單雙面拒水整理對紙尿褲純棉面層性能的影響

1.東華大學(xué)紡織學(xué)院,上海 201620；2.福建南紡有限責(zé)任公司，福建 南平 353000

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及生活水平的提高，人們對生活用品的性能要求越來越高，純棉、拒水、無氟、輕薄等紡織品逐漸進(jìn)入人們的生活。目前，市場上的純棉親膚衛(wèi)生用品的純棉面層材料主要是通過雙面拒水整理的方法賦予純棉材料拒水功能，而這很容易造成寶寶“紅屁屁”現(xiàn)象的出現(xiàn)[1-2]。

目前，對純棉水刺非織造材料的拒水整理方式有泡沫、噴淋、等離子體、靜電噴涂、涂層等。泡沫整理后材料的手感變硬，噴淋整理與浸漬整理的效果差別不大，等離子體、靜電噴涂整理只適用于實驗室中小樣的制備，涂層整理對于柔軟性很好的純棉材料來說難度過大且不易操作。這些整理方式均不適用于低面密度衛(wèi)生材料面層的拒水整理[3-5]。

本文采用噴霧器對純棉水刺非織造材料進(jìn)行拒水整理，并與雙面整理紙尿褲純棉水刺非織造材料的面層進(jìn)行性能對比，驗證單面噴霧拒水整理的優(yōu)越性。同時研究了網(wǎng)孔大小對純棉水刺非織造材料單、雙面整理的影響，為單面噴霧拒水整理最佳噴霧時間及面層網(wǎng)孔大小的選擇提供參考。

1 試驗部分

1.1 試劑及儀器

試驗原料：38 g/m2純棉水刺非織造材料，福建南紡有限責(zé)任公司；蠟質(zhì)拒水整理劑137D，上海新諾化工有限公司；去離子水；人工尿液(97.09%去離子水，1.94%尿素，0.80%NaCl，0.11%MgSO4·7H2O，0.06%CaCl2，均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

試驗儀器：噴霧器；TM3000型掃描電子顯微鏡，日本日立有限公司；傅立葉紅外顯微成像光譜儀，賽默飛世爾科技公司；YG461E型全自動透氣性測定儀，溫州方圓儀器有限公司；光學(xué)接觸角測量儀，德國Dataphysics公司；YG814D型液體穿透儀，溫州方圓儀器有限公司；滑移量、返濕量測試儀器，自制。

1.2 整理方法

1.2.1 單面噴霧拒水整理

單面噴霧拒水整理劑的配制：將1.6 mL蠟質(zhì)拒水整理劑137D與100 mL去離子水在常溫下混合均勻。單面噴霧處理工藝：純棉水刺非織造材料→噴霧器對材料單面噴霧→材料在80 ℃下烘干。

1.2.2 雙面浸漬拒水整理

雙面浸漬拒水整理劑的配制：分別將不同體積的蠟質(zhì)拒水整理劑137D與100 mL去離子水在常溫下混合均勻，得到不同體積分?jǐn)?shù)的拒水整理劑。雙面浸漬整理工藝：純棉水刺非織造材料→雙面浸漬整理(一浸一軋，帶液率為30%)→材料在80 ℃下烘干。

1.2.3 不同整理方式材料的質(zhì)量變化

表1為相同的材料質(zhì)量增加百分率時，對應(yīng)的單面噴霧拒水整理時間和雙面浸漬拒水整理劑體積分?jǐn)?shù)。

表1 材料的質(zhì)量增加百分率對應(yīng)的不同整理方式的參數(shù)

1.3 試驗方法

1.3.1 表面形貌

取經(jīng)過單面噴霧拒水整理的純棉水刺非織造材料，在同一位置的正反面進(jìn)行SEM測試。取經(jīng)過雙面浸漬拒水整理的純棉水刺非織造材料，隨機(jī)在某一位置進(jìn)行SEM測試。

1.3.2 透氣性

參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》，預(yù)調(diào)溫濕度(20±2) ℃、(65±2)%，試樣壓差100 Pa，試樣面積50 cm2。分別取經(jīng)不同時間單面噴霧整理和不同整理劑體積分?jǐn)?shù)雙面浸漬整理的純棉水刺非織造材料進(jìn)行測試。

1.3.3 接觸角

取經(jīng)不同時間單面噴霧整理的純棉非織造材料同一位置的正反面測試接觸角，取不同整理劑體積分?jǐn)?shù)雙面浸漬整理的純棉非織造材料任一位置測試接觸角。

