纸尿裤导流层性能研究东华大学李曼

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1、纸 尿 裤 导 流 层 性 能 研 究东 华 大 学 李 曼 主 要 内 容 主 要 内 容1. 研 究 背 景2. 导 流 层 性 能 及 影 响 因 素3. 导 流 层 结 构 设 计4. 导 流 层 测 试5. 纸 尿 裤 性 能 评 价 指 标 研 究 背 景 研 究 背 景 研 究 意 义国 内 外 研 究现 状 导 流 层 应 用 导 流 层 研 究 开 发 意 义 SAP本 身 吸 水 后 膨 胀 ， 如 果 芯 层 中 其 含 量 超 过 一 定 比例 时 ， 极 易 出 现 吸 收 后 彼 此 之 间 粘 连 现 象 ， 阻 碍 了 液 体 的通 过 和 吸 收 ， 即 “

2、凝 胶 阻 塞 ” 。 吸 收 芯 层 中 SAP含 量 高 于 15%时 ， 或 者 芯 层 密 度 高 于0.12g/cm3时 便 需 使 用 导 流 层 。凝 胶 阻 塞 现 象 （ gel block） 导 流 层 国 内 外 研 究 现 状导 流 层 国 外 现 状 国 外 对 导 流 层 的 研 究 较 早 ， 相 关 技 术 被 国 外 金 佰 利 、 宝洁 、 尤 妮 佳 等 公 司 垄 断 。 US 5,665,082专 利 中 ， 导 流 层 是 由 纤 维 素 气 流 成 网 并 经化 学 粘 合 加 工 而 成 组 成 的 纤 维 素 ； 在 专 利 号 为 US 6,

3、479,415 B1专 利 中 ， 提 到 复 合 导 流 层 ， 上 面 一 层 是 由 化 学 粘 合 合 成 纤维 组 成 ， 下 层 是 由 化 学 粘 合 或 热 粘 合 纤 维 素 纤 维 组 成 ； 专 利号 为 US 7,204,907,B2专 利 涉 及 一 种 三 维 开 孔 的 非 织 造 材 料可 以 改 善 吸 收 材 料 的 渗 透 性 能 、 反 渗 性 能 和 导 流 性 能 。 导 流 层 国 内 外 研 究 现 状导 流 层 国 外 现 状 日 本 尤 妮 佳 公 司 将 典 型 的 热 粘 合 非 织 造 布 与 沿 长 度 方 向 呈直 线 平 行 排

4、列 （ 排 列 紧 密 , 仅 略 留 间 隙 ） 的 热 塑 性 单 丝 结 合 到一 起 , 并 使 复 合 在 布 上 的 长 丝 在 长 度 方 向 上 形 成 与 垂 直 方 向 上间 距 相 当 的 波 浪 形 峰 谷 。 导 流 层 国 内 外 研 究 现 状导 流 层 国 内 现 状 企 业科 研 市 场国 内 高 端 产 品 缺 失 企 业 检 测 困 扰科 研 深 度 有 待 提 高 导 流 层 应 用 现 状克 重30g/m2 45g/m2宽 度79cm 单 层 长 度因 产 品 而异热 风 非 织造 材 料ES纤 维 国 内 尿 不 湿 所 应 用 的主 流 导 流 层

5、 产 品厚 度0.50.7mm 下 一 站 导 流 层 功 能防 反 渗 扩 散 导 流 减 少 SAP用 量增 加 产 品卖 点 导 流 层 功 能 防 侧 漏 导 流 层 应 具 备 的 相 应 性 能设 计 过 程矛 盾 协 调纵 向导 流 临 时储 液液 体 穿透 时 间依 靠 所 使 用 的 材 料 或导 流 层 结 构 实 现 液 体尽 可 能 的 纵 向 扩 散 具 备 较 高 的 液 体 吸 液率 和 低 的 持 液 率具 备 较 短 的 液 体 穿 透 时间 ， 能 够 快 速 俘 获 液体 ， 使 液 体 下 渗 到 芯 层 导 流 层 性 能 影 响 因 素纤 维 性 质

6、 ：纤 维 种 类 、 细 度 、 长 度 、 亲 水 性 、 模 量纤 网 结 构 ： 纤 维 排 列 、 均 匀 度 、 蓬 松 性 、 喷 胶 方 式 纤 维 性 质 ES纤 维 PET纤 维 改 性 纤 维 素 纤 维 中 空 纤 维 偏 心 纤 维 高 卷 曲 纤 维 纤 维 种 类 纤 维 性 质 粗 旦 纤 维 材 料孔 隙 率 大 吸 液 量 大长 纤 维 液 体引 导 性 好 导 流长 度 长纤 维 细 度纤 维 长 度 纤 维 性 质 亲 水 性 添 加 表 面 活 性 剂 ，使 纤 维 具 有 良 好 持久 亲 水 性 和 较 弱 的液 体 持 液 能 力 ， 使导 流

