第33卷第4期日用化学品科学
Vol．33No．4Apr. 2010
低密度浓缩洗衣粉的配方和工艺研究
范伟莉，张彪
（河南矛盾日化股份有限公司，河南开封
475004）
摘要：采用高塔成型技术研究了低密度浓缩洗衣粉的配方和工艺。实验发现，烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、4A 沸石、羧甲基纤维素钠和对甲苯磺酸钠能使料浆黏度增大，纯碱、泡花碱和聚羧酸盐可使料浆黏度减小，改性聚羧酸盐PAA -L 是有效的料浆降黏剂。当料浆温度为70℃时，能获得适宜黏度的料浆总固体为：含磷和无磷浓缩洗衣粉分别为63%和61%。中试产品的表观密度为0.30g /cm 3～0.32g /cm 3，其余理化指标均符合GB /T 13171—2004中浓缩洗衣粉的要求。用高塔成型工艺开发低密度浓缩洗衣粉更适合中国国情。
关键词：浓缩洗衣粉；无填充剂洗衣粉；高塔成型工艺；料浆黏度中图分类号：TQ649
文献标识码：A
文章编号：1006-7264（2010）04-0027-05
普通洗衣粉含有50%左右的元明粉作填充剂，
而元明粉（硫酸钠）对表面活性剂的去污力没有任何贡献[1]。目前，我国洗衣粉的年产量接近400万t ，元明粉的消耗量至少有150万t 。生产普通洗衣粉不仅浪费了大量的元明粉资源，而且抬高了包装和贮运费用，最终使消费者的使用成本上升，还增加了喷粉能源的开支及洗涤废物量的排放，不利于环保节能。因此，开发无填充剂的浓缩洗衣粉利国利民，符合国家的节能减排政策，顺应洗涤剂行业的发展趋势。
高密度浓缩洗衣粉是不含或少含填充剂的洗衣粉，其成型工艺主要有干混法和附聚成型法[2]。干混法设备简单，生产转化费用低，但粉体外观较差，且烷基苯磺酸钠等低成本阴离子表面活性剂难以使用；附聚成型法的产品粒度较好，但溶解性较差，且成型工艺较复杂。高密度的浓缩洗衣粉视比重较大，我国消费者不愿意使用，其产销量不到5%[3]。我国的高塔喷雾成型装置占所有洗衣粉装置的85%以上[4]，全部用于生产低密度的普通洗衣粉，而采用高塔喷雾成型（简称高塔成型）工艺生产无填充剂的低密度浓缩洗衣粉未见报道。
利用现有高塔喷雾成型装置，对无填充剂的洗衣粉进行了配方和工艺优化研究，研制出了低密度浓缩洗衣粉，试图为浓缩型洗衣粉的市场开发寻找新的突破口。
1
1.1
实验部分
试剂与仪器
试剂：直链烷基苯磺酸（96%），延津宏泰洗涤
35%），安阳兴亚洗涤用品有限公剂有限公司；AOS （
司；三聚磷酸钠（STPP ），武汉无机盐化工厂；4A 沸石，中国铝业公司山东分公司；纯碱，郑州水晶股份有限公司；烧碱（液体，30%）、泡花碱（液体，模数2.4，34%），开封东大化工集团；对甲苯磺酸钠，射阳宏达化工有限公司；聚羧酸盐PA25CL （45%），BASF 公司；改性聚羧酸盐PAA -L （40%），沈阳新奇
CM C ），山东日化有限责任公司；羧甲基纤维素钠（
莘县胜达化工有限公司；荧光增白剂CBW -01，陕西省石油化工研究设计院；非离子表面活性剂AEO -9，吉林石化公司；酶制剂Properase600E ，杰能科国际公司；消泡剂4248S ，道康宁公司；香精，曼氏公
碳黑司。以上试剂均为工业品。标准污布：JB -01（
蛋白污布）、JB -03（皮脂污布），污布）、JB -02（
中国日用化学工业研究院。
仪器：白度计，WSD -Ⅲ型，北京康光仪器有限公司；立式去污实验机，RHLQ -Ⅲ型，中国日用化学工业研究院；全自动洗衣机，XQB50-Ⅰ型，海尔集团；旋转黏度计，NDJ -79型，同济大学机械厂；酸度计，PHS -3C 型，上海精密科学仪器有限公司；罗氏泡沫仪，本实验室组装。
收稿日期：2010－03－02
基金项目：开封市科技计划项目（080103）作者简介：范伟莉（1967-），女，河南开封人，高级工程师。
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科技广场
1.2
日用化学品科学
的压力，单位为g 。
第33卷
方法1）料浆配制
在实验室中，按一定的投料顺序，控制配料温度、搅拌时间和料浆总固体含量，观察料浆的流动性，并测定料浆在该温度下的黏度。投料顺序：工艺水→荧光增白剂→烧碱→烷基苯磺酸→AOS →泡花碱→CMC →对甲苯磺酸钠→聚羧酸盐→改性聚羧酸盐→纯碱→三聚磷酸钠/4A 沸石。
2）样品制备
实验室样品：将实验室配制的料浆，经烘干、粉碎和过筛等工序制成基粉，再将非离子表面活性剂、酶制剂、消泡剂、香精等材料与基粉混合均匀，制得实验室样品，测定去污力、pH 值和发泡力。
中试样品：将实验室优化出的洗衣粉配方，以一定的工艺参数，在生产车间进行喷粉和后配料操作，制得中试样品，取样，测定去污力、pH 值、总活性物含量、三聚磷酸钠含量、游离碱、发泡力、表观密度、粉体白度、水分、粉体流动性和粉体抗结块性。
3）样品测试
去污力：按GB /T 13174—2008进行，用立式去污实验机，样品粉溶液浓度0.1%，标准粉溶液浓度0.2%，水硬度250mg /kg ，30℃，120r /min ，20min ，同机对比，测定样品的去污力比值。
洗涤性能：在全自动洗衣机中，加入脏工作服1.5kg ，洗衣粉分别为35g 和70g ，低档水位（35L ），按程序洗涤，观察泡沫量和洗净度。
pH 值：按GB /T 6368—1993进行，样品粉溶液浓度0.1%，20℃。
