一次性卫生用面层材料研究现状与进展

杨景璇,刘双营,商延航

(山东永信非织造新材料股份有限公司,山东 济南 250200)

一次性吸收卫材因使用方便、卫生、舒适而备受人们青睐。据统计相较于2019年,2020年的女性卫生用品、婴儿纸尿裤以及成人失禁用品生产使用量均出现不同程度的增长[1]。吸收性卫生产品具有卫生、防漏、舒适等特点。早期,一次性吸收卫材的面层材料主要用亲水性粘胶纤维或棉纤维使其具有良好的吸收性。经使用及研究发现潮湿的皮肤环境会造成细菌感染,产生过敏、湿疹等皮肤问题[2]。为了保持皮肤健康,拥有干燥的皮肤环境,研究人员尝试将聚酯与聚丙烯这类疏水性合成纤维用于制备一次性吸收卫材的面层材料,但这种疏水性合成纤维制品在使用时容易产生刺激性接触皮炎,液体渗透速度较慢,易发生侧漏,使用舒适感差,因此以聚酯纤维为原料的产品生产使用量逐渐减少。

为解决面层材料液体渗透速度慢,易侧漏,使用舒适感差的问题,人们通过采用纺粘-熔喷复合材料、聚丙烯/聚乙烯纺粘无纺布等材料作为面层,并添加少量润湿剂等方式对面层材料的性能加以改善[3]。近些年,为了满足人们对于一次性吸收性卫生用品更轻薄、无异味等需求,研究人员尝试通过赋予一次性吸收卫材特殊功能和改善外观来达到相应效果。

1 一次性吸收卫材面层材料的特性要求

面层材料作为影响一次性吸收卫材产品质量的关键因素之一,对保持皮肤健康起着至关重要的作用[4]。由于面层材料较薄,不能吸收液体,主要起将液体向材料内部传导的作用,需要具备以下特点:能使液体有效传输至导流层并尽可能避免在使用过程中因压力导致液体回流至表面与皮肤发生接触;尽可能地保持面层干燥,并维持一个舒适的皮肤环境[5]。针对以上特性,研究人员从纤维原料、制备工艺以及后整理工序等方面对面层材料的性能进行提升改进。

2 一次性吸收卫材面层材料的吸收机理

一次性卫生用面层材料应具备能被液体适当浸润并将液体快速向下传递的特性。从透水过程来看,面层材料液体渗透方式主要有三种形式:纤维拒水,水压和导流层的吸收作用力使得水分子被动透过面层材料的孔隙进入内部;纤维具有一定的亲水性,纤维被润湿后水分子可以由上层渗透到另一面;纤维材料本身亲水,水分子可以进入纤维内部并渗透到另一面[6,7]。一般面层材料吸收机理为三种形式综合作用。

3 一次性吸收卫材面层材料的研究现状

为保证吸收液体后,产品表面干燥且能将液体保留在内部,减小反渗量,最常用的解决方案主要有两种:一是,要求产品吸收梯度表面接近于零而芯层最大,实现单项导水能力,这种梯度可以通过多层复合以及涂层整理等方式实现;二是,利用凸点减少皮肤与面层的接触面积,并且凸点间的凹陷处可加速液体渗透。

3.1 复合面层材料

在复合面层中上层材料需要干爽、柔软与光滑,下层材料需要具备高弹力、一定的支撑能力和布面厚度,以促进液体传输。单向导水功能非织造布因具备液体自发从一侧传输至另一侧,并能防止液体向相反方向传输的特性,而备受关注[8]。目前实现复合面层单项导水功能的方式主要有两种:一是,利用材料的亲疏水性实现液体吸收梯度,上层使用疏水性材料,下层使用亲水性材料;二是,利用纤维细度差异解决上下层的功能问题,上层使用细纤维,下层使用粗纤维,形成毛细压力梯度,促进液体向芯层渗透,提高传输效率。

为了减小材料对人体皮肤的刺激,曹万宏等人[9]利用两种纤维(上层采用漂白脱脂棉纤维,下层采用漂白不脱脂棉纤维)吸水性能的差异开发出一种具备单向导水功能的全棉复合面层材料。该材料与常规全棉面层材料相比,返渗量更低,触感更加干爽。