7、层 材 料 能 够 多次 持 久 导 流 。 模 量导 流 层 材 料 所 用 的纤 维 原 料 必 须 具 有较 高 的 模 量 ， 制 成的 导 流 层 材 料 能 够抵 抗 外 来 的 压 力 ，保 持 材 料 的 结 构 稳 定 性 。纤 维 性 质 纤 网 结 构纤 网 的 排 列 取 向 一 般 梳 理 机 对 纤 网 杂 乱 度 的 调 节 范 围 为 29（ MD/CD） 。 MD/CD 材 料 导 流 长 度均 匀 度 抗 反 渗导 流 长 度临 时 储 液 能 力均 匀 度 纤 网 结 构蓬 松 性 导 流 层 材 料 的 蓬 松 性 不 仅 影 响 材 料 的 液 体 吸

8、 收 能 力 ， 而 且 还能 影 响 液 体 的 吸 液 速 度 ， 据 Fiber vision公 司 的 研 究 ， 非 织 造 材 料的 蓬 松 度 与 液 体 的 吸 液 速 度 的 关 系 ： 5 10 15 20 25 30567 8910 蓬 松 度 cm3/g 吸液速度ml/s 蓬 松 度 cm3/g 导 流 层 材 料喷 胶 方 式 ： 型 喷 胶 方 式阻 挡 液 体 横 向 扩 散 ， 节 省 喷 胶 量 型 喷 胶 方 式阻 断 纤 维 纵 向 扩 散 ， 用 胶 量 多 下 一 站 导 流 层 设 计开 槽 设 计 开 槽 导 流 层 液 体 纵 向 导流 长 度

9、明 显 长 ， 但 液 体 穿 透时 间 增 加 。粗 槽 导 流 长 度细 槽 槽 密 度 液 体 穿 透 时 间 导 流 层 设 计 复 合 导 流 层 设 计 设 计 理 念 ： 平 衡 导 流 作 用 与 液 体 渗 透 一 种 “ 导 流 层 +阻 尼 层 ” 的 复 合 导 流 层 结 构 。 导 流 层 中 纤网 中 的 粗 纤 维 沿 MD方 向 排 列 ， 阻 尼 层 中 纤 网 中 的 细 纤 维 杂 乱度 大 。 功 能 ： 导 流 层 可 以 充 分 引 导 大 部 分 液 体 沿 着 纵 向 扩 散 ， 阻尼 层 起 到 阻 隔 作 用 ， 防 止 未 充 分 扩 散

10、 的 液 体 过 早 地 被 吸 收 芯 层吸 收 ， 将 暂 时 将 液 体 储 存 在 导 流 层 中 ， 使 液 体 在 导 流 层 中 充 分扩 散 ， 同 时 抗 反 渗 效 果 好 。 导 流 层 测 试 方 法 导 流 层 测 试 方 法吸 液 率 吸 液 率 可 有 效 地 测 出 试 样 在 垂 直 排 水 后 贮 存 液 体 的 能 力 测 试 方 法 ： 取 5块 100mm 100mm的 试 样 ， 分 别 称 取 其干 重 后 将 试 样 置 于 盛 液 容 器 液 面 下 60s后 移 出 ， 将 试 样 无 张力 地 垂 直 悬 挂 排 水 120s后 ， 取 下

11、 试 样 称 取 湿 重 。 重 复 试 验 其余 4块 试 样 ， 然 后 计 算 5块 试 样 的 干 重 平 均 值 M1和 湿 重 M2，吸 液 率 La(%)： %100)-(%) 1 12 MMMLa 导 流 层 测 试 方 法持 液 率 持 液 率 是 指 在 一 定 压 力 条 件 下 对 完 全 润 湿 的 材 料 作 用 一 定 时间 ， 每 单 位 质 量 的 材 料 保 留 液 体 的 量 ， 常 用 百 分 比 表 示 。 测 试 方 法 ： 首 先 测 出 试 样 质 量 干 重 M1并 按 照 吸 液 率 的 测 试方 法 将 试 样 完 全 润 湿 ， 然 后

12、迅 速 将 试 样 放 到 标 准 吸 水 纸 的 表 面 上， 同 时 将 长 宽 100mm 100mm、 质 量 1.20kg的 标 准 压 块 压 于 试样 上 ， 加 压 1min时 将 标 准 压 块 移 去 ， 用 天 平 称 量 试 样 质 量 M 3，持 液 率 Lh(%)： %100)-(%) 1 13 MMMLh 导 流 层 测 试 方 法 液 体 穿 透 时 间 ： 以 一 定 量 人 工 尿 液 按 规 定 方 法 流 到 平 铺 在 标 准 吸 水 衬 垫上 的 非 织 造 布 试 样 上 ， 用 电 测 法 测 量 全 部 液 体 穿 透 过 非 织 造布 试 祥