总活性物含量：按GB /T 13173—2008中第7章A 法进行。
总P 2O 5含量：按GB 12031—89进行。
游离碱含量：按GB /T 13171—2004中附录B 进行。
发泡力：按GB /T 13173—2008中第11章进行，水硬度150mg /kg ，40℃，测试样品粉溶液浓度分别为0.25%和0.1%的泡沫高度，读取当时和5min 时的数据。
表观密度：按GB/T13173—2008中第13章进行。粉体白度：按GB/T13173—2008中第14章进行。水分：按GB /T 13173—2008中第15章进行。粉体流动性：将已知体积的洗衣粉流过标准孔，根据所用的时间计算出该洗衣粉在单位时间内流出的体积，单位为mL /s 。
粉体抗结块性：用一定的压力将洗衣粉压成规定尺寸的圆柱体，然后添加砝码，测试使该圆柱体破碎2
2.1
结果与讨论
料浆黏度
由于不含元明粉填充剂，活性物和助洗剂含量相对较高，在料浆总固体相同时，料浆黏度明显偏大；若不采取措施，将对喷粉操作造成很大困难。因此，优化配方和工艺参数，把料浆黏度控制在适宜的范围内（70℃时黏度保持在600mPa ·s 以下）是本课题研究的重要内容之一。
2.1.1物料对料浆黏度的影响
在无填充剂的洗衣粉配方中改变一种成分的配比，其他物料不变，在料浆总固体63%、料浆温度70℃时，测定物料对料浆黏度的影响，结果见表1～表5。
表1主要物料对黏度的影响Tab.1Effect of main materials on viscosity
物料配比（%）/料浆黏度（mPa ·s ）
烷基苯磺酸钠30/764
三聚磷酸钠37/7644A 沸石37/764纯碱9/1318泡花碱（干基）6/783
Tab.2
33/860
41/84041/85912/10507/707
36/93644/87544/88015/6698/764
38/101248/105148/93618/7649/802
40/95552/126152/107021/75410/840
表2对甲苯磺酸钠对黏度的影响
Effect of sodium para toluene sulfonate on viscosity
黏
度/mPa ·s 764
[1**********]146
表3CMC 对黏度的影响Tab.3
CM C 配比/%
01.01.52.02.5
表4Tab.4
PA25CL 配比/%
01.12.23.34.4
Effect of CM C on viscosity
黏
度/mPa ·s [***********]
PA25CL 对黏度的影响Effect of PA25CL on viscosity
黏
度/mPa ·s [**************]
增黏率/%
-－7－2714增黏率/%
-7384042增黏率/%
-15183250
01.01.52.02.5
对甲苯磺酸钠配比/%
第4期
表5Tab.5
PAA -L 配比
/%00.250.500.751.00
范伟莉，张
PAA-L 对黏度的影响Effect of PAA-L on viscosity 黏度/mPa ·s 含磷配方[**************]
彪：低密度浓缩洗衣粉的配方和工艺研究
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表6温度对黏度的影响Tab.6Effect of temperature on viscosity
温
度/℃706560
黏
含磷配方573630688
度/mPa ·s
无磷配方764821860
降黏率/%
无磷配方含磷配方无磷配方[**************]1
-11222529
-31344348
从以上数据可以看出：①烷基苯磺酸钠、三聚
磷酸钠、4A 沸石、CM C 和对甲苯磺酸钠能使料浆增黏，纯碱、泡花碱、聚羧酸盐PA25CL 和改性聚羧酸盐PAA -L 可使料浆减黏。②纯碱和泡花碱的配比分别为15%和7%（干基）时，黏度最低，配比再高时，黏度又会上升；PA25CL 添加2.2%以下时，黏度有所下降，添加量再增加时，黏度又有上升。③CMC 的增黏作用很强，当添加量为2.0%时，能使料浆黏度上升40%，这对喷粉操作极为不利；CMC 的作用是抗再沉积，而聚羧酸盐在这方面的效果更优[5]，因此在设计配方时应优先选择聚羧酸盐。④不少专业书中提到，对甲苯磺酸钠能降低洗衣粉
），而本实验的结论恰恰相反；料浆黏度（如文献[6]
认为对甲苯磺酸钠不宜用作料浆降黏剂。⑤PAA -L 添加量为0.5%（折百时为0.2%）时，可分别使含磷粉和无磷粉的料浆黏度下降22%和34%，降黏效果非常显著，且对无磷料浆效果更佳；PAA -L 是改性的聚羧酸盐，既具有普通聚羧酸盐的抗再沉积作用，又可作为料浆降黏剂使用。
实验还发现，当用部分AOS 取代烷基苯磺酸钠时，料浆太黏，难以用于生产。2.1.2工艺参数对料浆黏度的影响
在料浆总固体63%时，测定不同温度下的料浆黏度，结果见表6。
从表6可以看出，随着温度的降低，料降黏度明
表8Tab.8
去污比值
JB -01
含磷粉无磷粉市售粉
1.20.81.1
JB -024.81.63.0
JB -031.10.80.9
显变大，且无磷配方的黏度明显高于含磷配方。由此，生产时料降温度不宜低于70℃。
在料降温度70℃时，改变料浆总固体，测定料浆黏度，结果见表7。
表7Tab.7
料浆总固体对黏度的影响
黏
含磷配方458-573917
度/mPa ·s
