熱熔膠的功能創(chuàng)新

鐘蓉 聚膠新材料股份有限公司

2020年，新冠疫情導(dǎo)致衛(wèi)材行業(yè)熱熔膠的供應(yīng)鏈紊亂：國內(nèi)原料供應(yīng)間斷性短缺，而在2020年下半年，由于運(yùn)力短缺，進(jìn)口原料供應(yīng)也很緊張甚至斷貨。運(yùn)費(fèi)上漲大于3倍，而原料價格更是頻繁波動，平均漲幅約8%。由于國外疫情嚴(yán)重，不少企業(yè)減產(chǎn)或停產(chǎn)，中國產(chǎn)品出口量大增，比如聚膠公司，2020年出口量增加約35%。

隨著生活水平的提高以及年輕一代成為主流消費(fèi)者，終端市場對一次性衛(wèi)生用品的要求已經(jīng)不僅僅限于吸液、不斷層、不起坨、更換方便，而是對舒適、健康、干爽、安全及環(huán)保的訴求越來越多。

針對消費(fèi)者的新訴求，一次性衛(wèi)生用品生產(chǎn)商在產(chǎn)品設(shè)計和材料的選擇上有了許多創(chuàng)新，而這些創(chuàng)新對熱熔膠提出了更高的要求，由最初的上機(jī)性能好、粘接強(qiáng)度高擴(kuò)展到其他功能，如：尿濕顯示、有助導(dǎo)流、芯體加強(qiáng)、吸收人體排泄物的氣味等。

表1 應(yīng)對消費(fèi)者新訴求的熱熔膠

為了應(yīng)對消費(fèi)者的新訴求，開發(fā)功能性熱熔膠成為發(fā)展新趨勢，如：消費(fèi)者希望衛(wèi)生用品干爽透氣，生產(chǎn)商就采用打孔面層，對傳統(tǒng)熱熔膠的挑戰(zhàn)就是滲膠，熱熔膠供應(yīng)商就要開發(fā)抗反滲、親水導(dǎo)流的熱熔膠。聚膠公司為滿足消費(fèi)者需求，開發(fā)了創(chuàng)新熱熔膠。

1 低氣味尿顯膠

尿顯膠可以說是熱熔膠功能化的代表。它的商業(yè)化同樣為紙尿褲帶來了新的功能：消費(fèi)者可通過顏色的變化來判斷紙尿褲是否已經(jīng)尿濕。

目前市場上的主流尿顯膠有兩個痛點：氣味重和提前變色。尿顯膠的變色要求使得熱熔膠需要維持一定的酸性環(huán)境，而具有酸性的原料氣味重；遇水變色快的特性導(dǎo)致尿顯膠在儲存運(yùn)輸過程中遇到水分會變色。要保持尿顯膠遇水變色和變色快速的特點，很難不用酸性原料，這對解決氣味重和提前變色問題是巨大挑戰(zhàn)。

● 氣味

針對現(xiàn)有尿顯膠氣味重的痛點，聚膠采用全新的配方體系，使之可以與低氣味原料相配合，從而降低尿顯膠的氣味；同時選擇對水分子敏感度低的原料來避免提前變色，開發(fā)了新產(chǎn)品T485。與市場現(xiàn)有產(chǎn)品相比，T485氣味明顯減輕，見圖1。

圖1 新產(chǎn)品T485與市場現(xiàn)有產(chǎn)品的氣味對比

● 變色速度

T485降低氣味的同時，保留遇水變色的功能。可以看到實驗室涂布樣品在遇水45s后由黃變藍(lán)，且不暈染；而對比樣由黃變藍(lán)，伴有明顯暈染，見圖2。

圖2 T485與對比樣遇水變色效果對比

T485在客戶產(chǎn)品上30s后開始變色，且在傳統(tǒng)芯體和復(fù)合芯體產(chǎn)品上都能明顯變色，見圖3。

圖3 T485在傳統(tǒng)芯體和復(fù)合芯體中的變色速度對比

● 耐潮濕性

圖4所示，在40℃，相對濕度為75%RH條件下放置24h，相對市場主流產(chǎn)品，T485的耐潮濕性明顯改善。

圖4 T485與對比樣的耐潮濕性對比

● 物理性能

在物理性能方面，T485的粘度比對比樣稍大一些（圖5），但應(yīng)用溫度仍然很低，大約95℃～115℃（表2）。

圖5 T485與對比樣的粘度對比

表2 T485與對比樣的物理性能對比

綜上所述，在氣味、變色速度、耐潮濕性、物理性能等方面，相比于市場主流尿顯膠，T485有明顯優(yōu)勢，氣味減輕且耐潮濕性能有所改善。

2 親水導(dǎo)流膠

傳統(tǒng)熱熔膠會影響含水液體從面層往吸收層的擴(kuò)散和滲透，從而影響一次性衛(wèi)生用品的實際使用體驗。

傳統(tǒng)熱熔膠都是拒水的，要使熱熔膠在保持粘結(jié)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上幫助滲透和導(dǎo)流，熱熔膠的配方里就需要有親水因子，而親水與拒水是矛盾的，賦予熱熔膠親水導(dǎo)流功能是一個巨大的挑戰(zhàn)。