为进一步提高面层材料的柔软性与抗菌性,研发人员[10]提出了一种由吸水层、弹性层、抗菌层以及弹性底膜构成的超柔抗菌复合面层材料。吸水层的顶部与底部分别与第一、二弹性层的凸球连接,不同结构之间的配合提高了面层材料的吸水性与柔软性,能够有效提升使用者的舒适感。

孙振云[11]利用热风粘合工艺设计了一种双梳双铺热风非织造布。上层采用细度小的拒水ES纤维,下层细度大的亲水ES纤维,上下层材料的亲水性和细度差异使复合面层材料在垂直方向形成了润湿梯度差级和差动毛细效应,有效提高了液体的扩散效率,使渗透时间缩短、返渗量减少。

3.2 涂层整理面层材料

涂层整理是一种通过改变材料表面形态结构达到提高材料性能或赋予其特殊功能的功能性整理工艺。在面层材料中,该工艺实现上下层材料亲疏水性差异,使液体产生单方向流动[12]。为了使整理液沿厚度方向形成亲疏水梯度,实现液体单向运动,减少返渗,利用喷雾的方式对基材表面进行整理成为面层材料的研究热点。

Wang等人[13]以壳聚糖接枝细菌纤维素(BC-CS)为亲水剂,采用逐层喷雾的方法对聚丙烯非织造布(PPF)表面进行改性处理,雾化的BC-CS液滴均匀沉积到PPF非织造布表层与孔隙中,形成BC-CS含量自上而下递减的梯度和单向运输的非对称润湿复合膜。改性后的BC-CS/PPF复合膜不仅返渗量低、上表层液体扩散面积小,而且具有较强的抑菌活性,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到94.5%和88.7%。

齐国瑞[14]利用自动喷雾装置和含氟拒水剂对纯棉水刺材料进行单向喷雾拒水整理,制得的单向导水纯棉水刺非织造材料单向传递指数达到1093%,液态水动态传递综合指数达到0.9606,表明该面层材料用于卫生巾与纸尿裤中可具备良好的热湿舒适性。

王先锋等人[15]以聚乳酸非织造布为基底,采用多巴胺亲水改性技术和静电喷雾技术制备具有单向导水性能的面层材料。当多巴胺亲水改性30 min、单面疏水剂静电喷雾60 min后,该面层材料获得润湿梯度结构,抗返渗性能明显改善,单向导水能力得到加强。

3.3 具有特殊结构与功能的面层材料

通过对材料进行打孔压花处理可以改善材料的蓬松度和渗透性能,研究人员[16]提出了一种具有双层3D结构的高吸水性点面卫生巾,面层材料在贴肤棉层顶部设置引流槽,促进液体分散,同时突出贴附面层的柔性树脂吸水柱令皮肤与面层之间产生缝隙,提高了透气性,有效避免皮肤出现湿疹、发炎等状况。

为了减少非织造布表面突出纤维与皮肤摩擦造成的皮肤轻微损伤,研究人员[17]设计了一款在线打孔压花高抑菌卫生巾面层。凸起部分与皮肤接触,有效减少卫生巾面层与皮肤的接触面积,并且凸起间形成的沟壑和渗透孔可加速液体渗透,提高卫生巾使用舒适性。

为避免在实际包装时面层材料因受潮而出现霉变的情况,研究人员[18]提出了一种玻尿酸植入卫生巾表层防霉变结构,该表层结构由无纺布、防潮芯体层以及导流无纺布层构成,其中无纺布下表层和导流层上表层分别涂布玻尿酸,形成上、下防潮吸水层,利用玻尿酸起到防潮吸水的作用,有效避免在实际包装时因受潮而出现霉变的情况。同时玻尿酸良好的亲肤性可以保持肌肤处于不干燥的状态,整体穿戴舒适性得到改善。

4 结语

目前,为了解决一次性吸收卫材表面干爽度差,返渗量大的问题,人们尝试采用复合面层、涂层整理以及对材料进行打孔压花等方式,其中大多数处理方式都是通过赋予材料单向导水功能来实现液体快速传输,但是大部分仍处于实验阶段并不能大批量应用,这将成为一次性吸收卫材面层材料的研究热点。