低温对化妆品及其包装的影响研究

化妆品通常会有两年以上的货架期，货架或仓储的温度环境因时而异，北方市场冬天的储存温度甚至会低至-30℃。为了考察化妆品在恶劣条件下可能发生的变化，抽取了市场上三个大众化的化妆品品牌，通过试验验证，得到低温下导致不同产品因膨胀造成包装瓶破裂的条件，为开发适应北方严寒气候的产品提供积极参考。

和大多数物质所具有的热膨胀特性-样，化妆品产品质量也会受到环境温度的影响，大家对化妆品在-10℃～48℃的质量特性比较关注，而对-15℃～-30℃下产品配合包装的适应性研究就很少。我们通过对市场上的代表性产品进行低温试验考察，找到引起瓶子破裂的主要原因，为化妆品产品(包装和内容物)开发提供有益的参考。

1试验部分

1.1市售产品耐寒试验

1.1.1试验方案

在市场上随机购买了A、B、C三个大众品牌的各种类型的产品，先将样品置-15℃冰箱中正立放置24h，取出后观察有无异常，随即转入-30℃冰箱内正立放置48h，之后取出观察有无异常。

1.1.2测试结果

对购自市场的3种大众品牌(A、B、C)下4种包装材质(PET、PE、玻璃、金属)的沐浴露、护发素、洗发露、洗手液、啫喱水、花露水、空气清新剂、爽肤水、柔肤水、补水乳液、焗油膏、润肤霜、滋润霜和固体清新剂产品按试验方案进行耐寒试验。结果见表1。

1.2异常情况的定量试验

1.2.1测试目的

为了定量考察以上样品包装的破裂条件，我们在此基础上做了进一步测试，以确定瓶内剩余空间大小对结果的影响。

1.2.2测试方法

先在20℃下测得各样品的相对密度，再用电子秤测得其质量装量，然后换算成体积装量，剩余空间大小按式(1)确定。

剩余空间(％)=(空瓶体积-装量体积)/空瓶体积×100％(1)

1.2.3测试结果

对3种品牌(A、B、C)玻璃瓶包装的补水乳液、爽肤水和柔肤水各3瓶样品按上述测试方法进行测定。具体结果见表2。

1.3内容物性质对产品包装耐寒的影响

1.3.1测试目的

对内容物的含水量以及低温膨胀率两个指标进行测定，从而考察内容物性质对产品包装耐寒的影响。

1.3.2测试方法

含水率测试方法：取5g样品于50mL烧杯中，于80℃下烘24h，冷却后称量计算。膨胀率测试方法：在常压下于20℃测得样品初体积V1，置于-15℃或-30℃冰箱内测得样品终体积V2，按式(2)测定低温膨胀率。

膨胀率(％)=(V2-V1)/V1×100％(2)

1.3.3测试结果

对3种品牌(A、B、C)的补水乳液、爽肤水、柔肤水以及纯水测得的含水率及低温膨胀率结果见表3。

1.4膨胀后剩余空间的影响作用

从对3种品牌的玻璃瓶装补水乳液、爽肤水和柔肤水测试得到的装量值(表2)和-30℃下相应的膨胀率(表3)可以计算出-30℃下包装瓶膨胀后的剩余空间，并可考察其对包装瓶的影响作用，具体结果见表4。

2分析与讨论

2.1包装耐寒结果分析

表1的结果表明，所抽样品中A品牌120mL装柔肤水和C品牌120mL装爽肤水、120mL装柔肤水、100mL装补水乳液(均为玻璃瓶)在-30℃条件下会发生瓶子破裂，而在-15℃以上则正常。

花露水和空气清新香水在低温下会出现体积减小，且在-15℃和-30℃时都不凝固。其他塑料瓶和金属瓶装产品情况正常。

2.2包装瓶内剩余空间对破裂情况的影响

从表2的结果来看，对于100mL装补水乳液，A、B、C品牌中发生破裂的包装瓶的剩余空间分别为1.83％、1.90%、1.88％；对于120mL装爽肤水，A、B、C品牌中发生破裂的包装瓶的剩余空间分别为2.31％、2.25％、2.20％；对于120mL装柔肤水，A、B、C品牌中发生破裂的包装瓶的剩余空间分别为3.59％、3.17％、3.51％。

包装瓶破裂的根本原因是化妆品在冷冻条件下发生的体积膨胀。

B、C品牌100mL装补水乳液，B、C品牌120mL装爽肤水和120mL装柔肤水的包装瓶在正常装量下不会破裂，而A品牌的爽肤水和柔肤水还未达到标准装量即发生破裂。

从包装破裂对应的剩余空间大小来看，综合3个品牌表现出更易破裂的产品类别依次是柔肤水>爽肤水>补水乳液。

2.3内容物性质的影响

表3的结果表明，-15℃下，不同产品类型的膨胀能力顺序依次为柔肤水>爽肤水>补水乳液，而在-30℃下膨胀能力顺序依次为柔肤水>补水乳液>爽肤水。不同产品类型的含水率大小顺序为爽肤水>柔肤水>补水乳液。

2.4膨胀后剩余空间对包装瓶的影响

从表4可以看出，冷冻膨胀所产生的瓶内压力大小依次为100mL装补水乳液>120mL装柔肤水＞120mL装爽肷水。

3个品牌的包装瓶抗压强度顺序是：A品牌100mL装补水乳液>C品牌100mL装补水乳液>B品牌100mL装补水乳液>B品牌120mL装柔肤水>A品牌120mL装柔肤水>C品牌120mL装柔肤水>A品牌120mL装爽肤水>B品牌120mL装爽肤水>C品牌120mL装爽肤水。

3结论

通过以上试验，可以得出如下结论：

(1)对于含水量高的化妆品，在低温条件下会出现膨胀；

(2)不同配方的产品膨胀率大小不同，不同温度下膨胀率大小也不同；

(3)化妆品中的水分是膨胀的主要原因，但不同产品含水率的高低并不能反映其膨胀率的高低；

(4)塑料瓶装产品由于瓶子膨胀系数大，即使装量太多或挤压冷冻变形后也不会破裂，恢复至室温后形状也会恢复；

(5)玻璃瓶装产品由于瓶子膨胀系数小，装量至一定程度(表4)时在低温下会发生破裂，影响其破裂的因素除了内容物的膨胀率(与空瓶体积和装量共同决定剩余空间)以外，还有瓶子的抗压强度。

通过本研究，可以帮助化妆品企业在内容物和包装的开发方面从空瓶容积、内容物膨胀率和瓶子抗压强度等几方面充分考虑低温条件对产品的影响，也有助于提高产品在储存运输过程中的安全防护。