首先要篩選親水因子，開發(fā)新的配方體系來平衡親水與拒水性能。親水導(dǎo)流熱熔膠在保證粘接強(qiáng)度和上機(jī)性能的基礎(chǔ)上，被賦予新的功能——導(dǎo)流和親水。這種新功能可以大幅提高尿液、經(jīng)血等從面層往吸收層擴(kuò)散和滲透的速度，從而為消費(fèi)者提供更好的使用體驗。

T461親水導(dǎo)流膠是聚膠開發(fā)的新產(chǎn)品，圖6和圖7是T461與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠的滲透速度對比，樣品均采用刮涂的方式，圖6采用生理鹽水，圖7采用人工經(jīng)血。相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠，T461能更快地幫助液體滲透和擴(kuò)散。

圖6 T461與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠液體滲透和擴(kuò)散對比—生理鹽水

圖7 T461與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠液體滲透和擴(kuò)散對比—人工經(jīng)血

從滲透實驗可以看出，相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠，T461能更快地幫助液體滲透和擴(kuò)散。滲透時間縮短約70%，擴(kuò)散長度增加10%以上。將圖6中黃色圈和黑色圈中的部分放大，可以看出，黃色圈中液體在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠上主要靠非織造布滲透和擴(kuò)散，而黑色圈中液體在親水導(dǎo)流膠上的擴(kuò)散主要在膠的通道上。經(jīng)血的粘稠度高于尿液，用人工經(jīng)血測試滲透速度，親水膠同樣比傳統(tǒng)膠更有助于滲透和擴(kuò)散。

圖8是用噴涂的方式制作樣品，采用生理鹽水進(jìn)行的滲透的擴(kuò)散試驗，T461比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠的優(yōu)勢更明顯。

圖8 T461與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠液體滲透和擴(kuò)散對比—噴涂

試驗中，滲透速度的測試方法是：滴2mL液體于定量10g/m2，面積14cm×40cm的非織造布和PE膜復(fù)合樣品上，測試液體從面層上徹底消失的時間。擴(kuò)散長度的測試方法是：上述測試結(jié)束后，量取液體能達(dá)到的最大長度。

表3 T461與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠的性能對比

正常的上膠量時，T461的粘接強(qiáng)度和老化趨勢與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠近似（圖9）。

圖9 T461與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)膠粘接強(qiáng)度對比

3 抗反滲濕強(qiáng)膠

打孔材料尤其是打孔純棉面層在衛(wèi)生用品上開始廣泛使用，但傳統(tǒng)熱熔膠會在生產(chǎn)前后滲膠，導(dǎo)致生產(chǎn)線停機(jī)或成品粘連甚至粘皮膚，而有些能解決滲透問題的熱熔膠又損失了濕強(qiáng)度。

衛(wèi)材用傳統(tǒng)熱熔膠是典型的壓敏膠，開放時間和固化時間都較長，用于打孔面層容易滲膠，而傳統(tǒng)的濕強(qiáng)膠滲透性更好，要把打孔純棉用于面層，既要解決滲透問題還要保持一定的濕強(qiáng)度，這對于傳統(tǒng)的熱熔膠和濕強(qiáng)膠都是巨大的挑戰(zhàn)。

針對以上痛點，聚膠通過縮短固化時間和在配方中引入新的濕強(qiáng)因子來解決滲透與濕強(qiáng)的問題，開發(fā)出抗反滲濕強(qiáng)膠T653，同時開發(fā)出兩種反滲評估法：在線反滲和離線反滲，用這兩種方法篩選配方，從而開發(fā)出客戶滿意的抗反滲濕強(qiáng)膠。

圖10為T653與傳統(tǒng)濕強(qiáng)膠的干、濕強(qiáng)度對比，可見T653有較大的干強(qiáng)和相近的濕強(qiáng)。

圖10 T653與傳統(tǒng)濕強(qiáng)膠的粘接強(qiáng)度對比

圖11為離線抗反滲測試，考察衛(wèi)生用品離線后是否有膠滲出產(chǎn)生片與片之間的粘連或粘皮膚。與傳統(tǒng)的濕強(qiáng)膠相比，T653滲透力很小，幾乎無滲透。

圖11 離線抗反滲測試

圖12是在線抗反滲測試，考察衛(wèi)生用品在生產(chǎn)線上是否有膠滲出粘輥而導(dǎo)致停機(jī)。與傳統(tǒng)的濕強(qiáng)膠相比，T653滲透力很小，幾乎無滲透。

圖12 在線抗反滲測試

表4為T653與普通濕強(qiáng)膠的物理性能對比，可見T653具有良好的濕強(qiáng)和優(yōu)異的抗反滲性能。

表4 T653與普通濕強(qiáng)膠性能對比