纸尿裤用导流层材料的结构与性能研究

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向断裂强力Ｔｈ，ＭＤ／ＣＤ值可用式３－６表示。
ＭＤ／ＣＤ＝鲁
』＾
（３。６）
３．２测试材料
热风导流层材料和普通热风非织造材料。
３．３结果分析
分别对热风导流层材料和普通热风非织造材料的穿透时『日Ｉ、吸液率、持液率、纵向扩散长度、湿态压
缩弹性率和导流层材料的纵横向强力比ＭＤ／ＣＤ值等性能进行测试，测试结果如表
表１测试结果
经过研究发现： （１）热风导流层材料的穿透时间要短于普通热风非织造材料。熟风导流层材料所选用的原料都是经过 持久亲水处理的纤维．这类纤维的接触角较小，纤维的吸液速度快，纤维的亲水性是影响导流层材料的液 体穿适时间的主要因素。 （２）热风导流层材料的吸液能力要强于普通热风非织造材料。热风非织遣材料的特点就是蓬松性好， 热风导流层材料的蓬松性更好．吸液能力更强。 ｆ３）热风导流层材料的持液能力要弱于普通热风非织造材料。这主要是热风导流层材料选用的纤维原 料通常为吸液能力强、持液能力较差的纤维．这样材料既可以贮存丈量液体，也可以释放所吸收的液体， 很好地将液体输送到吸液芯层中，为下一次导流做好准备。 （４）热风导流层材料的纵向扩散长度要大于普通热风非织造材料。热风导流层材料纤网的ＭＤ／ＣＤ值 为６ ５２，纵向纤维排列较多，这样的结构使液体容易沿导流层纵向扩散。普通热风１Ｆ织造材料ＭＤ／ＣＤ值 为４０２，纵横向纤维排列较均匀，这样的结构使液体向下垂直渗透，ＭＤ／ＣＤ值大的定向纤网结构和ＭＤ／ＣＤ 值小的杂乱纤网结构分别如图４，５。
以使纸屎裤做得更薄，即使减少ＳＡＰ古量也能获得与不带导流层的纸尿裤一样的干爽性，使得减少ＳＡＰ
的使用量。 使用和不使用导流层的纸屎裤尿液扩散情况对比如图３，ＳＡＰ吸收芯体的吸液部分主要集中于椭圆部
分，从网中可以明显看出．使刚导流层的纸尿裤的吸液面积Ａ２要远远大于不使用导流层的纸尿裤的吸液 面积Ａ１，其中吸液面秘Ａ可以用公式近似计算。研究认为，导流层的平面导流实际的吸波面积可以近似 地以椭圆面积代替，ｄｍ为尿坡的纵向扩散长度，记为椭圆长轴直径．ｄｃ为尿液的横向扩散长度，记为椭 圆短轴直径，因此，导流层的平面实际的吸液面积可以近似地以式２－ｌ表不。
盆四
图６接触角定义 若ｏ＜９０。．则固体是亲液的，即液体可润湿固体，其角越小．润湿性越好：若ｏ＞９０。，则固体是 憎液的，即液体不润湿固体，容易在表面上移动，不能进入毛细孔。因此．导流层材料所用的纤维必须添 加表面活性剂，使它的接触角ｏ ｑ９０。，同时也要要求所添加的表面活性卉玎具有良好持久亲水性和较弱的 液体持液能力，使导流层材料能够多次持久导流。 ４ Ｌ２模量 导流层材料的结构稳定性尤其是湿态结构稳定性对其性能的影响也根重要，湿态的材料在压力条件 下，材料容易压扁，不利于材料的液体吸收性能和导漉性能。因此，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，有资料显示，有些导流层
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材料以中空纤维为原料，制成的导流层材料的结构稳定性较好。 ４．２导流层材料结构 ４．２．１导流层纤网的排列取向 人体的特殊构造要求纸尿裤在纵方向的长度要长于横方向的宽度，这就需要导流层引导尿液沿着纵方
