一次性卫生用品回渗性自动测试设备的研制*

1. 宁波出入境检验检疫局国家纺织服装检测重点实验室，浙江 宁波 315100；2. 北仑出入境检验检疫局，浙江 宁波 315800

一次性卫生用品也称吸收性用即弃产品，其英文名为“Absorbent Disposable Products”，包括卫生巾、卫生护垫、婴儿尿布、成人纸尿裤和其他成人失禁用品等。在中国，一次性卫生用品在改革开放后快速发展，各类产品从无到有，生产和消费均持续增长，市场渗透率不断上升。2015年，中国一次性卫生用品市场继续保持增长势头，各类产品的消费量都比2014年有较大增长(特别是婴儿纸尿裤、成人纸尿裤)，一次性卫生用品的市场规模(市场总销售额)达到约766.9 亿元，比2014年增长12.3%，各类卫生巾、卫生护垫、纸尿裤、成人失禁用品产量达到1 616.8亿片[1]。

回渗性主要指包括纸尿裤(片、垫)、卫生巾等一次性卫生用品吸收液体后，在一定压力下液体渗出的性能。一次性卫生用品的回渗性越好，其吸收液体后渗出的液体量就越少，使得人体皮肤在一次性卫生用品使用期间保持良好的干燥性，从而降低患皮肤病和滋生微生物的风险。

目前，回渗性的测试主要依据GB/T 28004—2011《纸尿裤(片、垫)》[2]，采用人工操作方式(简称“人工法”)进行。首先让测试样品吸收一定量的液体，然后以一定压力将已知质量的滤纸压在测试样品上一定时间，最后取下滤纸并称取其质量，滤纸增加的质量即为测试样品的回渗性测试结果。一般情况下，人工法完成一次测试的时间为30 min左右，测试过程中存在精确度不高、操作复杂、效率低下等问题。本文对回渗性自动测试设备的工作原理、基本结构及设备性能与参数等内容进行介绍，并通过试验验证其在一次性卫生用品回渗性测试中的准确性和有效性。

1 人工法测试原理

将测试样品放置在测试台面上，分两次添加相同体积的液体，静置一定时间后，添加标准质量的压块和已知质量(m0)的滤纸，一定时间后去除压块和滤纸，称取此时的滤纸质量(m1)，滤纸质量差(m1-m0)就是测试样品的回渗量。

2 回渗性自动测试设备

2.1 工作原理

回渗性自动测试设备通过称量纸尿裤等测试样品加液后加压前后的质量减少量，表征一次性卫生用品的回渗性。回渗性自动测试设备工作原理：

根据测试标准要求，采用根据PLC编辑的预设测试控制程序，对设备的各个组成部分进行控制。利用计量泵控制加液体积，机械手臂及标准压块完成自动加压，计时系统控制加液时间和间隔时间；具备通信功能的电子天平自动称量加液后测试样品在加压前与加压后的质量，并自动计算质量差，即为测试样品的回渗量。

2.2 基本结构

回渗性自动测试设备基本结构如图1所示，其硬件部分主要包括给液系统、加压称量系统和计时系统。

1—给液系统；2—加压称量系统；3—计时系统图1 回渗性自动测试设备基本结构示意

2.2.1 给液系统

给液系统由恒温储液箱、计量泵、流速控制器、加液管组成。其中，恒温储液箱用于储存液体，配有自动温控系统，可将待测液体加热并恒定在设定温度，以模拟人体温度；计量泵及流速控制器的作用是根据测试样品规格，控制加液体积总量和加液速度；加液管与计量泵相连，具备万向可调性，可保证液体恰当准确地添加到测试样品上。

2.2.2 加压称量系统

加压称量系统由加压系统和称量系统组成。加压系统主要包括标准压块和机械手臂(图2)。标准压块用于产生规定的压强，使液体能够回渗到滤纸上；机械手臂由气源驱动，根据预设测试控制程序的指令，自动完成在测试样品上放置标准压块，并在一定加压时间后自动取走标准压块的动作。称量系统主要由具有通信功能的电子天平组成，用于根据预设程序记录不同时间节点测试样品的质量，并自动计算质量差。

图2 加压系统示意

2.2.3 计时系统

计时系统主要由数字计时器组成，根据预设控制程序对加液时间、加液后静置时间、加压时间等时段进行计时，可自由设置各个时段的运行时间和间隔时间(精确至百毫秒)。

2.3 主要系统功能与参数

2.3.1 给液系统

给液系统具备自动编辑加液程序功能，可以编辑加液次数、每次加液体积(精度为0.5 mL)和加液间隔时间。此外，给液系统还具有温度控制功能，将液体温度控制在接近人体温度，符合一次性卫生用品的真实使用温度。

2.3.2 加压称量系统

根据标准测试要求，加压系统的标准压块直径为100 mm、质量为1.2 kg，用于产生1.5 kPa的压强。回渗性自动测试设备使用的标准压块经改进后可与滤纸形成一体化组合，实现标准压块与滤纸的同步添加和移除。称量系统的电子天平具备RS232通信端口，其可传输预设控制程序的指令和称量数据。

2.3.3 计时系统

计时系统的计时器能准确记录标准压块的下压时间及加液间隔时间(精度为0.01 s)，完成一次测试所需时间为11 min。

3 试验验证

3.1 目的与方法

为了验证回渗性自动测试设备的稳定性和回渗性测试结果的准确性，取相同批次的纸尿裤作为测试样品，分别采用回渗性自动测试设备(简称“设备法”)与人工法测试其回渗性。

试验步骤：依据GB/T 28004—2011《纸尿裤(片、垫)》中附录A.3.1的要求，分两次添加0.9%(质量分数)NaCl溶液，间隔时间5 min，静置5 min后迅速添加标准压块和已知质量的滤纸(直径110 mm)，加压1 min后取走标准压块和滤纸。

设备法采用回渗性自动测试设备，自动完成加液、称量、标准压块放置/移除、加压等操作，自动计算得到测试样品加液后加压前后的质量差值作为回渗性测试结果。

人工法采用天平称量加压前与加压后的滤纸质量，通过计算得到滤纸加压前后的质量差值作为回渗性测试结果。

分别选取两个品牌(A、B)的婴幼儿纸尿裤和成人纸尿裤各5件作为测试样品。婴幼儿纸尿裤每次加液体积为40.0 mL，成人纸尿裤每次加液体积为150.0 mL。

3.2 试验结果

测试样品共20件，分4组，每组各5件，分别用设备法与人工法测试回渗量(m1～m5)，测试结果见表1。

表1 设备法与人工法测试结果

从表1可以看到，在两种加液体积下，设备法和人工法的测试结果差异不大，最大偏差为0.36 g；设备法的精密度均小于10.0%，普遍优于人工法，完全能够满足测试要求。

另外，设备法完成一次测试所需时间为11 min，人工法完成一次测试所需时间为30 min左右，因此前者的测试效率较后者提高了近2倍，可大幅减少时间和人工成本。

4 结论

(1) 回渗性自动测试设备结构设计合理，在不同加液体积下，对比设备法与人工法的回渗性测试结果，两种方法的测试结果的偏差值均小于两种方法的测试结果的平均值的10%，结果准确可靠。

(2) 设备法的测试结果的精密度均小于10.0%，且普遍高于人工法。

(3) 设备法完成一次测试所需时间仅为11 min，人工法完成一次测试所需时间为30 min左右，因此设备法的测试效率较人工法可提高近2倍，其时间和人工成本大幅降低。