基于超吸水纖維衛(wèi)生巾的開發(fā)

董 震 丁志榮 孫 欣

(南通大學(xué)，南通，226007)

基于超吸水纖維衛(wèi)生巾的開發(fā)

董 震 丁志榮 孫 欣

(南通大學(xué)，南通，226007)

分析了三種衛(wèi)生巾表層的導(dǎo)水性、快干性和透濕性;設(shè)計(jì)了新的表層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以取得比較理想的綜合效果;比較了兩種芯層材料衛(wèi)生巾的飽和吸液能力和鎖水能力，超吸水纖維適合作為衛(wèi)生巾的芯層材料。

超吸水纖維，衛(wèi)生巾，導(dǎo)水性，透濕性，鎖水性

衛(wèi)生巾作為一次性衛(wèi)生用品，關(guān)系到廣大消費(fèi)者的身心健康，然而衛(wèi)生巾并不“衛(wèi)生”已成為生產(chǎn)者和消費(fèi)者都無法回避的問題。此類產(chǎn)品主要存在以下問題:①芯層的吸水鎖水能力不足，使液體回滲至皮膚接觸面，導(dǎo)致人體易被細(xì)菌感染;②表層的導(dǎo)水快干能力不足，液體長期黏附于人體皮膚與衛(wèi)生巾表層之間，致使細(xì)菌大量滋生。

衛(wèi)生巾一般分為表層、芯層和底層三層。在功能上衛(wèi)生巾產(chǎn)品應(yīng)滿足以下要求:①材料整體的超倍吸水;②與皮膚接觸的表層導(dǎo)水快干;③底部防滲。衛(wèi)生巾產(chǎn)品的功能性是材料中三層結(jié)構(gòu)共同作用的結(jié)果，其中表層和芯層的性能是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

本試驗(yàn)從衛(wèi)生巾的功能性設(shè)計(jì)入手，對(duì)衛(wèi)生巾表層進(jìn)行優(yōu)化組合，選取超吸水纖維(SAF)作為衛(wèi)生巾產(chǎn)品的芯層材料，并對(duì)衛(wèi)生巾的吸水、鎖水、導(dǎo)水快干性能進(jìn)行綜合分析和研究。選取三種常見品牌的衛(wèi)生巾(嬌爽、蘇菲和瞬吸藍(lán))作為研究參考對(duì)象。

1 衛(wèi)生巾表層結(jié)構(gòu)與命名

衛(wèi)生巾產(chǎn)品的表層結(jié)構(gòu)可分為棉型和網(wǎng)型兩類。棉型表層通常采用非織造工藝加工而成，網(wǎng)型表層則一般采用熱熔加工工藝使表面形成許多圓形點(diǎn)狀空穴，其表面形態(tài)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 衛(wèi)生巾表層的形態(tài)結(jié)構(gòu)

由于衛(wèi)生巾表層信息包含品牌、結(jié)構(gòu)類型及層數(shù)等內(nèi)容，本文采用三段法來描述:#-＆-@，其中#代表衛(wèi)生巾的品牌:如嬌爽——J，蘇菲——Su，瞬吸藍(lán)——Sn;＆表示衛(wèi)生巾的表層類型:棉型——C，網(wǎng)型——N;@ 代表衛(wèi)生巾表層的層數(shù)，“1、2、3”分別代表衛(wèi)生巾表層中的第一、二、三層。舉例如下:Su-N-1表示“蘇菲”牌網(wǎng)型衛(wèi)生巾表層的第一層。

2 衛(wèi)生巾的性能測試

衛(wèi)生巾的性能測試包含表層和整體兩部分。表層強(qiáng)調(diào)的是導(dǎo)水、快干、透濕等性能;整體要求是飽和吸液能力高、鎖水性強(qiáng)。

2.1 表層導(dǎo)水性能

在實(shí)際應(yīng)用過程中，要求液體傳導(dǎo)到衛(wèi)生巾表層時(shí)能迅速地沿表層擴(kuò)散，即要求表層的導(dǎo)水性能好，以利于最大程度地被芯層吸收。表層材料的導(dǎo)水性能以芯吸效應(yīng)法在YG(B)871型毛細(xì)管效應(yīng)儀上進(jìn)行測試，試樣長度18.0 cm、寬度3.5 cm，測試時(shí)間30 min。