向扩散，使整个纸尿裤能较均匀地吸收尿液。根据非织造成网工艺的特点，对导流层材料进行定性分析， 引用纵横向强力比的理论，分析纤维在纤网中的排列，ＭＤ／ＣＤ值大的纤网表明纤网中顺着机器输出方向 的纤维要多于垂直于机器输出方向排列的纤维，这样的纤网结构能使尿液沿着导流层的纵方向扩散。本研 究的热粘合非织造导流层材料的纤网ＭＤ／ＣＤ值为６．５２。
记录每次试验的穿透时间为ｔｌ、ｔ２、ｔ３………．．ｔ１５，穿透时间ｔ用式３－１表示。
ｔ：§±１２±垒±：：：：鱼§（３－１）
１５ ３．１．２吸液率
吸液率是指在标准时间内或材料完全润湿所需要的时间内，每单位质量的吸收体吸收液体的量，常用 百分比表示，推荐每个试样测试５次，分别记录下每次试验的干重和湿重，计算出５次试验的平均干重 Ｍ１和湿重Ｍ２，则吸湿率Ｌａ见式３－２，
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纸尿裤用导流层材料的结构与性能研究
千欢１，靳向煜１，唐守星２ 东华大学非织造材料研发中心绍兴县庄洁无纺材料有限公司
摘要非织造导流层材抖日有散地引导屎涟往纸尿裤组向升靠，从ｍ提高‰屎裤整体的吸液量，同时改善其舒适性． 井广泛地应用于纸尿裤和Ⅲ牛ｍ产￡中。本文霍点对熟风粘台非织造导流层材料的结构与性能进行了分析。
较均匀地被吸收芯体吸收。不致纸屎裤由于集中吸液而导致局部变厚，阻碍后续屎液被吸收芯体吸收。
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２导流层的扩散现象
从化学组成和分子结构分析可知，ＳＡＰ是分子中含有亲水性摹团和疏水性基团的交联型高分子电解 质。当亲水性基团与水分子接触时会相互作用形成各种水台状态：疏水基部分园疏水作用而易于折向内侧，
Ａ：三幽×ｄｅ
４
（２．”
ｆ钔不带导流层
Ｃｏ）带导流层
图３纸尿裤尿液扩散情况对比
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３导流层材料结构与性能分析
３．１测试项目 ３．１．１液体穿透时间 液体穿透时间是指以一定数量人工尿液按规定方法通过带有电磁阀的漏斗和穿透盘，流到平铺在标准 吸水纸上的材料试样上，用电测法测量全部液体穿透材料试样所需的时间ｔ。推荐每个试样测试１５次，分别
导流层材料理想的结构模型见图７，在此结构模型中，绝大部分纤维都是顺着机器输出方向排列，极 小部分纤维沿着垂直于机器输出方向排列，这种导流层纤网的结构决定了绝大部分的流体沿着导流层材料 的纵向流动，极少部分流体沿着其横向的“小支流”流动。本研究的热粘合非织造导流层材料的结构模型 见图８，在此结构模型中，纤网的ＭＤ／ＣＤ为６．５２，这样的导流层纤网结构决定了大部分流体沿着导流层 材料的纵向流动，但是在流体流动过程中，流体受到横向排列的纤维的阻隔，流速减慢，并将一部分流体 分流到导流层材料的横向方向。
样测试５次，分别计算５次试验的平均表观厚度Ｔ０、平均恢复厚度Ｔｒ、平均重压厚度Ｔｎｌ，湿态压缩弹性率
Ｒ可用式３．５表示。
Ｒ：堡二型×１００％（３－５）
／ＣＤ值表征非织造材料中纤维在纤网中的排列取向情况，ＭＤ为平行于纤网输出方向，ＣＤ为
垂直于纤网输出方向。推荐每个试样测试５次，分别计算５次试验的试样的平均纵向断裂强力Ｔ：和平均横
关键词；纸尿裤，导＃腥．结构，性能
