一次性衛生用面層材料研究現狀與進展

楊景璇,劉雙營,商延航

(山東永信非織造新材料股份有限公司,山東 濟南 250200)

一次性吸收衛材因使用方便、衛生、舒適而備受人們青睞。據統計相較于2019年,2020年的女性衛生用品、嬰兒紙尿褲以及成人失禁用品生產使用量均出現不同程度的增長[1]。吸收性衛生產品具有衛生、防漏、舒適等特點。早期,一次性吸收衛材的面層材料主要用親水性粘膠纖維或棉纖維使其具有良好的吸收性。經使用及研究發現潮濕的皮膚環境會造成細菌感染,產生過敏、濕疹等皮膚問題[2]。為了保持皮膚健康,擁有干燥的皮膚環境,研究人員嘗試將聚酯與聚丙烯這類疏水性合成纖維用于制備一次性吸收衛材的面層材料,但這種疏水性合成纖維制品在使用時容易產生刺激性接觸皮炎,液體滲透速度較慢,易發生側漏,使用舒適感差,因此以聚酯纖維為原料的產品生產使用量逐漸減少。

為解決面層材料液體滲透速度慢,易側漏,使用舒適感差的問題,人們通過采用紡粘-熔噴復合材料、聚丙烯/聚乙烯紡粘無紡布等材料作為面層,并添加少量潤濕劑等方式對面層材料的性能加以改善[3]。近些年,為了滿足人們對于一次性吸收性衛生用品更輕薄、無異味等需求,研究人員嘗試通過賦予一次性吸收衛材特殊功能和改善外觀來達到相應效果。

1 一次性吸收衛材面層材料的特性要求

面層材料作為影響一次性吸收衛材產品質量的關鍵因素之一,對保持皮膚健康起著至關重要的作用[4]。由于面層材料較薄,不能吸收液體,主要起將液體向材料內部傳導的作用,需要具備以下特點:能使液體有效傳輸至導流層并盡可能避免在使用過程中因壓力導致液體回流至表面與皮膚發生接觸;盡可能地保持面層干燥,并維持一個舒適的皮膚環境[5]。針對以上特性,研究人員從纖維原料、制備工藝以及后整理工序等方面對面層材料的性能進行提升改進。

2 一次性吸收衛材面層材料的吸收機理

一次性衛生用面層材料應具備能被液體適當浸潤并將液體快速向下傳遞的特性。從透水過程來看,面層材料液體滲透方式主要有三種形式:纖維拒水,水壓和導流層的吸收作用力使得水分子被動透過面層材料的孔隙進入內部;纖維具有一定的親水性,纖維被潤濕后水分子可以由上層滲透到另一面;纖維材料本身親水,水分子可以進入纖維內部并滲透到另一面[6,7]。一般面層材料吸收機理為三種形式綜合作用。

3 一次性吸收衛材面層材料的研究現狀

為保證吸收液體后,產品表面干燥且能將液體保留在內部,減小反滲量,最常用的解決方案主要有兩種:一是,要求產品吸收梯度表面接近于零而芯層最大,實現單項導水能力,這種梯度可以通過多層復合以及涂層整理等方式實現;二是,利用凸點減少皮膚與面層的接觸面積,并且凸點間的凹陷處可加速液體滲透。

3.1 復合面層材料

在復合面層中上層材料需要干爽、柔軟與光滑,下層材料需要具備高彈力、一定的支撐能力和布面厚度,以促進液體傳輸。單向導水功能非織造布因具備液體自發從一側傳輸至另一側,并能防止液體向相反方向傳輸的特性,而備受關注[8]。目前實現復合面層單項導水功能的方式主要有兩種:一是,利用材料的親疏水性實現液體吸收梯度,上層使用疏水性材料,下層使用親水性材料;二是,利用纖維細度差異解決上下層的功能問題,上層使用細纖維,下層使用粗纖維,形成毛細壓力梯度,促進液體向芯層滲透,提高傳輸效率。

為了減小材料對人體皮膚的刺激,曹萬宏等人[9]利用兩種纖維(上層采用漂白脫脂棉纖維,下層采用漂白不脫脂棉纖維)吸水性能的差異開發出一種具備單向導水功能的全棉復合面層材料。該材料與常規全棉面層材料相比,返滲量更低,觸感更加干爽。