2.2 表層干燥速率

表層沾濕后干燥速度的快慢直接決定了人體的舒適感，用表層干燥速率來表征。試驗(yàn)將4 cm×4 cm的表層試樣烘干后稱其干重W0，將試樣在蒸餾水中浸泡3 h后懸掛2 min，稱其濕重W1，再將濕試樣在37℃的干燥烘箱中烘5 min，稱重W2，干燥速率V按下式計(jì)算:

2.3 表層透濕率

衛(wèi)生巾使用過程中，皮膚散發(fā)的水汽會(huì)透過衛(wèi)生巾表層被芯層吸收，表層的穿透效果越好，人體越舒適，表層透濕率就反映了這一指標(biāo)。試驗(yàn)中將7 cm×7 cm的試樣覆蓋于透濕杯杯口(杯內(nèi)徑60 mm，杯深22 mm，含水150 ml)，整體置于37℃的干燥環(huán)境中，l h后稱取杯重A1，繼續(xù)試驗(yàn)1 h后稱取杯重A2。透濕率MVT按下式計(jì)算:

式中:S——試樣的透濕面積;

T——兩次稱重間隔時(shí)間。

2.4 衛(wèi)生巾整體吸液性能

衛(wèi)生巾的整體吸液能力用飽和吸液量來表示。測試時(shí)將衛(wèi)生巾平鋪于鋼絲網(wǎng)上，在衛(wèi)生巾中央垂直高度2 cm處用滴定管向衛(wèi)生巾表面滴水。當(dāng)衛(wèi)生巾表面有水滲出時(shí)，此時(shí)的吸液量即為飽和吸液量V(ml)。

2.5 衛(wèi)生巾整體鎖水性能

衛(wèi)生巾的鎖水性能用鎖水率來表示。測試時(shí)將4 cm×4 cm的衛(wèi)生巾試樣烘干后稱其干重M1，將其平鋪于鋼絲網(wǎng)上，在試樣中央垂直高度2 cm處用滴定管向衛(wèi)生巾表面滴水40 g(M0)后，在其表面加壓質(zhì)量為200 g的玻璃平板，5 min后撤去加壓玻璃平板，衛(wèi)生巾稱重M2，鎖水率S鎖水按下式計(jì)算:

3 表層的性能分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 表層材料分析

對(duì)三種品牌的衛(wèi)生巾表層進(jìn)行紅外光譜分析，見表1。由表1可以看出，衛(wèi)生巾表層的材料多由聚乙烯、聚丙烯等合成纖維組成，主要是利用其導(dǎo)水快干的特性。其中嬌爽品牌的衛(wèi)生巾表層由單獨(dú)的一層組成;蘇菲和瞬吸藍(lán)品牌的衛(wèi)生巾表層由兩層組成。

表1 表層材料的化學(xué)組成

3.2 表層的導(dǎo)水性能

對(duì)棉型和網(wǎng)型衛(wèi)生巾表層(表層及表層中各單層)的導(dǎo)水性能的測試結(jié)果見圖2和圖3。由圖可以看出:①三種品牌的衛(wèi)生巾材料均顯示出表層整體的導(dǎo)水性能強(qiáng)于各單層的特征，說明了表層內(nèi)的各單層間的結(jié)合有利于水分沿表層的擴(kuò)散;②在三種品牌的衛(wèi)生巾中，無論是棉型或網(wǎng)型，表層的導(dǎo)水性均呈現(xiàn)出嬌爽＜蘇菲＜瞬吸藍(lán)的特點(diǎn)。

3.3 表層的干燥速率

對(duì)棉型和網(wǎng)型衛(wèi)生巾表層的快干性能測試結(jié)果見圖4和圖5。由圖可以看出:①無論是棉型或網(wǎng)型，表層整體的干燥速率均小于對(duì)應(yīng)的單層，這與材料越厚，干燥速度越慢的規(guī)律是一致的;②在三種品牌衛(wèi)生巾中，表層干燥速率的次序?yàn)閶伤舅参{(lán)＞蘇菲。