13、 所 需 的 时 间 。 测 试 标 准 ： 参 照 EDANA ERT 152.4-99,“ LIQUID STRI- KE THROUGH TIME” 导 流 层 测 试 方 法 滑 漏 量 ： 测 试 标 准 ： 参 照 EDANA ERT 152.0-99,“ RUN-OFF” 下 一 站 尿 不 湿 性 能 评 价 指 标 1234持 液 量Retentive Capacity 穿 透 时 间Strike Through time反 渗 量Rewet 尿 不 湿 性 能 评 价 指 标 持 液 量 （ Retentive Capacity） 持 液 量 取 代 饱 和 吸 液 量 （

14、 free swell capacity） 成 为衡 量 尿 不 湿 性 能 的 一 个 重 要 的 参 考 指 标 。 持 液 量 为 在 一 定 压力 情 况 下 ， 吸 收 一 定 量 液 体 后 尿 不 湿 所 能 够 持 有 液 体 的 量 。 尿 不 湿 性 能 评 价 指 标 反 渗 量 人 体 皮 肤 对 温 湿 度 很 敏 感 ， 一 般 来 说 ， 当 液 体 温 度 为 37 摄 氏 度 时 ， 在 2.5KP下 反 渗 量 量 在 为 0.110.13ml范 围 内 时 ，人 体 可 以 接 受 。 如 果 在 同 样 条 件 下 ， 反 渗 量 低 于 该 范 围 值

15、 ，人 体 就 会 感 觉 到 干 爽 舒 适 。 影 响 反 渗 量 的 重 要 的 因 素 ： 芯 层 中 SAP含 量 、 SAP性 能 SAP在 混 合 中 的 相 对 位 置 、 导 流 层 的 克 重 及 性 能 、 以 及 三 维芯 层 设 计 等 。 尿 不 湿 性 能 评 价 指 标 穿 透 时 间 穿 透 时 间 即 芯 层 俘 获 液 体 的 速 度 。 如 果 太 慢 就 有 侧 漏 的危 险 ， 如 果 尿 不 湿 防 侧 漏 的 性 能 越 好 ， 那 么 液 体 穿 透 时 间 的重 要 性 就 相 应 有 所 降 低 。 芯 层 SAP含 量 越 高 ， 液 体

16、 穿 透 时 间越 慢 ， 而 此 时 ADL的 克 重 和 厚 度 要 相 应 的 增 加 ， 以 降 低 液 体穿 透 时 间 。 尿 不 湿 性 能 评 价 指 标反 渗 量 及 穿 透 时 间 测 试 1.称 量 尿 不 湿 样 品 重 量 ， 并 分 别 准 备 20g、 30g和 40g滤 纸 2.利 用 分 液 漏 斗 将 80ml的 人 工 尿 液 以 7ml/s流 速 注 入 尿 不 湿 样 品 3.记 录 液 体 完 全 被 样 品 吸 收 的 时 间 作 为 第 一 次 液 体 穿 透 时 间 4.静 待 10min中 ， 将 20g吸 收 滤 纸 置 于 样 品 表 面

17、 ， 并 在 上 部 放 置 2.5Kg直径 为 8cm的 压 块 ， 2min后 称 量 滤 纸 吸 液 后 重 量 。 前 后 的 质 量 差 记 为 第 一 次反 渗 量 。 5.重 复 以 上 步 骤 ， 分 别 测 量 第 二 次 和 第 三 次 的 液 体 穿 透 时 间 和 反 渗 量 。 注 ： 测 量 第 二 次 第 三 次 反 渗 量 时 ， 分 别 使 用 30g和 40g的 吸 收 滤 纸 尿 不 湿 性 能 评 价 指 标 3D芯 层 设 计 从 90年 代 开 始 ， 一 些 跨 国 卫 生 用 品 品 牌 就 开 始 着 手 设 计芯 层 3D结 构 ， 即 前

18、中 部 较 后 部 的 重 量 和 厚 度 较 大 。 在 过 去 3D比 例 为 75%甚 至 150%都 是 很 平 常 的 。 但 是 很多 都 超 过 了 实 际 的 需 求 。 现 在 一 般 都 不 会 超 过 40%50%。 发 展 与 展 望 一 次 性 卫 生 用 品 正 朝 着 轻 薄 、 舒 适 、 绿 色 环 保等 方 面 发 展 。 中 国 卫 生 用 品 市 场 需 求 量 非 常 大 ， 具备 了 很 好 的 市 场 发 展 潜 力 。 与 此 同 时 ， 也 具 有 很 多问 题 亟 待 解 决 。 校 企 联 合 ， 发 挥 彼 此 优 势 ， 共 同 致 力 于 中 国 卫生 用 品 行 业 的 发 展 。 致 谢 ：1 Richard Knowlson: Harry Cheielewski2 Carlos Richer: TrendsinDisposableDiaperDesign3 Carlos Richer: “Absorbency: Does anybody really know what it is?”4 Richer Consulting Sevices5浙 江 绍 兴 庄 洁 无 纺 布 有 限 公 司6上 海 丰 格 无 纺 布 有 限 公 司7浙 江 绍 兴 维 尔 福 妇 幼 用 品 有 限 公 司 谢 谢