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一次性卫生用非织造材料的研究进展(一) —— 非织造材料的加工及应用进展栏目
发布者:产业用及无纺布展 | 发布日期:2021/5/24 14:18:07

 

  开栏语
  
  非织造材料结合了纺织、造纸、皮革和塑料四大柔性材料加工技术,并充分结合和运用了诸多现代高新技术,如计算机控制、信息技术、高压射流、等离子体、红外、激光技术等,是一门新型的交叉学科,并已在航空航天、轨道交通、医疗保健等众多领域发挥着至关重要的作用。本刊特设非织造材料的加工及应用进展栏目,与读者一起分享非织造材料在众多领域的创新应用,以期能让读者对这一新兴学科有进一步的认识。本专栏预计6~8期,每周一期,将从非织造材料、成形技术以及应用(一次性卫生用品、土工用纺织品、医用纺织品)展开介绍,本期将聚焦一次性卫生用非织造材料。
  
  一次性卫生用品简介
  
  一次性卫生用品也称一次性用即弃产品,其英文名为“Absorbent Disposable Products”或“Hygiene Products”,包括女性卫生用品(卫生巾、卫生护垫、卫生栓等)、婴儿纸尿裤或婴儿尿片和成人失禁用品(成人纸尿裤、护理垫)、擦拭产品等。一次性卫生用品是随着现代社会的不断进步和人民生活水平的不断提高应运而生的,也是在大规模生产技术推动下的成果。一次性卫生用品的诞生和快速发展改变了无数老幼妇孺的生活,影响了20世纪人类文明的进程。

 

  
  一次性卫生用品通常由面层、导流层、吸液芯体层和底层组成,如图所示。其中面层、导流层一般由非织造材料构成,而吸液芯体层作为一次性卫生用品的核心作用层,通常为绒毛浆纤维和高吸水树脂颗粒(SAP)混合后包覆于无尘纸或薄型非织造材料而形成的复合材料。上述各层非织造材料中所用的纤维多为合成纤维如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、双组分ES纤维以及天然或人造纤维如棉纤维、粘胶纤维等,因而在成本、卫生性和安全性等方面均有较大优势。目前一次性卫生用品常用的非织造材料制备工艺包括纺粘、热风和熔喷非织造工艺,传统非织造成形工艺和技术能够满足当前一部分消费者对产品的需求,但大健康环境下人们生活水平日益提升,对产品高质量和功能性的需求不断提升,非织造成形工艺和技术需保持同步突破。

 

 

(a)传统纸尿裤结构示意图 (b)双SAP复合芯体纸尿裤结构示意图  
  一次性卫生用品结构示意图

  
  随着近几十年来国内外非织造技术的不断发展,一次性卫生用非织造材料升级换代,新产品层出不穷,在纤维原料、生产工艺、外观形态等方面展现出众多创新成果,以满足吸收性用即弃产品对材料透气、快速吸湿、透湿、防倒流性以及皮肤接触舒适性的要求。
  
  一次性卫生用非织造材料的新原料
  
  新型面层非织造材料
  
  在一次性卫生用品的日常使用当中,面层非织造材料与皮肤紧密接触,只起到将尿液导流的作用,液体吸收量几乎为零,因此,提高面层非织造材料的皮肤友好性,最大程度地减少一次性卫生用品对使用者生活质量的影响,是一次性卫生用品面层非织造材料设计开发中面临的最大挑战,目前常用的面层非织造材料已经难以满足消费者多元化的需求。
  
  蚕丝纤维是一种高档的纺织纤维原料,纤维平滑、细而柔软,皮肤适应性好,与人体皮肤的摩擦刺激系数仅为7.4%,并且具有良好的安全性和环保性。因此,蚕丝纤维在一次性卫生用品面层非织造材料中具有良好的应用潜力,可开发具有保健功能的高档纸尿裤、卫生巾和护垫等产品。如陈晶晶在蚕丝/ES非织造材料的研究基础上,改变水刺加固工艺中托网帘的目数设计出一种具有半开孔结构的蚕丝/ES非织造材料,优化了材料的拉伸性能、透气性和透水性,增加了面层非织造布材料的品种多元性。

 

  帮宝适天然桑蚕丝纸尿裤

  
  筛选新型纤维原料应用于非织造材料中,并优化材料结构和工艺技术是提升一次性卫生用品产品性能的直接方法之一。如柯俊沐以高密度聚乙烯(HDPE)和PP为主要原料,辅以功能性原料乙烯-辛烯嵌段共聚物、二氧化钛和抗氧剂,通过共混、熔融挤出工艺制得皮层为HDPE、芯层为改性PP的皮芯型复合纤维,并结合热风非织造技术和3D立体压辊压制成具有凹凸结构的3D立体压纹热风PP/HDPE非织造材料,与平纹热风非织造材料相比,其纵向断裂强力提高6.0%,横向断裂强力提高13.0%,断裂伸长率和刚柔度有所下降,但平均吸液率、持液率、液体平面扩散性能显著提高。
  
  新型吸收芯体层非织造材料
  
  随着一次性卫生用品需求量的逐年增加,一次性卫生用品吸收芯体层的主要原料绒毛浆纤维和SAP的使用量也同步增加。然而,这与绒毛浆原料价格的上升冲突,使越来越多的人开始关注吸收芯体层生产中新材料和新加工方式的开发研究。
  
  与目前SAP混合绒毛浆形成的一次性卫生用品吸收芯体不同,未来的吸收芯体将力求减少绒毛浆的用量,甚至生产无绒毛浆芯体。GRACE等使用鸡毛纤维作为非织造材料生产中的廉价原料,通过针刺加固技术与漂白棉纤维混合制成非织造材料,同时采用吸收剂作为涂层材料,增加该材料的液体吸收性能,与传统一次性卫生用品中吸收芯体材料相比,这种新型非织造材料吸收芯体具有更高的液体吸收能力。一次性卫生用品的市场竞争中,产品成本极大程度上决定其价格竞争优势,为降低一次性卫生用品的制造成本,钱程通过对非织造材料中木浆纤维原料进行氢氧化钠处理的方式,增加了非织造布吸收芯体的吸液量,减少芯体材料中SAP的添加量,降低产品制造成本。
  
  超吸水性纤维(Super Absorbent Fiber,SAF)的开发也为一次性卫生用品开发提供了新的研究方向,SAF具有比常规合成纤维高几十倍至上百倍的吸水倍率,并且具有许多SAP无法比拟的优点,例如:使用工序简单,可以直接与其他纤维混合加工,与非织造材料可以很好地结合;纤维吸水膨胀变形小,与其他纤维缠结抱合不易滑动;具有微孔结构,吸水速度快等。