无磷配方
[1**********]41
Effect of total solid amount on viscosity
料浆总固体/%
60616366
从表7可以看出，料浆总固体含量对料浆黏度影
响很大。当料浆黏度符合要求时，应尽量提高料浆的总固体，以便节省喷粉能量。含磷配方的料浆总固体以63%为宜，无磷配方的料浆总固体以61%为宜。2.2基本配方
根据物料对料浆黏度的影响结果，拟出可用于喷
）：烷基苯磺酸为粉生产的参考配方为（质量分数/%
32.0%，烧碱为13.9%，泡花碱为7%～8%（干基），聚羧酸盐PA25CL 为2.0%，改性聚羧酸盐PAA -L 为0.5%～0.75%，荧光增白剂CBW -01为0.2%，纯碱为15.0%，AEO -9为1.0%，酶制剂Properase600E 为0.8%，消泡剂4248S 为0.3%，香精为0.3%，三聚磷酸钠/4A沸石至100%。
按照上述配方制成实验室样品，测定去污力、pH 值和发泡力，结果见表8。
实验室样品测试结果
发泡力（起始/5min 后）/mm 0.25%200/175201/19598/15
0.1%198/155199/16580/35
Test results of experimental samples
pH 值10.5010.7610.93
从表8可以看出，含磷粉的去污力符合GB /T
13171—2004中浓缩粉的要求，且高于市售粉和无磷粉。市售粉为某名牌高密度含磷浓缩粉，经分析，其三聚磷酸钠含量为34%，纯碱20%，总活性物15%，其中非离子表面活性剂12%。无磷粉的去污力明显低于含磷粉，说明在配方中将三聚磷酸钠换为4A 沸石，去污效果会大大下降。经实验，无论是用本工艺制作的低密度无磷浓缩粉（阴离子表面活性剂
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日用化学品科学
第33卷
为主），还是用干混工艺或附聚成型工艺制作的高密度无磷浓缩粉（非离子表面活性剂为主），去污力均很难达标，说明GB /T 13171—2004对无磷浓缩粉指标的制定不太切合实际。
与市售粉相比，实验室样品泡沫偏高，这是因为以烷基苯磺酸钠为主活性物的浓缩洗衣粉泡沫量较大
含消泡剂0.3%）在全自动洗衣造成的。将含磷粉（
机中进行实际洗涤试验，观察泡沫量和洗净度，并与不含消泡剂的样品作对照，结果见表9。
从表9可以看出：①不含消泡剂时泡沫太多，
表9洗衣机洗涤效果
Tab.9Cleaning effect by washing machine
含消泡剂的含磷粉
洗涤浓度0.1%洗涤浓度0.2%
多多稀而少明显变少微量少量无无好好
不含消泡剂的含磷粉
洗涤浓度0.1%洗涤浓度0.2%
很多很多更多溢出桶口多多少量多好好
初始洗涤泡沫
洗8min 时泡沫漂洗第1遍泡沫漂洗第2遍泡沫洗净度
难以漂清，不适合洗衣机洗涤；含0.3%的消泡剂时泡沫明显变少，无论洗涤浓度0.1%还是0.2%，漂洗第2遍时均无泡沫，适合机洗和手洗。②洗涤浓度0.1%的洗净度就很满意，且与0.2%的无明显区别，说明该洗衣粉的去污力强，可作为浓缩洗衣粉使用。2.3工艺参数
根据以上实验结果，结合车间生产条件，拟出欲中试的含磷粉工艺参数为：料浆总固体为63%；料浆温度为70℃～75℃；高压泵出口压力为6.0MPa ～8.0M Pa ；热风进塔温度为300℃～350℃；料浆投料顺序为：工艺水→荧光增白剂→烧碱→烷基苯磺酸→泡花碱→聚羧酸盐→改性聚羧酸盐→纯碱→三聚磷酸钠；后配物料为酶制剂、消泡剂、AEO -9和香精。
2.4中试结果
将含磷洗衣粉在车间中试3锅，每锅按3t 配料，取样做理化检验，结果见表10。
表10中试样品检验结果Tab.10Test results of pilot samples
1#
总活性物/%33.5P 2O 5/%21.4游离碱/%8.01pH 值10.6
a
203/158b 泡沫高度/mm
表观密度/g ·cm -30.30粉体白度/%106水分/%2.8
-1
粉体流动性/mL ·s 84粉体抗结块性/g 450去污比值JB -011.1JB -024.1JB -031.0
项
目
样品号2#
33.922.08.2510.5a
205/150b
0.321101.9895001.23.81.1
3#34.121.77.8310.5a
205/160b
0.311072.2904501.24.51.0
从表10可以看出，除表观密度外，中试样品的理化检验数据均符合GB /T 13171—2004中浓缩粉的指标要求。当前，我国的高塔成型装置在洗衣粉生产中占据绝对优势，且消费者更喜欢使用低密度的洗衣粉。因此，开发低密度浓缩洗衣粉（比高密度的）更适合我国国情。在现行洗衣粉国家标准GB /T 13171—2004中，规定浓缩洗衣粉的表观密度≥0.60g /cm 3，这显然没有考虑到用高塔成型工艺生产浓缩洗衣粉的可行性。建议对该标准中表观密度的指标值进行修改，以便使低密度浓缩洗衣粉得到推广应用。
3结论
1）低密度浓缩洗衣粉的技术障碍是料浆黏度较大；烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、4A 沸石、CM C 和对甲苯磺酸钠能使料浆增黏，纯碱、泡花碱和聚羧酸盐可使料浆减黏，改性聚羧酸盐PAA -L 是有效的料浆降黏剂。
2）料降温度和料浆总固体对料浆黏度影响较大；当料浆温度70℃时，能获得适宜黏度的料浆总固体为：含磷浓缩粉为63%，无磷浓缩粉为61%。
