CN113423808A - 具有高水含量的挤出皂条 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及挤出皂条组合物。更具体地，本发明涉及一种皂条组合物，其包含少量的皂，其中可以加入大量的水。这通过包括选择量的硅酸钠或硅酸钙与丙烯酸/丙烯酸酯聚合物的混合物来实现，其中该皂条包含0.01至0.7wt％的聚合物。本发明的皂条易于挤出，且具有可接受产品硬度。

Description

具有高水含量的挤出皂条
技术领域
本发明涉及挤出的皂条组合物。更特别地，本发明涉及一种包含高水量且仍易于挤出和压印的皂条组合物。
背景技术
长期以来，表面活性剂一直用于个人洗涤应用。个人洗涤市场上有许多类别的产品，例如沐浴露、洗面奶、洗手液、皂条、洗发液等。作为沐浴露、洗面奶和洗发液销售的产品通常为液体形式，并且由合成阴离子表面活性剂制成。它们通常装在塑料瓶/容器中出售。皂条和洗手液产品通常含有皂。皂条不需要在塑料容器中出售，并且能够通过以刚性固体形式通过结构化而保持其自身形状。皂条通常在硬纸板制成的纸盒中出售。
皂条通常通过两种途径之一制备。一种称为铸条途径，而另一种称为铣削和压条(milled and plodded)途径(也称为挤出途径)。铸条途径在制备低TFM(总脂肪物质)条方面本来就非常适合。总脂肪物质是定义皂质量的常用方式。TFM被定义为在用无机酸(通常是盐酸)分解后可以从皂样品中分离出来的脂肪物质(主要是脂肪酸)的总量。在铸条皂中，皂混合物与多元醇混合并倒入铸型中和使其冷却，然后将皂条从铸型中取出。铸条途径能够以相对较低的生产率生产。
在铣削和压条途径中，以高含水量制备皂，然后喷雾干燥以降低含水量并冷却皂，之后加入其他成分，且然后通过压条机挤出皂并任选地切割和压印以制备最后的皂条。铣削和压条的皂通常具有在60至80重量％范围内的高TFM。
铣削和压条的皂条也称为挤出的皂条。它们由非常多不同类型的皂组成。大多数皂组合物包含水不溶性皂和水溶性皂两者。它们的结构通常以砖块和砂浆型结构为特征。不溶性皂(称为砖块)通常由较高链的C16和C18皂(硬脂酸和棕榈酸皂)组成。它们通常包括在皂条中以提供结构化益处，即它们为皂条提供形状。皂条还由水溶性皂(其充当砂浆)组成，它们通常是不饱和的C18:1和18:2钠皂(油酸皂)与短链脂肪酸(通常为C8至C12或甚至高达C14皂)的组合。水溶性皂通常有助于清洁。
除了约60-80wt％的TFM外，目前通过挤出途径制备用于个人洗涤的皂条含有约14-21wt％的水。需要开发可持续的技术，其中一种方法是开发TFM含量较低的皂，并在不影响清洁效果或者条完整性/感觉(如可用如产生的泡沫、磨损速率或软糊的性质观察的)的情况下增加水含量。本发明人知道本申请人和其他人为降低脂肪物质含量所做的各种尝试。这些技术包括使皂条结构化的方式，如加入磷酸铝。此类技术可用于制备用于洗衣房应用的皂条，但此类材料对皮肤不太友好且因此不适用于个人洗涤。如果简单地用较高量的水替代TFM，它会在皂团块的挤出过程中引起问题，而且挤出的皂条会发粘并且不容易压印。本发明人还知道各种其他方式，如包含天然铝硅酸盐粘土，如膨润土或高岭土，但发现它们在少量时使皂条结构化不是非常有效。
US5703026 A(P&G，1997)公开了一种皮肤清洁条皂组合物，其包含(a)约40％至约95％的表面活性剂组分，其包含脂肪酸皂和/或合成表面活性剂，使得所述组合物包含：(i)0％至95％的脂肪酸皂；和(ii)0％至约50％的合成表面活性剂；(b)吸收剂胶凝材料颗粒，在组合物中基于干重约0.02％至约5％，所述吸收剂胶凝材料具有少于约25％的可提取聚合物含量；和(c)约5％至约35％的水以及另外地其他任选成分。
