一次性衛(wèi)生用品回滲性自動測試設(shè)備的研制*

1. 寧波出入境檢驗檢疫局國家紡織服裝檢測重點實驗室，浙江 寧波 315100；2. 北侖出入境檢驗檢疫局，浙江 寧波 315800

一次性衛(wèi)生用品也稱吸收性用即棄產(chǎn)品，其英文名為“Absorbent Disposable Products”，包括衛(wèi)生巾、衛(wèi)生護墊、嬰兒尿布、成人紙尿褲和其他成人失禁用品等。在中國，一次性衛(wèi)生用品在改革開放后快速發(fā)展，各類產(chǎn)品從無到有，生產(chǎn)和消費均持續(xù)增長，市場滲透率不斷上升。2015年，中國一次性衛(wèi)生用品市場繼續(xù)保持增長勢頭，各類產(chǎn)品的消費量都比2014年有較大增長(特別是嬰兒紙尿褲、成人紙尿褲)，一次性衛(wèi)生用品的市場規(guī)模(市場總銷售額)達到約766.9 億元，比2014年增長12.3%，各類衛(wèi)生巾、衛(wèi)生護墊、紙尿褲、成人失禁用品產(chǎn)量達到1 616.8億片[1]。

回滲性主要指包括紙尿褲(片、墊)、衛(wèi)生巾等一次性衛(wèi)生用品吸收液體后，在一定壓力下液體滲出的性能。一次性衛(wèi)生用品的回滲性越好，其吸收液體后滲出的液體量就越少，使得人體皮膚在一次性衛(wèi)生用品使用期間保持良好的干燥性，從而降低患皮膚病和滋生微生物的風(fēng)險。

目前，回滲性的測試主要依據(jù)GB/T 28004—2011《紙尿褲(片、墊)》[2]，采用人工操作方式(簡稱“人工法”)進行。首先讓測試樣品吸收一定量的液體，然后以一定壓力將已知質(zhì)量的濾紙壓在測試樣品上一定時間，最后取下濾紙并稱取其質(zhì)量，濾紙增加的質(zhì)量即為測試樣品的回滲性測試結(jié)果。一般情況下，人工法完成一次測試的時間為30 min左右，測試過程中存在精確度不高、操作復(fù)雜、效率低下等問題。本文對回滲性自動測試設(shè)備的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及設(shè)備性能與參數(shù)等內(nèi)容進行介紹，并通過試驗驗證其在一次性衛(wèi)生用品回滲性測試中的準(zhǔn)確性和有效性。

1 人工法測試原理

將測試樣品放置在測試臺面上，分兩次添加相同體積的液體，靜置一定時間后，添加標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的壓塊和已知質(zhì)量(m0)的濾紙，一定時間后去除壓塊和濾紙，稱取此時的濾紙質(zhì)量(m1)，濾紙質(zhì)量差(m1-m0)就是測試樣品的回滲量。

2 回滲性自動測試設(shè)備

2.1 工作原理

回滲性自動測試設(shè)備通過稱量紙尿褲等測試樣品加液后加壓前后的質(zhì)量減少量，表征一次性衛(wèi)生用品的回滲性?；貪B性自動測試設(shè)備工作原理：

根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)要求，采用根據(jù)PLC編輯的預(yù)設(shè)測試控制程序，對設(shè)備的各個組成部分進行控制。利用計量泵控制加液體積，機械手臂及標(biāo)準(zhǔn)壓塊完成自動加壓，計時系統(tǒng)控制加液時間和間隔時間；具備通信功能的電子天平自動稱量加液后測試樣品在加壓前與加壓后的質(zhì)量，并自動計算質(zhì)量差，即為測試樣品的回滲量。

2.2 基本結(jié)構(gòu)

回滲性自動測試設(shè)備基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，其硬件部分主要包括給液系統(tǒng)、加壓稱量系統(tǒng)和計時系統(tǒng)。

1—給液系統(tǒng)；2—加壓稱量系統(tǒng)；3—計時系統(tǒng)圖1 回滲性自動測試設(shè)備基本結(jié)構(gòu)示意

2.2.1 給液系統(tǒng)

給液系統(tǒng)由恒溫儲液箱、計量泵、流速控制器、加液管組成。其中，恒溫儲液箱用于儲存液體，配有自動溫控系統(tǒng)，可將待測液體加熱并恒定在設(shè)定溫度，以模擬人體溫度；計量泵及流速控制器的作用是根據(jù)測試樣品規(guī)格，控制加液體積總量和加液速度；加液管與計量泵相連，具備萬向可調(diào)性，可保證液體恰當(dāng)準(zhǔn)確地添加到測試樣品上。

2.2.2 加壓稱量系統(tǒng)