3）以烷基苯磺酸钠为主活性物的浓缩洗衣粉泡沫量较大；加入消泡剂4248S 可有效控制泡沫，产品适合机洗和手洗。
4）除表观密度外，用高塔成型工艺生产的洗衣粉，理化数据均符合GB /T 13171—2004中浓缩粉的指标要求。
5）利用现有高塔成型装置生产低密度浓缩洗衣粉更适合我国国情，值得推广应用。
参考文献：
[1]张彪. 无机盐对表面活性剂去污力影响的研究[J].应用化工，2008，37（11）：1297-1300.
注：a 为起始泡高；b 为5min 后泡高。
第4期
范伟莉，张彪：低密度浓缩洗衣粉的配方和工艺研究
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[2]Herman de Groot W ，Adami I ，M oretti G F. 现代洗衣粉成型技术[M].北京:中国轻工业出版社，1996：103-186. [3]罗毅. 我国醇系表面活性剂的现状及发展前景[J].日用化学12）：18-20. 品科学, 2007，30（
[4]鲁国锋，郭朝华，王万绪. 我国洗衣粉装置现状及发展趋
势[J].日用化学品科学，2006，29（6）：4-7.
[5]张彪. 聚羧酸盐在洗衣粉中的应用性能研究[J].化学研究，2008，19（4）：85-88.
[6]徐宝财，周雅文，王洪钟. 洗涤剂配方工艺手册[M].北京：化学工业出版社，2006：20.
Study on formulation and process of low-density
concentrated laundry powder
FAN Wei-li ，ZHANG Biao
（Henan Maodun Daily Chemicals Industry Limited Company ，Kaifeng ，Henan 475004，China ）
Abstract ：Formulation and technology of low-density concentrated laundry powder by tower process were studied. In the experiment, it was found that the slurry viscosity was increased by sodium alkylbenzene sulfonate, sodium tripolyphosphate, 4A zeolite, sodium carboxymethyl cellulose and sodium para toluene sulfonate, and decreased by sodium carbonate, sodium silicate and polycarboxylate. Experiment revealed that modified polycarboxylate PAA-L was an effective viscosity-reducing agent for slurry. At 70℃, the total solid amount in phosphate detergent and non-phosphate detergent obtained suitable slurry viscosity was 63%and 61%respectively. The apparent density of pilot product was 0.30g /cm 3～0.32g /cm 3. All the other physicochemical indexes met the requirements for concentrated laundry powder in GB /T 13171-2004. Developing low-density concentrated laundry powder by tower process is more suitable to China ′s national conditions. Key words ：concentrated laundry powder ；filling agent-free laundry powder ；tower process ；slurry viscosity
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
《日用化学品科学》入选《中国核心期刊》数据库
2010年03月20日，接中国科学技术信息研究所和万方数据股份有限公司发布的《中国核心期刊》
数据库收录中，中国日用化学工业信息中心编辑出版的《日用化学品科学》被《中国核心期刊》列入其
美国化学文摘》（CA ）和2007年被《哥白尼索引》（IC ）收录之后再次被国际重中，这是继2006年被《
要数据库收录。
随着《日用化学品科学》在国内外的影响力日益增强，截至目前，《日用化学品科学》已被国内外多种期刊和数据库摘录和收录。收录《日用化学品科学》的期刊和数据库还有：俄罗斯《文摘杂志》（收录来源期刊）、英国《剑桥科学文摘（材料信息）》（收录来源期刊）、《中国期刊网》（全文收录）、《中
》（全文收录）、《中文科技期刊数据库》（全文收录）、《中国期刊馆藏数据库》（全文国学术期刊（光盘版）