GB2238316 A(Unilever，1991)公开了一种洁厕或洗衣皂条，其包含30至70wt％的皂或皂与被认为是无水的合成洗涤剂的混合物；0.1至20wt％的无机酸或有机酸；5至30wt％的碱性硅酸盐；和10至40wt％的水。
WO02/46341 A1(Unilever)公开了一种通过原位生成含硼硅酸盐的结构化体系制备包含高水含量和其他液体有益剂的低密度洗涤剂条的方法。本发明基于以下发现：在用于个人洗涤或织物洗涤或硬表面清洁的非颗粒高水分固体洗涤剂产品的生产中，在铝和/或磷酸盐存在下原位生成含硼结构化体系如硼硅酸盐或硼-硅酸盐(boro-silicate)以获得硼-铝硅酸盐或硼-铝磷酸-硅酸盐赋予良好的加工性、使用性能和改进的水保持能力。
US2014378363 A1(Henkel)公开了含有滑石、淀粉和硅酸盐的低TFM皂条。滑石、淀粉和硅酸盐构成结构化体系。
WO2017/202577 A1(Unilever)公开了通过添加金属的三价盐和碱金属的氢氧化物原位生成三价金属离子的氢氧化物而构建的皂条。这得到具有明显更好的感官性能如泡沫、平均磨损速率和软糊的铣削的皂条。
因此，具有碱性硅酸盐的皂条过去已知并制备。本发明人发现，在低TFM皂条组合物中仅包含硅酸钠不能提供在高TFM皂条中发现的期望的硬度。此外，进一步高的硅酸钠量导致在储存的皂条中称为风化的问题。尽管其中包含聚合物的皂条是已知的，但令本发明人惊讶的是，在具有高水含量和还包含硅酸盐化合物的低TFM皂条中少量丙烯酸/丙烯酸酯类的特定聚合物能够构建皂条至目前高TFM皂条所达到的期望的硬度。此外，他们发现，随着聚合物的加入，不得不加入较少量的硅酸盐，从而通过两种结构化剂的组合实现协同益处。
因此，本发明的一个目的是提供一种低TFM皂条，其可使用挤出途径制备并且可容易且方便地压印。
本发明的另一个目的是提供一种低TFM皂条，其除了可方便地挤出和压印外，不会损害皂条的完整性并提供所需的感官特性，如高泡沫和低软糊。
发明内容
本发明涉及一种挤出皂条，其包含
i.40至60wt％的TFM；
ii.21至40wt％的水；
iii.0.5至5wt％的电解质；和
iv.0.5至10wt％的结构化体系，其包含硅酸钠或硅酸钙与丙烯酸/丙烯酸酯聚合物的混合物，其中所述皂条包含0.01至0.7wt％的所述聚合物。
本发明的另一方面涉及一种制备本发明的皂条的方法，其包括在皂化步骤期间产生时将基本上所有的结构化体系加入到皂中的步骤。
具体实施方式
通过阅读以下详细描述和所附的权利要求，这些和其他方面、特征和优点对于本领域普通技术人员而言将变得显而易见。为避免疑义，本发明的一个方面的任何特征可用于本发明的任何其他方面。“包含”一词旨在表示“包括”，但不一定表示“由……组成(consisting of)”或“由……构成(composed of)”。换言之，所列的步骤或选项不必是详尽无遗的。应注意，以下描述中给出的实例旨在阐明本发明，并不旨在将本发明限于这些实例本身。类似地，除非另有说明，所有百分比均为重量/重量百分比。除非在操作和对比实施例中，或者在另外明确指出的情况下，否则本说明书和权利要求中指示材料的量或反应条件、材料的物理性质和/或用途的所有数字均应理解为由“约”一词修饰。以“从x到y”的格式表示的数字范围理解为包括x和y。对于特定特征以“从x到y”的格式描述多个优选范围时，应当理解还考虑了组合不同端点的所有范围。
本发明涉及皂条组合物。皂条组合物是指成形固体形式的包含皂的清洁组合物。本发明的皂条特别适用于个人清洁。本发明的皂条包含40-60％总量的来自皂的TMF，优选40-55wt％，更优选45-55wt％的来自皂的TMF。术语皂是指脂肪酸的盐。优选地，皂是C8至C24脂肪酸的皂。