通常高分子吸收树Ｊｌ目（ＳＡＰ）与木浆纤维组成的吸收芯体在超薄纸屎裤中的应用，极大地提高了纸尿裤 的吸液能力，缩小了纸尿裤体积，减少了对木浆的使用最。纸屎裤应用ＳＡＰ吸收芯体，须确保被俘获的液 体能以足够高的速率进入吸收芯体，以避免漏液问题，与此同时，非织造导流层材料将使液体能充分往纵 向扩散，虬便于最大限度地利用吸被芯体ＤＩ。所以导流层材料在纸尿裤产品中扮演着非常重要的角色．但 是国内外对导流层的研究较少，本文旨在研究热枯合型非织遗导流层材料结构与性能的关系及其影响因 素。
因此．同等面密度的热风非织造材料，由粗日纤维制得的非织造材料要比由细纤维制得的非织造材料 的空隙要大，能够吸纳较多的液体。笔者研究发现．目前市场上几太品牌纸尿裤所用的导流层材料所用的 纤维细度太都为６旦左右。
（７）纤维长度对导流层材料的影响主要体现到对液体的引导上面，长度长的纤维和后面要讲述的导流 层的定向结构共同起作用，引导液体沿着导流层材料纵方向扩散，起到导流作用。因此，纤维长度越长越 有利于纤维引导液体纵向扩散，但是纤维长度过长，不利于热风工艺中梳理工序的进行。目前，市场上导
旧
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＾¨、名ｖ世艘竖掣
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蓬＝ｆ！ｊ｝度（ｅｒａ３／ｇ）
图９吸液速度与蓬松度的关系 从图９可以看出，随着蓬松度的增加，材料的吸液速度也增大。因此，导流层材料的结构必须具有蓬 松性，这样既可以增加了液体总的吸收量，而且还能加快液体的吸收速度。
在导流层中扩散井分布，同时使液体缓慢而均匀地被ＳＡＰ吸收，大大改善了纸尿裤吸渡的性能。
研究认为，导流层应用于纸屎裤，其特点肯Ｆ面儿方面；其加快液体在纵向吸收速度，可有效防止 纸尿裤侧漏发生；其二能有救地传导尿液，ｄｍ变大，增大吸渡面积Ａ，更好地发挥吸收芯体的作用；其 三均匀吸收，避免了过去困局部吸收达到的饱和现象，同时纸屎裤回渗量减少．使皮肤保持干爽：另外可
厶＝学×１００％（３－３）
）ｏ
３．１．４纵向扩散长度
纵向扩散长度是指在测试材料滑渗量时，液体在标准吸收纸纵向扩散的最长距离。推荐每个试样测试
５次，分别记录每次试验的纵向扩散长度为Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４和Ｌ５，纵向扩散长度Ｌ用式３＿４表示。
三：刍±刍生：刍
（３４）
５
３．１．５湿态压缩弹性率
湿态压缩弹性率指完全润湿材料经压缩变形后，压缩变形回复量对压缩变形量的百分率。推荐每个试
形成局部不溶性的微粒结构，使进＾网格的水分子由于极性作用而局部冻结，失去活动性，形成“伪冰”
结构吐纸屎裤中吸液井锁住液体主要靠ＳＡＰ与术浆，但ＳＡＰ的溶胀部分会限％４随后而来的液体进入．
这就会大大降低纸尿裤的总的有效吸收容量，且增加了泄漏的可能性。因此，如果吸收芯体中的ＳＡＰ的溶
胀速度放慢或延缓的话，那么纸尿裤整体吸液性能将得以改善。在纸厨之裤中增加导流层，可有效地使液体
Ｌ：——× Ｍ２－Ｍ，１００％（３－２
朋ｌ
３．１．３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。首先测出５块试样质量平均干重Ｍ，然后待试样完全吸湿后，用天平称量一定压力条件下
试样的质量，并算出５次试验的平均质量瞒，则持液率厶（％）见式３．３。
１导流层 导流层是置于表面层和吸收芯体之间的层特殊的非织选材料，如图１。它能有效地帮助液体从表面
层包覆材料向内快速传导并使液体往纵向扩散分布，从而使液体很快离开使用者的肌肤，并进入ＳＡＰ吸收 芯体…。