1.3.4 紙尿褲性能

滑移量測試參考GB/T 24218.11—2012 《溢流量的測定》，返濕量測試參考GB/T 24218.14—2010 《包覆材料反濕量的測定》，液體穿透時間測試參考GB/T 24218.13—2010 《液體多次穿透時間的測定》。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 表面形貌

雙面浸漬拒水整理后的純棉水刺非織造材料的表面、宏觀、微觀形貌如圖1(a)所示。經(jīng)過雙面浸漬拒水整理的材料具有較好的拒水效果，其在200 μm下的宏觀狀態(tài)并沒有明顯的變化，但此時可以看出單根纖維表面的粗糙度增大且有明顯的附著物，說明材料的拒水效果受到粗糙度的影響。圖1(b)為單面噴霧拒水整理20 s時未處理面的表面、宏觀、微觀形貌，可以看出此面材料沒有拒水效果，且在200 μm下的宏觀狀態(tài)也沒有什么變化；相對于圖1(a)來說，纖維表面要光滑得多，這可能是由于纖維未與拒水整理劑結(jié)合的原因。圖1(c)為單面噴霧整理20 s時處理面的表面、宏觀、微觀形貌，可以看出材料具有明顯的拒水效果，在200 μm下的宏觀狀態(tài)也沒有什么變化，但是粗糙度明顯大于圖1(b)。

圖1 拒水整理材料的表面形貌SEM照片

蠟質(zhì)拒水整理劑137D是石蠟、氧化聚乙烯和乳化劑的混合溶液，其拒水原理就是在材料表面形成一層表面能較低的膜，允許水氣通過，但是不允許液態(tài)水通過[6]，從而具有拒水效果。從圖1中可以發(fā)現(xiàn)，只要織物經(jīng)過拒水整理，那么其微觀表面就會發(fā)生變化，這是由于材料表面形成了不允許液態(tài)水透過的表面膜。

2.2 透氣性

圖2和圖3是拒水整理材料的透氣率。從圖2中可以看出，隨著拒水整理劑體積分?jǐn)?shù)的增加，雙面拒水整理材料的透氣率逐漸減小，這是由于浸漬處理造成材料孔徑減小；從圖3中可以看出，噴霧時間對材料的透氣性幾乎沒有影響。因此，單面噴霧整理材料的透氣性要比雙面浸漬整理材料的透氣性好，單面拒水整理方法具有優(yōu)越性。

圖2 雙面浸漬拒水整理材料的透氣率

圖3 單面噴霧拒水整理材料的透氣率

2.3 接觸角

圖4和圖5分別為雙面浸漬和單面噴霧拒水整理材料的接觸角。由圖4可以看出，雙面浸漬整理對材料的接觸角影響較大，隨著拒水整理劑體積分?jǐn)?shù)的增加，材料的接觸角增大，但當(dāng)整理劑體積分?jǐn)?shù)大于0.8%后，其對材料接觸角的影響較小。對于單面噴霧整理，處理面材料的接觸角隨著噴霧時間的增加而增大，但是當(dāng)噴霧時間大于20 s后接觸角的增加不明顯；未處理面材料的接觸角較小，隨著噴霧時間的增加，未處理面接觸角有所增加，當(dāng)噴霧時間為30 s時，接觸角明顯增大，達(dá)到35°左右，但是仍然表現(xiàn)明顯的親水性。當(dāng)噴霧時間為20～30 s時，材料仍具有單向?qū)Ч??？梢姡瑔蚊鎳婌F整理的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于雙面浸漬整理。

2.4 紙尿褲性能測試

圖5 單面噴霧拒水整理材料的接觸角

返濕量指的是液體透過非織造面層材料以后反滲到表層的液體質(zhì)量。紙尿褲的返濕量越小，面層越干爽，皮膚的舒適度越高。圖6為單雙面拒水整理材料的返濕量對比，可以看出：不論是單面噴霧整理還是雙面浸漬整理，材料的返濕量均隨著拒水劑量的增加而逐漸減小，且雙面浸漬整理材料的返濕量大于單面噴霧整理材料；經(jīng)過單面噴霧整理的材料的性能優(yōu)于雙面浸漬整理材料，當(dāng)噴霧時間≥20 s時，材料返濕量的變化比較緩慢，均能夠滿足實際應(yīng)用中的性能要求。