3.4 表層的透濕率

圖2 棉型表層的導(dǎo)水性能

圖3 網(wǎng)型表層的導(dǎo)水性能

圖4 棉型表層的干燥速率

圖5 網(wǎng)型表層的干燥速率

對(duì)棉型和網(wǎng)型衛(wèi)生巾表層透濕率的測試結(jié)果見圖6和圖7。由圖可以看出:①無論是棉型或網(wǎng)型，表層整體的透濕率均小于對(duì)應(yīng)的單層，表明材料越厚，水汽的穿透難度越大;②在三種品牌的衛(wèi)生巾中，透濕率的次序?yàn)閶伤咎K菲＞瞬吸藍(lán)。

圖6 棉型表層的透濕率

圖7 網(wǎng)型表層的透濕率

3.5 新表層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能

由以上分析可知，棉型和網(wǎng)型衛(wèi)生巾的表層有一共同點(diǎn):表層層數(shù)越多，對(duì)透濕及干燥速率越不利，但對(duì)于導(dǎo)水是有利的。由于透濕及干燥速率直接決定了人體的舒適感，本試驗(yàn)選擇透濕率及干燥速率指標(biāo)比較理想的J-C-1作為新棉型衛(wèi)生巾表層的第一層，Su-C-2作為新表層的第二層，并與第一層復(fù)合以提高導(dǎo)水效果;同樣，新網(wǎng)型衛(wèi)生巾表層由J-N-1和Su-N-2組成。兩層之間采用熱軋的形式將邊緣黏合在一起，軋輥壓力0.3 MPa，溫度160℃，車速3 m/min。新表層的各項(xiàng)性能比較見圖8～圖10。

可以看出，與單層的嬌爽衛(wèi)生巾表層相比，新表層的透濕率及干燥速率略低，但導(dǎo)水性能有明顯提高;與雙層的蘇菲衛(wèi)生巾表層相比，新表層的導(dǎo)水性能和透濕率與其接近，但干燥速率明顯提高，說明新表層的綜合性能比較理想。

4 SAF衛(wèi)生巾的性能

圖8 干燥速率比較

圖9 導(dǎo)水性能比較

圖10 透濕率比較

衛(wèi)生巾的芯層一般選用再生纖維素短絨或吸水樹脂(SAP)作為原料。這類原料存在一些明顯問題，如吸液能力不足，液體擴(kuò)散均勻性不好等。本試驗(yàn)選用前述兩層復(fù)合的新表層，芯層分別選用SAF和SAP作為原料，進(jìn)行衛(wèi)生巾的飽和吸液性能和鎖水性能比較，結(jié)果見圖11和圖12。

可以看出，SAF作為芯層材料的衛(wèi)生巾其飽和吸液量和鎖水性都有很大程度的提高，顯示了SAF與SAP相比具有更加優(yōu)秀的吸水和鎖水能力，這主要與SAF的離子網(wǎng)絡(luò)吸液理論［1-6］有關(guān)，吸入的水分子被鎖于纖維內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)中，以氫鍵的形式與大分子結(jié)合在一起。上述特點(diǎn)對(duì)于衛(wèi)生巾的表層保持透濕、快干也是非常有利的。

5 結(jié)論

圖11 衛(wèi)生巾的飽和吸液性能

圖12 衛(wèi)生巾的鎖水性能

(1)無論是棉型或網(wǎng)型表層結(jié)構(gòu)的衛(wèi)生巾，表層整體的干燥速率均小于表層中的各單層;表層整體的透濕率均小于表層中的各單層;表層整體的導(dǎo)水性優(yōu)于表層中的各單層。由J-N-1和Su-N-2組成的新表層可以取得比較理想的綜合效果。

(2)衛(wèi)生巾SAF芯層的飽和吸液能力和鎖水能力明顯強(qiáng)于SAP芯層，SAF適合做衛(wèi)生巾的芯層材料。

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Development of sanitary napkin based on superabsorbent fiber

Dong Zhen，Ding Zhirong and Sun Xin
(Nantong University)

The surface water conductivity，quick drying property and moisture permeability of three kinds of sanitary napkins materials were analyzed.A new type of surface structure was designed and it has good comprehensive effect.Superabsorbent fiber(SAF)was used as core material of sanitary napkins.The saturated absorbency and water lock capacity of sanitary napkins with two kinds core materials were compared.

superabsorbent fiber，sanitary napkin ，water conductivity，moisture permeability，water lock capacity

TS176.4;TQ342.86

B

1004－7093(2010)09－0009－05

2010－06－22

董震，男，1978年生，講師。主要從事紡織新材料的研究。