為進一步提高面層材料的柔軟性與抗菌性,研發人員[10]提出了一種由吸水層、彈性層、抗菌層以及彈性底膜構成的超柔抗菌復合面層材料。吸水層的頂部與底部分別與第一、二彈性層的凸球連接,不同結構之間的配合提高了面層材料的吸水性與柔軟性,能夠有效提升使用者的舒適感。

孫振云[11]利用熱風粘合工藝設計了一種雙梳雙鋪熱風非織造布。上層采用細度小的拒水ES纖維,下層細度大的親水ES纖維,上下層材料的親水性和細度差異使復合面層材料在垂直方向形成了潤濕梯度差級和差動毛細效應,有效提高了液體的擴散效率,使滲透時間縮短、返滲量減少。

3.2 涂層整理面層材料

涂層整理是一種通過改變材料表面形態結構達到提高材料性能或賦予其特殊功能的功能性整理工藝。在面層材料中,該工藝實現上下層材料親疏水性差異,使液體產生單方向流動[12]。為了使整理液沿厚度方向形成親疏水梯度,實現液體單向運動,減少返滲,利用噴霧的方式對基材表面進行整理成為面層材料的研究熱點。

Wang等人[13]以殼聚糖接枝細菌纖維素(BC-CS)為親水劑,采用逐層噴霧的方法對聚丙烯非織造布(PPF)表面進行改性處理,霧化的BC-CS液滴均勻沉積到PPF非織造布表層與孔隙中,形成BC-CS含量自上而下遞減的梯度和單向運輸的非對稱潤濕復合膜。改性后的BC-CS/PPF復合膜不僅返滲量低、上表層液體擴散面積小,而且具有較強的抑菌活性,對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌率分別達到94.5%和88.7%。

齊國瑞[14]利用自動噴霧裝置和含氟拒水劑對純棉水刺材料進行單向噴霧拒水整理,制得的單向導水純棉水刺非織造材料單向傳遞指數達到1093%,液態水動態傳遞綜合指數達到0.9606,表明該面層材料用于衛生巾與紙尿褲中可具備良好的熱濕舒適性。

王先鋒等人[15]以聚乳酸非織造布為基底,采用多巴胺親水改性技術和靜電噴霧技術制備具有單向導水性能的面層材料。當多巴胺親水改性30 min、單面疏水劑靜電噴霧60 min后,該面層材料獲得潤濕梯度結構,抗返滲性能明顯改善,單向導水能力得到加強。

3.3 具有特殊結構與功能的面層材料

通過對材料進行打孔壓花處理可以改善材料的蓬松度和滲透性能,研究人員[16]提出了一種具有雙層3D結構的高吸水性點面衛生巾,面層材料在貼膚棉層頂部設置引流槽,促進液體分散,同時突出貼附面層的柔性樹脂吸水柱令皮膚與面層之間產生縫隙,提高了透氣性,有效避免皮膚出現濕疹、發炎等狀況。

為了減少非織造布表面突出纖維與皮膚摩擦造成的皮膚輕微損傷,研究人員[17]設計了一款在線打孔壓花高抑菌衛生巾面層。凸起部分與皮膚接觸,有效減少衛生巾面層與皮膚的接觸面積,并且凸起間形成的溝壑和滲透孔可加速液體滲透,提高衛生巾使用舒適性。

為避免在實際包裝時面層材料因受潮而出現霉變的情況,研究人員[18]提出了一種玻尿酸植入衛生巾表層防霉變結構,該表層結構由無紡布、防潮芯體層以及導流無紡布層構成,其中無紡布下表層和導流層上表層分別涂布玻尿酸,形成上、下防潮吸水層,利用玻尿酸起到防潮吸水的作用,有效避免在實際包裝時因受潮而出現霉變的情況。同時玻尿酸良好的親膚性可以保持肌膚處于不干燥的狀態,整體穿戴舒適性得到改善。

4 結語

目前,為了解決一次性吸收衛材表面干爽度差,返滲量大的問題,人們嘗試采用復合面層、涂層整理以及對材料進行打孔壓花等方式,其中大多數處理方式都是通過賦予材料單向導水功能來實現液體快速傳輸,但是大部分仍處于實驗階段并不能大批量應用,這將成為一次性吸收衛材面層材料的研究熱點。