收录）、《中国学术期刊综合评价数据库》（全文收录）、《万方数据资源系统数据库》（全文收录）和《中国化学化工文摘》和《化工文摘》。
被《中国核心期刊》收录是《日用化学品科学》荣获第3届国家期刊奖“百种重点期刊”荣誉之后，获得的又一殊荣。在此之前，《日用化学品科学》还获得多项荣誉，主要有：2002年被国家科技
”、2004年“第一届北方优秀期刊”、2007年部和国家新闻出版总署评为“中国期刊方阵‘双效期刊’
“第二届北方优秀期刊”、连续12年被中共山西省委宣传部、山西省科技厅、山西省新闻出版局评为“山西省一级期刊”。
至此，《日用化学品科学》已经在日化行业形成了一个品牌，具有很高的知名度和影响力。是日化行业从业人员的必读刊物，也是日化行业人士自由争论的平台，此次再度入选《中国核心期刊》是广大
日用化学品科学》杂志的肯定和赞扬，也是对我们编辑部人员的鞭策和鼓励。读者对《
新的形势，新的机遇，新的挑战！相信《日用化学品科学》将奉献给读者一个更加精彩的名牌期刊，以崭新的姿态呈现在广大读者面前。
《日用化学品科学》编辑部
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Vol．33No．4Apr. 2010
低密度浓缩洗衣粉的配方和工艺研究
范伟莉，张彪
（河南矛盾日化股份有限公司，河南开封
475004）
摘要：采用高塔成型技术研究了低密度浓缩洗衣粉的配方和工艺。实验发现，烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、4A 沸石、羧甲基纤维素钠和对甲苯磺酸钠能使料浆黏度增大，纯碱、泡花碱和聚羧酸盐可使料浆黏度减小，改性聚羧酸盐PAA -L 是有效的料浆降黏剂。当料浆温度为70℃时，能获得适宜黏度的料浆总固体为：含磷和无磷浓缩洗衣粉分别为63%和61%。中试产品的表观密度为0.30g /cm 3～0.32g /cm 3，其余理化指标均符合GB /T 13171—2004中浓缩洗衣粉的要求。用高塔成型工艺开发低密度浓缩洗衣粉更适合中国国情。
关键词：浓缩洗衣粉；无填充剂洗衣粉；高塔成型工艺；料浆黏度中图分类号：TQ649
文献标识码：A
文章编号：1006-7264（2010）04-0027-05
普通洗衣粉含有50%左右的元明粉作填充剂，
而元明粉（硫酸钠）对表面活性剂的去污力没有任何贡献[1]。目前，我国洗衣粉的年产量接近400万t ，元明粉的消耗量至少有150万t 。生产普通洗衣粉不仅浪费了大量的元明粉资源，而且抬高了包装和贮运费用，最终使消费者的使用成本上升，还增加了喷粉能源的开支及洗涤废物量的排放，不利于环保节能。因此，开发无填充剂的浓缩洗衣粉利国利民，符合国家的节能减排政策，顺应洗涤剂行业的发展趋势。
高密度浓缩洗衣粉是不含或少含填充剂的洗衣粉，其成型工艺主要有干混法和附聚成型法[2]。干混法设备简单，生产转化费用低，但粉体外观较差，且烷基苯磺酸钠等低成本阴离子表面活性剂难以使用；附聚成型法的产品粒度较好，但溶解性较差，且成型工艺较复杂。高密度的浓缩洗衣粉视比重较大，我国消费者不愿意使用，其产销量不到5%[3]。我国的高塔喷雾成型装置占所有洗衣粉装置的85%以上[4]，全部用于生产低密度的普通洗衣粉，而采用高塔喷雾成型（简称高塔成型）工艺生产无填充剂的低密度浓缩洗衣粉未见报道。
利用现有高塔喷雾成型装置，对无填充剂的洗衣粉进行了配方和工艺优化研究，研制出了低密度浓缩洗衣粉，试图为浓缩型洗衣粉的市场开发寻找新的突破口。
1
1.1
实验部分
试剂与仪器
试剂：直链烷基苯磺酸（96%），延津宏泰洗涤
35%），安阳兴亚洗涤用品有限公剂有限公司；AOS （
司；三聚磷酸钠（STPP ），武汉无机盐化工厂；4A 沸石，中国铝业公司山东分公司；纯碱，郑州水晶股份有限公司；烧碱（液体，30%）、泡花碱（液体，模数2.4，34%），开封东大化工集团；对甲苯磺酸钠，射阳宏达化工有限公司；聚羧酸盐PA25CL （45%），BASF 公司；改性聚羧酸盐PAA -L （40%），沈阳新奇
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基金项目：开封市科技计划项目（080103）作者简介：范伟莉（1967-），女，河南开封人，高级工程师。
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1.2
日用化学品科学
的压力，单位为g 。
第33卷
方法1）料浆配制
在实验室中，按一定的投料顺序，控制配料温度、搅拌时间和料浆总固体含量，观察料浆的流动性，并测定料浆在该温度下的黏度。投料顺序：工艺水→荧光增白剂→烧碱→烷基苯磺酸→AOS →泡花碱→CMC →对甲苯磺酸钠→聚羧酸盐→改性聚羧酸盐→纯碱→三聚磷酸钠/4A 沸石。
2）样品制备
实验室样品：将实验室配制的料浆，经烘干、粉碎和过筛等工序制成基粉，再将非离子表面活性剂、酶制剂、消泡剂、香精等材料与基粉混合均匀，制得实验室样品，测定去污力、pH 值和发泡力。
中试样品：将实验室优化出的洗衣粉配方，以一定的工艺参数，在生产车间进行喷粉和后配料操作，制得中试样品，取样，测定去污力、pH 值、总活性物含量、三聚磷酸钠含量、游离碱、发泡力、表观密度、粉体白度、水分、粉体流动性和粉体抗结块性。
3）样品测试
去污力：按GB /T 13174—2008进行，用立式去污实验机，样品粉溶液浓度0.1%，标准粉溶液浓度0.2%，水硬度250mg /kg ，30℃，120r /min ，20min ，同机对比，测定样品的去污力比值。