阳离子可以是碱金属、碱土金属或铵离子，优选碱金属。优选地，阳离子选自钠或钾，更优选钠。皂可以是饱和的或不饱和的。为了稳定性，饱和的皂优于不饱和的皂。油或脂肪酸可以是植物或动物来源的。
皂可以通过油、脂肪或脂肪酸的皂化获得。通常用于制备皂条的脂肪或油可以选自牛脂、牛脂硬脂(tallow stearins)、棕榈油、棕榈硬脂(palm stearins)、大豆油、鱼油、蓖麻油、米糠油、葵花籽油、椰子油、巴巴苏油和棕榈仁油。脂肪酸可以来自椰子、米糠、花生、牛脂、棕榈、棕榈仁、棉籽或大豆。
脂肪酸皂也可以合成地制备(例如通过石油的氧化或通过费-托法的一氧化碳氢化)。也可以使用树脂酸，如存在于妥尔油中的那些。也可以使用环烷酸。
皂条可另外包含选自阴离子、非离子、阳离子或两性离子表面活性剂种类中的一种或多种的合成表面活性剂，优选选自阴离子表面活性剂。根据本发明，这些合成表面活性剂以低于8％、优选低于4％、更优选低于1.5％包括，并且有时不存在于组合物中。
本发明的组合物为成形固体的形式，例如条。清洁皂组合物通常是洗去型产品，其中包括足够量的表面活性剂，其用于清洁所需的局部表面，如整个身体、头发和头皮或者脸部。将其施用于局部表面上并仅在其上停留几秒钟或几分钟，然后用大量水将其洗掉。
本发明的皂条优选包括通常为水溶性的低分子量皂(C8至C14皂)，其为组合物重量的2至20％。优选皂条包括15至55wt％的C16至C24脂肪酸的皂，其通常为水不溶性皂。组合物的总皂含量中还可以包括优选为15至35％的不饱和脂肪酸皂。不饱和皂优选为油酸皂。
本发明的组合物包含硅酸盐化合物，优选硅酸钠或硅酸钙，更优选硅酸钠。硅酸钠包括具有式(Na2O)x SiO2的化合物。Na2O与SiO2的重量比可以为1:2至1:3.75。比率约1:2至1:2.85的硅酸钠等级称为碱性硅酸盐，比率约1:2.85至约1:3.75的称为中性硅酸盐。可用的硅酸钠的形式包括偏硅酸钠(Na2SiO3)、焦硅酸钠(Na6Si2O7)和原硅酸钠(Na4SiO4)。根据本发明，优选使用碱性硅酸钠。特别优选比率为1:2的碱性硅酸钠。优选皂条包含基于干重0.01％至3wt％的硅酸钠。
本发明的组合物包括丙烯酸/丙烯酸酯类的聚合物。所述聚合物可以是疏水改性的、均聚物、共聚物或交联聚合物，其可以是丙烯酸聚合物、部分中和的丙烯酸聚合物或丙烯酸酯聚合物。可使用的这些类别的可商购聚合物包括来自Lubrizol的Carbopol Aqua SF聚合物、也来自Lubrizol的Carbopol SC-200聚合物或来自Dow的Acusol 445G-聚合物。所述聚合物以按皂条重量计以0.01至0.7％，优选0.1至3％，进一步优选0.2至2％包含。
与常规的皂条相比，本发明的皂条能够稳定地保持大量的水。所述皂组合物中水的量按皂条重量计为21至40％，优选25至40％，更优选25至35％，进一步优选25至33％的范围。
皂条组合物通常包含电解质和水。根据本发明的电解质包括在水中基本解离成离子的化合物。根据本发明的电解质不是离子表面活性剂。用于包含在皂制备过程中的合适电解质为碱金属盐。用于包含在本发明的组合物中的优选的碱金属盐包括硫酸钠、氯化钠、乙酸钠、柠檬酸钠、氯化钾、硫酸钾、碳酸钠和碱土金属的其它单盐或二盐或三盐，更优选的电解质是氯化钠、硫酸钠、柠檬酸钠、氯化钾，特别优选的电解质是氯化钠、柠檬酸钠或硫酸钠或其组合。为避免疑问，在此澄清的是所述电解质是非皂材料。电解质按所述组合物的重量以0.5至5％，优选0.5至3％，更优选1至2.5％包含。优选地，所述电解质在皂化以形成皂的步骤过程中被加入皂条中。
