史莱姆

背景

史莱姆是一种独特的游戏材料，由交联聚合物组成。它被归类为液体，通常通过将聚乙烯醇溶液与硼酸盐离子在大混合容器中混合制成。它通常有难闻的气味，呈绿色，摸起来又冷又粘。

在科学术语中，粘液被归类为非牛顿流体。这些是具有可变粘度的粘稠液体。粘度是施加剪切力时流动阻力的量度。牛顿流体根据其成分具有恒定的粘度。例如，水始终是一种低粘度的稀薄液体。糖蜜很稠，粘度高。非牛顿流体，如粘液，根据施加在它们上的力的大小而具有不同的粘度。如果稍微用力，比如用手指慢慢搅拌，它们会感觉像水一样稀薄。如果施加很大的力，例如将其扔到墙上，则阻力非常大。它们被称为非牛顿流体，因为它们的行为不像牛顿定律所预测的那样。其他也有类似行为的材料包括番茄酱、明胶、胶水和流沙。

粘液的分子结构是其有趣行为的原因。玩具粘液通常由缠结的长链聚合物分子组成。这些聚合物分子可以被认为是意大利面条。当放在盘子里时，股线混合在一起，造成混乱。如果将股线摩擦在一起，它们会排列并变得更光滑。这种运动使团块具有黏糊糊的感觉。

虽然聚合物链的混合会产生一些内在的粘度，但交联剂也存在于粘液中，使其具有非牛顿流体行为。交联剂是帮助暂时连接具有相对弱离子键的聚合物链的离子。这些键的强度足以将聚合物链保持在一起，但不足以使质量成为固体。

历史

玩具史莱姆的发展故事可以追溯到二十世纪初，当时合成聚合物的科学正在被确定。在 1920 年代，诺贝尔奖获得者 Hermann Staudinger 为我们对聚合物科学的现代理解奠定了基础。他提出了一种新的聚合物分子模型；一种长链状分子，而不是以前认为的聚集体或环状化合物。 1928 年，他的模型得到了 Meyer 和 Mark 的证实。这两位科学家使用 X 射线技术研究了天然橡胶的尺寸。到 1930 年代，Staudinger 的模型被广泛接受，合成聚合物的广泛开发开始认真地进行。

多年来，制造商一直在销售像史莱姆这样的聚合物游戏材料。众所周知，它们不仅可以逗儿童和成人，还有助于发展灵活性和创造力。最早的这些玩具是可塑的材料，如造型粘土。 1950 年代对改进和多样化游戏材料的需求导致了傻腻子的发展。随后推出了夜光傻腻子。在 1980 年代，推出了各种粘液型玩具。这些产品由聚乙烯醇、瓜尔胶甚至强化牛奶等材料制成。

设计

尽管出售的史莱姆变种种类繁多，但它们具有许多共同特征。一般来说，粘液是一种可装在小桶中的粘稠液体。它可以单独出售，也可以作为玩具套装的一部分出售，例如 可动人偶的配件。 史莱姆有一点令人不快的气味，摸起来又冷又粘。颜色各不相同，但最常见的是绿色、蓝色和红色。一些制造商添加香料以改善气味。

粘液配方的关键方面之一是材料必须对幼儿安全。一般来说，这意味着用于制造粘液的原材料必须对皮肤或眼睛无刺激，并且在摄入时无毒。此外，消费者要求粘液（和类似玩具）不会损坏衣服、室内装潢、织物或地毯等物品。

原材料

史莱姆配方最初是由化学家在实验室中生产的。这些科学家首先确定粘液将具有哪些美学特征。例如，他们决定稠度、颜色和气味。消费者测试通常用于帮助做出这些决定。确定特征后，在实验室中使用主要原材料进行小批量测试。玩具粘液生产中最常用的成分是水、聚合物材料、胶凝剂、着色剂、填充剂和防腐剂。

粘液中含量最多的物质是水，通常占配方的 90% 以上。一般使用经过特殊处理的去离子水。水是一种稀释剂，使粘液具有液体稠度。水源可以来自地下井、湖泊和河流。

聚合物材料是造成粘液的重要特征的原因。最常用的材料是聚乙烯醇（PVA）。 PVA 是一种长链聚合物，它的碳分子主链带有许多羟基 (OH) 基团。在典型的粘液配方中，大约需要 2% 的 PVA。另一种类似的聚合物是聚醋酸乙烯酯 (PVAC)。它的化学成分略有不同，但当添加胶凝剂时，它的行为方式与 PVA 相同。某些“天然”聚合物也可用于生产粘液。常见的例子包括来自瓜尔豆植物的瓜尔豆胶、来自植物的甲基纤维素和玉米淀粉。