洗涤性能：在全自动洗衣机中，加入脏工作服1.5kg ，洗衣粉分别为35g 和70g ，低档水位（35L ），按程序洗涤，观察泡沫量和洗净度。
pH 值：按GB /T 6368—1993进行，样品粉溶液浓度0.1%，20℃。
总活性物含量：按GB /T 13173—2008中第7章A 法进行。
总P 2O 5含量：按GB 12031—89进行。
游离碱含量：按GB /T 13171—2004中附录B 进行。
发泡力：按GB /T 13173—2008中第11章进行，水硬度150mg /kg ，40℃，测试样品粉溶液浓度分别为0.25%和0.1%的泡沫高度，读取当时和5min 时的数据。
表观密度：按GB/T13173—2008中第13章进行。粉体白度：按GB/T13173—2008中第14章进行。水分：按GB /T 13173—2008中第15章进行。粉体流动性：将已知体积的洗衣粉流过标准孔，根据所用的时间计算出该洗衣粉在单位时间内流出的体积，单位为mL /s 。
粉体抗结块性：用一定的压力将洗衣粉压成规定尺寸的圆柱体，然后添加砝码，测试使该圆柱体破碎2
2.1
结果与讨论
料浆黏度
由于不含元明粉填充剂，活性物和助洗剂含量相对较高，在料浆总固体相同时，料浆黏度明显偏大；若不采取措施，将对喷粉操作造成很大困难。因此，优化配方和工艺参数，把料浆黏度控制在适宜的范围内（70℃时黏度保持在600mPa ·s 以下）是本课题研究的重要内容之一。
2.1.1物料对料浆黏度的影响
在无填充剂的洗衣粉配方中改变一种成分的配比，其他物料不变，在料浆总固体63%、料浆温度70℃时，测定物料对料浆黏度的影响，结果见表1～表5。
表1主要物料对黏度的影响Tab.1Effect of main materials on viscosity
物料配比（%）/料浆黏度（mPa ·s ）
烷基苯磺酸钠30/764
三聚磷酸钠37/7644A 沸石37/764纯碱9/1318泡花碱（干基）6/783
Tab.2
33/860
41/84041/85912/10507/707
36/93644/87544/88015/6698/764
38/101248/105148/93618/7649/802
40/95552/126152/107021/75410/840
表2对甲苯磺酸钠对黏度的影响
Effect of sodium para toluene sulfonate on viscosity
黏
度/mPa ·s 764
[1**********]146
表3CMC 对黏度的影响Tab.3
CM C 配比/%
01.01.52.02.5
表4Tab.4
PA25CL 配比/%
01.12.23.34.4
Effect of CM C on viscosity
黏
度/mPa ·s [***********]
PA25CL 对黏度的影响Effect of PA25CL on viscosity
黏
度/mPa ·s [**************]
增黏率/%
-－7－2714增黏率/%
-7384042增黏率/%
-15183250
01.01.52.02.5
对甲苯磺酸钠配比/%
第4期
表5Tab.5
PAA -L 配比
/%00.250.500.751.00
范伟莉，张
PAA-L 对黏度的影响Effect of PAA-L on viscosity 黏度/mPa ·s 含磷配方[**************]
彪：低密度浓缩洗衣粉的配方和工艺研究
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表6温度对黏度的影响Tab.6Effect of temperature on viscosity
温
度/℃706560
黏
含磷配方573630688
度/mPa ·s
无磷配方764821860
降黏率/%
无磷配方含磷配方无磷配方[**************]1
-11222529
-31344348
从以上数据可以看出：①烷基苯磺酸钠、三聚
磷酸钠、4A 沸石、CM C 和对甲苯磺酸钠能使料浆增黏，纯碱、泡花碱、聚羧酸盐PA25CL 和改性聚羧酸盐PAA -L 可使料浆减黏。②纯碱和泡花碱的配比分别为15%和7%（干基）时，黏度最低，配比再高时，黏度又会上升；PA25CL 添加2.2%以下时，黏度有所下降，添加量再增加时，黏度又有上升。③CMC 的增黏作用很强，当添加量为2.0%时，能使料浆黏度上升40%，这对喷粉操作极为不利；CMC 的作用是抗再沉积，而聚羧酸盐在这方面的效果更优[5]，因此在设计配方时应优先选择聚羧酸盐。④不少专业书中提到，对甲苯磺酸钠能降低洗衣粉
），而本实验的结论恰恰相反；料浆黏度（如文献[6]
认为对甲苯磺酸钠不宜用作料浆降黏剂。⑤PAA -L 添加量为0.5%（折百时为0.2%）时，可分别使含磷粉和无磷粉的料浆黏度下降22%和34%，降黏效果非常显著，且对无磷料浆效果更佳；PAA -L 是改性的聚羧酸盐，既具有普通聚羧酸盐的抗再沉积作用，又可作为料浆降黏剂使用。
实验还发现，当用部分AOS 取代烷基苯磺酸钠时，料浆太黏，难以用于生产。2.1.2工艺参数对料浆黏度的影响
在料浆总固体63%时，测定不同温度下的料浆黏度，结果见表6。
从表6可以看出，随着温度的降低，料降黏度明
表8Tab.8
去污比值
JB -01