皂条组合物可任选包含0.1至15wt％，优选0.1至12wt％的游离脂肪酸。游离脂肪酸是指包含烃链和端羧基的羧酸。合适的脂肪酸为C8至C22脂肪酸。优选的脂肪酸为C12至C18，优选主要饱和的直链脂肪酸。但是，也可以使用一些不饱和脂肪酸。
所述组合物优选包含多羟基醇(也称为多元醇)或多元醇的混合物。多元醇是本文用于表示高度水溶性的，优选在水中易溶的具有多个羟基(至少两个，优选至少三个)的化合物的术语。多种类型的多元醇是可得的，包括：相对低分子量的短链多羟基化合物，如甘油和丙二醇；糖类，如山梨糖醇、甘露糖醇、蔗糖和葡萄糖；改性碳水化合物，如水解淀粉、糊精和麦芽糖糊精，以及聚合的合成多元醇，如聚亚烷基二醇，例如聚乙二醇(PEG)和聚丙二醇(PPG)。特别优选的多元醇是甘油、山梨糖醇及其混合物。最优选的多元醇是甘油。在优选的实施方案中，本发明的皂条包含0至8％，优选1至7.5wt％的多元醇。
构成最终皂条组合物的各种任选成分如下所述：
有机和无机辅助材料
皂条组合物中使用的辅助材料的总水平应当为不高于皂条组合物的50％，优选1至50％，更优选3至45wt％的量。
可以使用的合适的淀粉质材料包括天然淀粉(来自玉米、小麦、大米、马铃薯、木薯等)、预胶凝淀粉、各种物理和化学改性淀粉及其混合物。术语天然淀粉是指未经化学或物理改性的淀粉-也称为生淀粉或天然淀粉。生淀粉可在制作皂条组合物的过程中直接使用或进行改性，使得淀粉胶凝化，部分或完全地。
助剂系统可任选地包括不溶性颗粒，其包含一种材料或材料的组合。不溶性颗粒是指以固体颗粒形式存在并适用于个人洗涤的材料。优选地，存在矿物(例如，无机)或有机颗粒。
不溶性颗粒不应被感知为是粗糙的或粒状的，因此粒径应小于300微米，更优选小于100微米，且最优选小于50微米。
优选的无机颗粒材料包括滑石和碳酸钙。滑石是硅酸镁无机材料，具有片状硅酸盐结构和Mg3Si4(OH)22的组成，并且可以以水合形式获得。它具有板状形态，且基本上是亲油/疏水的，即它被油而不是水润湿。
碳酸钙或白垩以三种晶体形式存在：方解石、文石和球霰石。方解石的天然形态为菱面体或立方体，文石为针状或树枝状，而球霰石为球状。
其他任选的不溶性无机颗粒材料的示例包括铝酸盐、磷酸盐、不溶性硫酸盐、硼酸盐和粘土(例如高岭土、瓷土)及其组合。
有机颗粒材料包括：不溶性多糖，例如高度交联的或不溶性淀粉(例如，通过与疏水物如琥珀酸辛酯反应)和纤维素；合成聚合物，例如各种聚合物晶格和悬浮聚合物；不溶性皂及其混合物。
皂条组合物优选包含皂条组合物的0.1至25％wt，优选5至15wt的这些无机或有机颗粒。
遮光剂可任选存在于个人护理组合物中。存在遮光剂时，清洁皂条通常是不透明的。遮光剂的实例包括二氧化钛、氧化锌等。当需要不透明的皂组合物时，可以使用的特别优选的遮光剂是乙二醇单硬脂酸酯或二硬脂酸酯，例如以在月桂基醚硫酸钠中的20％溶液的形式。可选的遮光剂是硬脂酸锌。
所述产品可采用水色透明(water-clear)的形式，即透明皂，在这种情况下，其不含遮光剂。
本发明优选的皂条的pH为8至11，更优选9至11。
优选的皂条可另外包括高达30wt％的有益剂。优选的有益剂包括保湿剂、润肤剂、防晒剂、皮肤美白剂和抗衰老化合物。可以在制造皂条过程中的适当步骤添加这些试剂。一些有益剂可以作为宏域(macro domain)引入。
在本发明的方法中可以加入合适量的其他任选成分，例如抗氧化剂、香料、聚合物、螯合剂、着色剂、除臭剂、染料、润肤剂、保湿剂、酶、泡沫促进剂、杀菌剂、另外的抗微生物剂、起泡剂、珠光剂、皮肤调理剂、稳定剂、富脂剂、防晒剂。优选地，在皂化步骤之后加入该成分。优选地，将偏亚硫酸氢钠、乙二胺四乙酸(EDTA)、硼砂或亚乙基羟基二膦酸(EHDP)加入到制剂中。