加壓稱量系統(tǒng)由加壓系統(tǒng)和稱量系統(tǒng)組成。加壓系統(tǒng)主要包括標(biāo)準(zhǔn)壓塊和機械手臂(圖2)。標(biāo)準(zhǔn)壓塊用于產(chǎn)生規(guī)定的壓強，使液體能夠回滲到濾紙上；機械手臂由氣源驅(qū)動，根據(jù)預(yù)設(shè)測試控制程序的指令，自動完成在測試樣品上放置標(biāo)準(zhǔn)壓塊，并在一定加壓時間后自動取走標(biāo)準(zhǔn)壓塊的動作。稱量系統(tǒng)主要由具有通信功能的電子天平組成，用于根據(jù)預(yù)設(shè)程序記錄不同時間節(jié)點測試樣品的質(zhì)量，并自動計算質(zhì)量差。

圖2 加壓系統(tǒng)示意

2.2.3 計時系統(tǒng)

計時系統(tǒng)主要由數(shù)字計時器組成，根據(jù)預(yù)設(shè)控制程序?qū)右簳r間、加液后靜置時間、加壓時間等時段進行計時，可自由設(shè)置各個時段的運行時間和間隔時間(精確至百毫秒)。

2.3 主要系統(tǒng)功能與參數(shù)

2.3.1 給液系統(tǒng)

給液系統(tǒng)具備自動編輯加液程序功能，可以編輯加液次數(shù)、每次加液體積(精度為0.5 mL)和加液間隔時間。此外，給液系統(tǒng)還具有溫度控制功能，將液體溫度控制在接近人體溫度，符合一次性衛(wèi)生用品的真實使用溫度。

2.3.2 加壓稱量系統(tǒng)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測試要求，加壓系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)壓塊直徑為100 mm、質(zhì)量為1.2 kg，用于產(chǎn)生1.5 kPa的壓強?；貪B性自動測試設(shè)備使用的標(biāo)準(zhǔn)壓塊經(jīng)改進后可與濾紙形成一體化組合，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)壓塊與濾紙的同步添加和移除。稱量系統(tǒng)的電子天平具備RS232通信端口，其可傳輸預(yù)設(shè)控制程序的指令和稱量數(shù)據(jù)。

2.3.3 計時系統(tǒng)

計時系統(tǒng)的計時器能準(zhǔn)確記錄標(biāo)準(zhǔn)壓塊的下壓時間及加液間隔時間(精度為0.01 s)，完成一次測試所需時間為11 min。

3 試驗驗證

3.1 目的與方法

為了驗證回滲性自動測試設(shè)備的穩(wěn)定性和回滲性測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，取相同批次的紙尿褲作為測試樣品，分別采用回滲性自動測試設(shè)備(簡稱“設(shè)備法”)與人工法測試其回滲性。

試驗步驟：依據(jù)GB/T 28004—2011《紙尿褲(片、墊)》中附錄A.3.1的要求，分兩次添加0.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaCl溶液，間隔時間5 min，靜置5 min后迅速添加標(biāo)準(zhǔn)壓塊和已知質(zhì)量的濾紙(直徑110 mm)，加壓1 min后取走標(biāo)準(zhǔn)壓塊和濾紙。

設(shè)備法采用回滲性自動測試設(shè)備，自動完成加液、稱量、標(biāo)準(zhǔn)壓塊放置/移除、加壓等操作，自動計算得到測試樣品加液后加壓前后的質(zhì)量差值作為回滲性測試結(jié)果。

人工法采用天平稱量加壓前與加壓后的濾紙質(zhì)量，通過計算得到濾紙加壓前后的質(zhì)量差值作為回滲性測試結(jié)果。

分別選取兩個品牌(A、B)的嬰幼兒紙尿褲和成人紙尿褲各5件作為測試樣品。嬰幼兒紙尿褲每次加液體積為40.0 mL，成人紙尿褲每次加液體積為150.0 mL。

3.2 試驗結(jié)果

測試樣品共20件，分4組，每組各5件，分別用設(shè)備法與人工法測試回滲量(m1～m5)，測試結(jié)果見表1。

表1 設(shè)備法與人工法測試結(jié)果

從表1可以看到，在兩種加液體積下，設(shè)備法和人工法的測試結(jié)果差異不大，最大偏差為0.36 g；設(shè)備法的精密度均小于10.0%，普遍優(yōu)于人工法，完全能夠滿足測試要求。

另外，設(shè)備法完成一次測試所需時間為11 min，人工法完成一次測試所需時間為30 min左右，因此前者的測試效率較后者提高了近2倍，可大幅減少時間和人工成本。

4 結(jié)論

(1) 回滲性自動測試設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在不同加液體積下，對比設(shè)備法與人工法的回滲性測試結(jié)果，兩種方法的測試結(jié)果的偏差值均小于兩種方法的測試結(jié)果的平均值的10%，結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

(2) 設(shè)備法的測試結(jié)果的精密度均小于10.0%，且普遍高于人工法。

(3) 設(shè)備法完成一次測試所需時間僅為11 min，人工法完成一次測試所需時間為30 min左右，因此設(shè)備法的測試效率較人工法可提高近2倍，其時間和人工成本大幅降低。