：在常壓下于20℃測得樣品初體積V1，置于-15℃或-30℃冰箱內(nèi)測得樣品終體積V2，按式(2)測定低溫膨脹率。
膨脹率(％)=(V2-V1)/V1×100％(2)
1.3.3測試結(jié)果
對3種品牌(A、B、C)的補水乳液、爽膚水、柔膚水以及純水測得的含水率及低溫膨脹率結(jié)果見表3。
1.4膨脹后剩余空間的影響作用
從對3種品牌的玻璃瓶裝補水乳液、爽膚水和柔膚水測試得到的裝量值(表2)和-30℃下相應(yīng)的膨脹率(表3)可以計算出-30℃下包裝瓶膨脹后的剩余空間，并可考察其對包裝瓶的影響作用，具體結(jié)果見表4。
2分析與討論
2.1包裝耐寒結(jié)果分析
表1的結(jié)果表明，所抽樣品中A品牌120mL裝柔膚水和C品牌120mL裝爽膚水、120mL裝柔膚水、100mL裝補水乳液(均為玻璃瓶)在-30℃條件下會發(fā)生瓶子破裂，而在-15℃以上則正常。
花露水和空氣清新香水在低溫下會出現(xiàn)體積減小，且在-15℃和-30℃時都不凝固。其他塑料瓶和金屬瓶裝產(chǎn)品情況正常。
2.2包裝瓶內(nèi)剩余空間對破裂情況的影響
從表2的結(jié)果來看，對于100mL裝補水乳液，A、B、C品牌中發(fā)生破裂的包裝瓶的剩余空間分別為1.83％、1.90%、1.88％；對于120mL裝爽膚水，A、B、C品牌中發(fā)生破裂的包裝瓶的剩余空間分別為2.31％、2.25％、2.20％；對于120mL裝柔膚水，A、B、C品牌中發(fā)生破裂的包裝瓶的剩余空間分別為3.59％、3.17％、3.51％。
包裝瓶破裂的根本原因是化妝品在冷凍條件下發(fā)生的體積膨脹。
B、C品牌100mL裝補水乳液，B、C品牌120mL裝爽膚水和120mL裝柔膚水的包裝瓶在正常裝量下不會破裂，而A品牌的爽膚水和柔膚水還未達到標準裝量即發(fā)生破裂。
從包裝破裂對應(yīng)的剩余空間大小來看，綜合3個品牌表現(xiàn)出更易破裂的產(chǎn)品類別依次是柔膚水>爽膚水>補水乳液。
2.3內(nèi)容物性質(zhì)的影響
表3的結(jié)果表明，-15℃下，不同產(chǎn)品類型的膨脹能力順序依次為柔膚水>爽膚水>補水乳液，而在-30℃下膨脹能力順序依次為柔膚水>補水乳液>爽膚水。不同產(chǎn)品類型的含水率大小順序為爽膚水>柔膚水>補水乳液。
2.4膨脹后剩余空間對包裝瓶的影響
從表4可以看出，冷凍膨脹所產(chǎn)生的瓶內(nèi)壓力大小依次為100mL裝補水乳液>120mL裝柔膚水＞120mL裝爽肷水。
3個品牌的包裝瓶抗壓強度順序是：A品牌100mL裝補水乳液>C品牌100mL裝補水乳液>B品牌100mL裝補水乳液>B品牌120mL裝柔膚水>A品牌120mL裝柔膚水>C品牌120mL裝柔膚水>A品牌120mL裝爽膚水>B品牌120mL裝爽膚水>C品牌120mL裝爽膚水。
3結(jié)論
通過以上試驗，可以得出如下結(jié)論：
(1)對于含水量高的化妝品，在低溫條件下會出現(xiàn)膨脹；
(2)不同配方的產(chǎn)品膨脹率大小不同，不同溫度下膨脹率大小也不同；
(3)化妝品中的水分是膨脹的主要原因，但不同產(chǎn)品含水率的高低并不能反映其膨脹率的高低；
(4)塑料瓶裝產(chǎn)品由于瓶子膨脹系數(shù)大，即使裝量太多或擠壓冷凍變形后也不會破裂，恢復(fù)至室溫后形狀也會恢復(fù)；
(5)玻璃瓶裝產(chǎn)品由于瓶子膨脹系數(shù)小，裝量至一定程度(表4)時在低溫下會發(fā)生破裂，影響其破裂的因素除了內(nèi)容物的膨脹率(與空瓶體積和裝量共同決定剩余空間)以外，還有瓶子的抗壓強度。
通過本研究，可以幫助化妝品企業(yè)在內(nèi)容物和包裝的開發(fā)方面從空瓶容積、內(nèi)容物膨脹率和瓶子抗壓強度等幾方面充分考慮低溫條件對產(chǎn)品的影響，也有助于提高產(chǎn)品在儲存運輸過程中的安全防護。
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