虽然聚合物材料赋予粘液其物质，但需要胶凝剂使其具有非牛顿液体行为。在经典的粘液配方中，使用硼酸钠 (Borax) 或四硼酸钠。当溶于水时，硼酸钠分解为钠离子和硼酸根离子。如果存在像 PVA 这样的聚合物，硼酸根离子会与聚合物链相互作用并形成弱离子键，使溶液变稠。这些键还提供了在施加力时拉伸的能力。通常，硼酸钠约占最终产品的 2%。聚合物与胶凝剂的比例是决定粘液稠度的因素之一。

将各种其他成分添加到粘液产品中以改善颜色和气味。通常，用于粘液制造的聚合物溶液是无色的。因此，添加了多种染料以赋予产品颜色。这些通常是政府认证的食用色素，例如 FD&C 蓝色和 FD&C 黄色。为了改善粘液的气味，通常会添加香料。香精是由挥发油类物质构成的。由于可能受到霉菌和细菌的污染，因此还添加了甲醛或对羟基苯甲酸甲酯等防腐剂以防止微生物生长。此外，可以包括各种酸或碱以控制粘液的pH值。

制造过程

粘液的产生分两步进行。首先，制作一批史莱姆。然后将其装入最终包装中。然而，这个过程可能会有所不同，因为如果在聚合物溶液进入最终包装之前不添加交联剂，则填充可能会更容易。以下描述概述了批处理。

史莱姆是由聚乙烯醇 (PVA) 溶液和硼砂溶液按 5:1 混合而成。

复合批次

• 1 批泥是在装有搅拌器和温度控制系统的大型不锈钢罐中制成的。从水开始，混配商根据配方说明在特定时间和温度下添加其余原材料。使用计算机控制，调节混合速度和温度。通常加热史莱姆以使 PVA 混合到溶液中。最后添加着色剂、防腐剂和其他添加剂。

质量控制检查

• 2 在混合阶段之后，将一批样品带到质量控制实验室进行审批。在这方面，进行物理和化学评估以确保批次符合配方说明中列出的最低规格。可以进行测试，例如 pH 测定、粘度检查以及外观和气味评估。如果需要，此时可以进行调整。批批准后，它被泵送到一个储罐，在灌装前储存在那里。

灌装和包装

• 3 灌装阶段取决于出售史莱姆的包装类型。对于典型的一桶粘液，该过程发生在灌装线上。灌装线的一端是一个装有空桶的料斗。这些浴缸由旋转机器物理操作，直到它们直立。然后它们沿着传送带移动到装有粘液溶液的灌装头。
• 4 灌装头是在圆形转盘上连接在一起的一系列活塞管。当桶通过灌装头下方时，产品被注入其中。
• 5 装满后，桶会被移至封盖机。这台机器对盖子进行分类，将它们放在浴缸上，然后将它们拧紧。
• 6 如有必要，桶会通过贴标机。有时这不是必需的，因为使用了预先装饰的包装。此时可能会发生进一步的包装步骤，例如收缩包装或添加纸板背衬。然后将包裹放入盒子中并堆放在托盘上。托盘被拖到仓库，最终运往当地的零售店。

质量控制

质量控制是发生在整个生产过程中的连续过程。在配料之前，对原材料进行检查和测试，以确保它们符合最低规格。这种检查过程通常涉及质量控制化学家的工作，他们检查各种物理和化学特性。它们测量传入原材料的特性，例如粒度、pH 值、粘度、外观和气味。如果原材料不符合预定规格，则将其拒收。批次也进行了类似的测试。

如果批次不符合所有规格，则可能会进行调整。例如，如果批次的颜色变淡，则可以添加更多染料。防腐测试有助于确保玩具在长期使用后不会滋生微生物。还进行了稳定性测试。这些研究监测了成品批次在各种环境条件下的性能。在灌装线上，生产线检查员检查瓶子外观、瓶盖密封和灌装重量。

未来

像史莱姆这样的玩具具有内在的品质，使它们既迷人又有趣。虽然目前的材料在商业上取得了成功，但仍然需要改进和多样化的游戏材料配方。经典粘液产品的一些变体已经可用。例如，出售的史莱姆套件允许用户创建自己的史莱姆产品。未来，玩具制造商将专注于寻找新的方式来销售当前的史莱姆，并创造新的、新颖的材料。