洗衣凝珠:我這一肚子洗衣液,是怎麼裝好密封的?

2021-01-11 中科院物理所

不知道大家有沒有思考過，洗衣凝珠是咋製作的？特別是，下面這三種混合液體是如何密封的？

經過我們仔細的大膽假設和小心求證（其實是因為沒有找到直觀的細節特寫視頻），只能依靠已有的製作原理去推理，有懂行的朋友，求各種留言指正啊！

遇水會溶

洗衣凝珠外層薄膜主要是聚乙烯醇（PVA），俗稱「水溶膜」。這種薄膜的水溶性，並不是「遇水即溶」，不然你拿手上有點汗的話，就得汙一手了。看下圖的溶解測試，是需要在遇水後翻滾攪打一番，才逐漸溶解的。

一般來說，液體的密封有兩種方式：無縫的「滴製法」和有縫的「壓製法」。那要講清楚最感興趣的三腔液體密封，我們得先看單腔是怎麼被密封的~

無縫的滴製法

奶茶中的「爆爆珠」所用的「滴定系統」的原理，就是典型的無縫滴製法。

正向球化技術是在食材汁液添加到海藻酸鈉攪拌均勻，並把混合物一滴一滴地緩緩滴入乳酸鈣溶液中。海藻酸鈉進入溶液後，會與鈣離子反應形成一層超薄的海藻酸鈣的球膜，包裹著內部的果汁溶液。這層膜極薄且韌，同時熱不可逆，不會輕易破碎。

很顯然...洗衣凝珠不是這麼滴出來的，因為有粘合縫...

有縫的壓製法

魚肝油膠囊在密封時能做到不漏油，多虧了一種液體密封機器——自動旋轉軋囊機，這個是典型的有縫壓製法~

機器的兩端緩慢軋進凝膠層，魚肝油只管通過注芯機的管子往下壓，旋轉的滾輪把兩片吸附的凝膠一緊壓，就密封住魚油了，膠囊這就做好了~

洗衣凝珠的密封

用過洗衣凝珠的小可愛應該不難判斷出，洗衣凝珠就是類似魚肝油的有縫壓制密封吧，只是多了點裙邊...不過和魚肝油的垂直滴液、左右密封不同，洗衣凝珠大多是兩片水溶膜上下密封的....

首先是灌液環節，齊齊整整的凹槽中被灌入定量的洗衣液。這裡的凹槽裡其實已經被吸合住了一層水溶膜（別急，我們之後看大特寫鏡頭）！這之後就直接有另一層水溶膜覆蓋上來了。

接著有熱壓機把上下兩層薄膜被加熱粘合住，再是切分機器給劃拉出一個個的圍棋小方格來，就等於是做了單獨切分。這裡確實太快，我們後面還有詳細解釋，先往下看~

然後機器再負壓吸取單獨的小凝珠出來。

隨機的挑選出來去做抽樣的壓力測試。

問題來了！第一步的底部那層水溶性薄膜，是怎麼被吸合到凹槽上的呢？首先我查到廠家進貨過來的這個 PVA 水溶膜是完全平整的，也就是說只有在加工的時候，才會改變形狀（變成凹槽型）。

那根據我們查到的資料作證和討論，覺得最有可能的製作原理是負壓吸合。也就是說整個製作洗衣凝珠的過程，需要先把薄膜吸出一個腔體，再給裡頭灌滿洗衣液。

有放大 N 倍的凹坑，可以看到每個凹坑裡都有幾個小孔，連著負壓機，一直不停的抽吸空氣，就這樣把薄膜給往裡細的貼合到凹槽裡。

製作泡泡紙的原理，看示意圖裡紅色的是熱源，用來加熱上下兩層薄膜，上面一層薄膜被吸出了泡泡，下面一層趕緊加熱按在經過滾輪的塑料膜上，兩層就黏合在一起了，這齣來的就是一個完整的密封泡泡紙了。

我們再來看另一條流水線的製作過程，驗證下這個猜測。

灌液環節

首先有了是被負壓吸合在模具上的底層薄膜打底，灌的洗衣液已經有下面的薄膜兜底了。

密封環節

然後是蓋上另一層上面的薄膜，在每個凹槽的周邊做熱壓粘合。

剪切環節

之後是批量的切刀去剪切成單個，橫刀+豎刀，縱橫一起切分。

落下成顆

滾輪倒轉的時候，負壓吸取住的薄膜再一松，一個個的洗衣凝珠就單獨分離出來了。因為上下膜是被熱壓在一起的，所以灌裝後會收縮，小方塊就顯得鼓囊囊的...

壓力測試

這麼整齊的洗衣凝珠可以很方便的直接進行壓力測試，而不是上一條流水線的隨機抽樣，有密封不好的漏液問題也能立刻被發現。

三腔灌裝

看完了單腔的洗衣凝珠製作，三腔就好理解了。一生二，二生三，只需要在一開始的吸合過程中，開的模具是三腔體即可，其他的環節都一樣。話說，一般三腔分離的好處是為了讓洗滌劑、柔順劑、消毒劑各自獨立，只有在用的時候才混在一起，化學性能更穩定。

校對：Cast + 江小喪

截圖：陽哥

文中 Gif 截取自 YouTube 博主 foshan polyva 的《POLYVA PVA Water Soluble Film Application in Household Detergent Packaging》、Linda Gao 的《Automatic laundry detergent pods filling packing machine ((PVA Film/ Water-Soluble Film)》、Garmen Chen 的《laundry detergent pods manufacture》和《High speed laundry detergent pods capsules filling water soluble film packing machine》、Polyva 官網的 Laundry detergent pods water soluble pva film 產品介紹以及 1688 的洗衣凝珠生產機器說明

來源：有趣的製造

編輯：zyi

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