含磷粉无磷粉市售粉
1.20.81.1
JB -024.81.63.0
JB -031.10.80.9
显变大，且无磷配方的黏度明显高于含磷配方。由此，生产时料降温度不宜低于70℃。
在料降温度70℃时，改变料浆总固体，测定料浆黏度，结果见表7。
表7Tab.7
料浆总固体对黏度的影响
黏
含磷配方458-573917
度/mPa ·s
无磷配方
[1**********]41
Effect of total solid amount on viscosity
料浆总固体/%
60616366
从表7可以看出，料浆总固体含量对料浆黏度影
响很大。当料浆黏度符合要求时，应尽量提高料浆的总固体，以便节省喷粉能量。含磷配方的料浆总固体以63%为宜，无磷配方的料浆总固体以61%为宜。2.2基本配方
根据物料对料浆黏度的影响结果，拟出可用于喷
）：烷基苯磺酸为粉生产的参考配方为（质量分数/%
32.0%，烧碱为13.9%，泡花碱为7%～8%（干基），聚羧酸盐PA25CL 为2.0%，改性聚羧酸盐PAA -L 为0.5%～0.75%，荧光增白剂CBW -01为0.2%，纯碱为15.0%，AEO -9为1.0%，酶制剂Properase600E 为0.8%，消泡剂4248S 为0.3%，香精为0.3%，三聚磷酸钠/4A沸石至100%。
按照上述配方制成实验室样品，测定去污力、pH 值和发泡力，结果见表8。
实验室样品测试结果
发泡力（起始/5min 后）/mm 0.25%200/175201/19598/15
0.1%198/155199/16580/35
Test results of experimental samples
pH 值10.5010.7610.93
从表8可以看出，含磷粉的去污力符合GB /T
13171—2004中浓缩粉的要求，且高于市售粉和无磷粉。市售粉为某名牌高密度含磷浓缩粉，经分析，其三聚磷酸钠含量为34%，纯碱20%，总活性物15%，其中非离子表面活性剂12%。无磷粉的去污力明显低于含磷粉，说明在配方中将三聚磷酸钠换为4A 沸石，去污效果会大大下降。经实验，无论是用本工艺制作的低密度无磷浓缩粉（阴离子表面活性剂
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日用化学品科学
第33卷
为主），还是用干混工艺或附聚成型工艺制作的高密度无磷浓缩粉（非离子表面活性剂为主），去污力均很难达标，说明GB /T 13171—2004对无磷浓缩粉指标的制定不太切合实际。
与市售粉相比，实验室样品泡沫偏高，这是因为以烷基苯磺酸钠为主活性物的浓缩洗衣粉泡沫量较大
含消泡剂0.3%）在全自动洗衣造成的。将含磷粉（
机中进行实际洗涤试验，观察泡沫量和洗净度，并与不含消泡剂的样品作对照，结果见表9。
从表9可以看出：①不含消泡剂时泡沫太多，
表9洗衣机洗涤效果
Tab.9Cleaning effect by washing machine
含消泡剂的含磷粉
洗涤浓度0.1%洗涤浓度0.2%
多多稀而少明显变少微量少量无无好好
不含消泡剂的含磷粉
洗涤浓度0.1%洗涤浓度0.2%
很多很多更多溢出桶口多多少量多好好
初始洗涤泡沫
洗8min 时泡沫漂洗第1遍泡沫漂洗第2遍泡沫洗净度
难以漂清，不适合洗衣机洗涤；含0.3%的消泡剂时泡沫明显变少，无论洗涤浓度0.1%还是0.2%，漂洗第2遍时均无泡沫，适合机洗和手洗。②洗涤浓度0.1%的洗净度就很满意，且与0.2%的无明显区别，说明该洗衣粉的去污力强，可作为浓缩洗衣粉使用。2.3工艺参数
根据以上实验结果，结合车间生产条件，拟出欲中试的含磷粉工艺参数为：料浆总固体为63%；料浆温度为70℃～75℃；高压泵出口压力为6.0MPa ～8.0M Pa ；热风进塔温度为300℃～350℃；料浆投料顺序为：工艺水→荧光增白剂→烧碱→烷基苯磺酸→泡花碱→聚羧酸盐→改性聚羧酸盐→纯碱→三聚磷酸钠；后配物料为酶制剂、消泡剂、AEO -9和香精。
2.4中试结果
将含磷洗衣粉在车间中试3锅，每锅按3t 配料，取样做理化检验，结果见表10。
表10中试样品检验结果Tab.10Test results of pilot samples
1#
总活性物/%33.5P 2O 5/%21.4游离碱/%8.01pH 值10.6
a
203/158b 泡沫高度/mm
表观密度/g ·cm -30.30粉体白度/%106水分/%2.8
-1
粉体流动性/mL ·s 84粉体抗结块性/g 450去污比值JB -011.1JB -024.1JB -031.0
项
目
样品号2#
33.922.08.2510.5a
205/150b
0.321101.9895001.23.81.1
3#34.121.77.8310.5a
205/160b
0.311072.2904501.24.51.0
从表10可以看出，除表观密度外，中试样品的理化检验数据均符合GB /T 13171—2004中浓缩粉的指标要求。当前，我国的高塔成型装置在洗衣粉生产中占据绝对优势，且消费者更喜欢使用低密度的洗衣粉。因此，开发低密度浓缩洗衣粉（比高密度的）更适合我国国情。在现行洗衣粉国家标准GB /T 13171—2004中，规定浓缩洗衣粉的表观密度≥0.60g /cm 3，这显然没有考虑到用高塔成型工艺生产浓缩洗衣粉的可行性。建议对该标准中表观密度的指标值进行修改，以便使低密度浓缩洗衣粉得到推广应用。
3结论