本发明的组合物可用于提供抗微生物益处。优选包括以提供这种益处的抗微生物剂包括微动力金属或其化合物。优选的金属是银、铜、锌、金或铝。特别优选的是银。在离子形式中，它可以作为盐或任何适用的氧化态的任何化合物存在。优选的银化合物是氧化银、硝酸银、乙酸银、硫酸银、苯甲酸银、水杨酸银、碳酸银、柠檬酸银和磷酸银，在一个或多个实施方式中，氧化银、硫酸银和柠檬酸银是特别令人感兴趣的。在至少一个优选实施方式中，银化合物是氧化银。微动力金属或其化合物优选以组合物重量的0.0001至2％，优选0.001至1％包括。或者，本发明的组合物中可包括精油抗微生物活性成分。可包括的优选精油活性成分是萜品醇、百里香酚、香芹酚、(E)-2(丙-1-烯基)苯酚、2-丙基苯酚、4-戊基苯酚、4-仲丁基苯酚、2-苄基苯酚、丁香酚或其组合。其他更优选的精油活性成分是萜品醇、百里香酚、香芹酚或百里酚，最优选的是萜品醇或百里香酚，并且理想地是这两者的组合。精油活性成分优选以组合物重量的0.001至1％，优选0.01至0.5％包括。
皂组合物可通过以下方法制成皂条：首先涉及用碱将脂肪进料(charge)皂化，接着在常规压条机中挤出混合物。然后任选地将压条的团块切割成期望的尺寸，并用期望的印记压印。本发明的特别重要的益处是，尽管皂条的水含量很高，但发现通过挤出如此制备的组合物易于用期望的印记压印。
本发明还涉及一种制备本发明皂条的方法，其包括在皂化步骤期间产生皂时加入基本上所有的结构化体系到皂中的步骤。优选地，至少在皂化阶段期间包含聚合物。
现在将通过以下非限制性实施例说明本发明。
实施例
实施例A-D和1-2：本发明之外和之内的皂条对可挤出性和产品硬度的影响
制备了如表1所示的以下四种皂条组合物。
以下方法用于测量产品硬度：
硬度测试实验方案
原理
一个30°锥形探针以指定的速度穿透入皂/合成洗涤剂(syndet)样品中达到预定的深度。记录在特定深度处产生的阻力。对测试样品的尺寸或重量没有要求，除了皂条/皂坯大于锥体的穿透(15mm)并具有足够的面积。记录的阻力数也与屈服应力有关，且应力可以按如下所述的计算。硬度(和/或计算的屈服应力)可以通过多种不同的针穿硬度计方法来测量。在本发明中，如上所述，我们使用穿透到15mm深度的探针。
仪器和设备
TA-XT Express(Stable Micro Systems)
30°锥形探针–Part#P/30c(Stable Micro Systems)
制样技术
该测试可应用于来自压条机的皂坯、成品皂条或小块皂/合成洗涤剂(面条状、颗粒状或碎片状)。在皂坯的情况中，可以从较大的样品中切出适合TA-XT的尺寸(9厘米)的块。在颗粒或碎片(其太小而无法安装在TA-XT中)的情况中，使用压缩装置将多个面条形成为足够大以进行测试的单个锭剂。
程序
设置TA-XT Express
这些设置只需插入系统中一次。每当仪器再次开启时，它们被保存和加载。这确保设置是恒定的并且所有实验结果都易于重现。
设置测试方法
按菜单
选择测试设置(按1)
选择测试TPE(按1)
选择选项1(循环测试)并按OK
按菜单
选择测试设置(按1)
选择参数(按2)
选择预测试速度(按1)
输入2(mm s-1)并按OK
选择触发力(按2)
输入5(g)并按OK
选择测试速度(按3)
输入1(mm s-1)并按OK
选择返回速度(按4)
输入10(mm s-1)并按OK
选择距离(按5)
对于皂坯输入15(mm)或对于皂锭输入3(mm)，并按OK
选择次数(按6)
输入1(循环)
校准
将探头旋到探头支架上。
按菜单
选择选项(按3)
选择校准力(按1)-仪器要求用户检查校准平台是否清洁
按OK以继续并等待仪器准备就绪。
将2kg校准砝码放在校准平台上并按OK
等待直到显示“校准完成”消息，并从平台上取下砝码。