圖6 單雙面拒水整理材料的返濕量

液體穿透時間(STT)指的是液體垂直方向上穿過非織造材料所用的時間，STT值越小，材料單向?qū)Ч胶?，尿液在材料面層停留的時間越短，面層材料越干爽，皮膚的舒適感越好。圖7為單雙面拒水整理材料的液體穿透時間對比，可以看出：雙面浸漬整理材料的STT始終大于單面噴霧整理材料；當(dāng)噴霧時間≤10 s時，隨著拒水整理時間的增加，單面噴霧整理材料的STT增加幅度較小，但是當(dāng)噴霧時間>10 s時，單面噴霧整理材料的STT增加幅度較大；隨著拒水整理劑體積分?jǐn)?shù)的增大，雙面浸漬整理材料的STT增加?？偟膩碚f，單面噴霧整理的效果優(yōu)于雙面浸漬整理，且單面噴霧整理以≤20 s為佳。

圖7 單雙面拒水整理材料的液體穿透時間

滑移量(RO)指的是液體流經(jīng)材料表層而未被吸收的量，可以用來表征材料對液體的導(dǎo)液能力，RO值越小，材料的導(dǎo)液性能越好，面層越干爽。圖8為單雙面拒水整理材料的RO值對比?？梢钥闯觯弘p面浸漬整理材料的RO值始終大于單面噴霧整理材料；當(dāng)噴霧時間≤20 s時，隨著拒水整理時間的增加，單面噴霧整理材料的RO值沒有增加，但是當(dāng)噴霧時間>20 s時，單面噴霧整理材料的RO值增加幅度較大；隨著整理劑體積分?jǐn)?shù)的增大，雙面浸漬整理材料的RO值明顯增大，最大值接近10 g，這不能滿足實際生活中的應(yīng)用要求。單面噴霧整理材料的滑移量小于雙面浸漬整理材料，且單面噴霧整理時間≤20 s時較好[7-9]。

圖8 單雙面拒水整理材料的滑移量

綜上，單面噴霧整理面層材料的紙尿褲性能均優(yōu)于雙面浸漬整理面層材料紙尿褲，且對于單面噴霧整理來說，噴霧時間≥20 s時返濕量較小，噴霧時間≤20 s時液體穿透時間較短，噴霧時間≤20 s時滑移量較小。綜合考量，單面噴霧整理時間選用20 s時，紙尿褲性能達(dá)到最好。

2.5 網(wǎng)孔大小對紙尿褲性能的影響

目前市場上的紙尿褲均為網(wǎng)孔面層材料。本文選用面密度均為35 g/m2的純棉平紋、小網(wǎng)孔(1 mm)、大網(wǎng)孔(4 mm)材料，采用相同的整理方法及工藝，均單面噴霧20 s，然后對材料的返濕量、液體穿透時間、滑移量進(jìn)行測試。測試結(jié)果見表2。

從表2中可以看出：對于返濕量來說，平紋<小網(wǎng)孔<大網(wǎng)孔，小網(wǎng)孔材料相對于平紋材料變化較小；對于液體穿透時間：平紋>小網(wǎng)孔>大網(wǎng)孔，小網(wǎng)孔材料相對于大網(wǎng)孔材料變化較??；對于滑移量來說，平紋>小網(wǎng)孔>大網(wǎng)孔，小網(wǎng)孔材料對于大網(wǎng)孔材料變化較小。因此，對于純棉平紋、小網(wǎng)孔、大網(wǎng)孔材料來說，小網(wǎng)孔材料較佳。實際生產(chǎn)中，不同的加工工藝以及不同的原材料都會對材料的性能造成影響，因此應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇不同的網(wǎng)孔大小，以達(dá)到最佳的使用效果。

3 結(jié)論

(1) 經(jīng)過單面噴霧拒水整理的純棉水刺平紋材料比雙面浸漬拒水整理的透氣性好。

(2) 單面噴霧拒水整理的純棉水刺平紋材料的返濕量、液體穿透時間、滑移量均優(yōu)于雙面浸漬拒水整理材料。

(3) 單面噴霧拒水整理的最佳整理時間為20 s。

(4) 以純棉平紋、小網(wǎng)孔(1 mm)、大網(wǎng)孔(4 mm)材料作為紙尿褲面層材料，小網(wǎng)孔(1 mm)材料較佳。