1）低密度浓缩洗衣粉的技术障碍是料浆黏度较大；烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、4A 沸石、CM C 和对甲苯磺酸钠能使料浆增黏，纯碱、泡花碱和聚羧酸盐可使料浆减黏，改性聚羧酸盐PAA -L 是有效的料浆降黏剂。
2）料降温度和料浆总固体对料浆黏度影响较大；当料浆温度70℃时，能获得适宜黏度的料浆总固体为：含磷浓缩粉为63%，无磷浓缩粉为61%。
3）以烷基苯磺酸钠为主活性物的浓缩洗衣粉泡沫量较大；加入消泡剂4248S 可有效控制泡沫，产品适合机洗和手洗。
4）除表观密度外，用高塔成型工艺生产的洗衣粉，理化数据均符合GB /T 13171—2004中浓缩粉的指标要求。
5）利用现有高塔成型装置生产低密度浓缩洗衣粉更适合我国国情，值得推广应用。
参考文献：
[1]张彪. 无机盐对表面活性剂去污力影响的研究[J].应用化工，2008，37（11）：1297-1300.
注：a 为起始泡高；b 为5min 后泡高。
第4期
范伟莉，张彪：低密度浓缩洗衣粉的配方和工艺研究
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[2]Herman de Groot W ，Adami I ，M oretti G F. 现代洗衣粉成型技术[M].北京:中国轻工业出版社，1996：103-186. [3]罗毅. 我国醇系表面活性剂的现状及发展前景[J].日用化学12）：18-20. 品科学, 2007，30（
[4]鲁国锋，郭朝华，王万绪. 我国洗衣粉装置现状及发展趋
势[J].日用化学品科学，2006，29（6）：4-7.
[5]张彪. 聚羧酸盐在洗衣粉中的应用性能研究[J].化学研究，2008，19（4）：85-88.
[6]徐宝财，周雅文，王洪钟. 洗涤剂配方工艺手册[M].北京：化学工业出版社，2006：20.
Study on formulation and process of low-density
concentrated laundry powder
FAN Wei-li ，ZHANG Biao
（Henan Maodun Daily Chemicals Industry Limited Company ，Kaifeng ，Henan 475004，China ）
Abstract ：Formulation and technology of low-density concentrated laundry powder by tower process were studied. In the experiment, it was found that the slurry viscosity was increased by sodium alkylbenzene sulfonate, sodium tripolyphosphate, 4A zeolite, sodium carboxymethyl cellulose and sodium para toluene sulfonate, and decreased by sodium carbonate, sodium silicate and polycarboxylate. Experiment revealed that modified polycarboxylate PAA-L was an effective viscosity-reducing agent for slurry. At 70℃, the total solid amount in phosphate detergent and non-phosphate detergent obtained suitable slurry viscosity was 63%and 61%respectively. The apparent density of pilot product was 0.30g /cm 3～0.32g /cm 3. All the other physicochemical indexes met the requirements for concentrated laundry powder in GB /T 13171-2004. Developing low-density concentrated laundry powder by tower process is more suitable to China ′s national conditions. Key words ：concentrated laundry powder ；filling agent-free laundry powder ；tower process ；slurry viscosity
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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2010年03月20日，接中国科学技术信息研究所和万方数据股份有限公司发布的《中国核心期刊》
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《日用化学品科学》编辑部
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