样品测量
将皂坯放在测试平台上。
通过按向上或向下箭头，将探头靠近皂坯的表面(而不接触它)。
按运行
在目标距离(Fin)处获取读数(g或kg)。
执行运行后，探头返回其初始位置。
从平台上取下样品并记录其温度。
结果的计算和表示
输出
这个测试的输出是在目标穿透距离处以g或kg为单位的“力”(RT)，与样品温度测量结合的TA-XT读数。(在本发明中，力在15mm距离处在40℃下以Kg为单位测量)
根据以下给出的等式，力读数可以转换为拉伸应力(extensional stress)：
将TX-XT读数转换为拉伸应力的公式为
Figure BDA0003206640130000121
其中：σ＝拉伸应力
C＝“约束系数”(对于30°的锥体为1.5)
Gc＝重力加速度
Figure BDA0003206640130000122
d＝穿透深度
θ＝锥角
对于15mm穿透的30°的椎体，公式2变为
σ(Pa)＝RT(g)x128.8
这个应力等同于通过针穿硬度计测量的静态屈服应力。
拉伸率为
Figure BDA0003206640130000123
其中，
Figure BDA0003206640130000124
V＝锥体速率
对于以1mm/s速度移动的30°的锥体，
Figure BDA0003206640130000131
温度校正
皮肤清洁皂条制剂的硬度(屈服应力)是温度敏感的。为了进行有意义的比较，应根据以下等式将目标距离处的读数(RT)针对标准参考温度(通常为40℃)校正：
R40＝RT×exp[α(T-40)]
其中R40＝参考温度(40℃)下的读数
RT＝温度T下的读数
α＝温度校正系数
T＝分析样品时的温度。
校正可以应用于拉伸应力。
原始数据和处理的数据
最终结果是温度校正的力或应力，但建议也记录仪器读数和样品温度。
硬度值至少为1.2kg(在40℃下测量)，优选至少2.7kg是可接受的。
表1
Figure BDA0003206640130000132
Figure BDA0003206640130000141
注：AOS：合成阴离子表面活性剂α烯烃磺酸盐。
上表中的数据表明，本发明内的组合物(实施例1和2)易于挤出并具有良好的产品硬度。实施例A至D在本发明之外(不含硅酸钠或聚合物)且具有低产品硬度和难以挤出。

Claims (9)

1.一种挤出皂条，其包含
i.40至60wt％的TFM；
ii.21至40wt％的水；
iii.0.5至5wt％的电解质；和
iv.0.1至10wt％的结构化体系，其包含硅酸钠或硅酸钙与丙烯酸/丙烯酸酯聚合物的混合物，其中所述皂条包含0.01至0.7wt％的所述聚合物。
2.根据权利要求1所述的皂条，其包含45至55％的TFM。
3.根据权利要求1或2所述的皂条，其包含25至40wt％的水。
4.根据前述权利要求中任一项所述的皂条，其包含0.5至3wt％的电解质。
5.根据前述权利要求中任一项所述的皂条，其中所述电解质选自氯化钠、硫酸钠、柠檬酸钠或其混合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的皂条，其包含硅酸钠，优选具有约1:2的Na2O:SiO2比的碱性硅酸钠。
7.根据权利要求6所述的皂条，其包含0.5至3wt％的硅酸钠。
8.根据前述权利要求中任一项所述的皂条，其中所述聚合物可以是疏水改性的、均聚物、共聚物或交联聚合物，其可以是丙烯酸聚合物、部分中和的丙烯酸聚合物或丙烯酸酯聚合物。
9.制备根据前述权利要求中任一项所述的皂条的方法，其包括在皂化以形成皂的步骤过程中加入所述聚合物的步骤。
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