基于产品结构与材料的婴儿纸尿裤性能研究

徐海娟，方世晨，李欣欣，刘万军，3

（1.东华大学 产业用纺织品教育部工程研究中心，上海 201620；2.东华大学 纺织面料技术教育部重点实验室，上海 201620；3.上海纳米生物材料与再生医学工程技术研究中心，上海 201620）

纸尿裤，又称尿不湿，是婴幼儿在成长过程中常用的产品之一。随着社会经济的迅猛发展，父母的育儿理念不断发生改变，对婴儿纸尿裤也提出了更高、更好的要求[1]，纸尿裤性能成为了婴儿父母选购产品时重点关注的因素之一。虽然婴儿纸尿裤为育儿父母提供了极大便利，但婴儿长时间穿戴纸尿裤引发尿布疹等问题依然无法避免，严重影响着婴儿健康[2]。

尿布疹是婴儿最常见的皮肤疾病之一。据相关数据统计，2 岁以下儿童的尿布疹发病率约为36%[3]。随着婴儿纸尿裤产品的升级，严重尿布疹的发病率已从60%降至29%[4]。尿布疹产生的原因是婴儿在长期穿戴纸尿裤时，臀部形成了封闭的“皮肤—纸尿裤—环境”微气候，粪便中的细菌不断分解尿液，释放出尿酸、氨等物质，使整个环境处于碱性状态引起皮肤溃烂，进而形成尿布疹[2-3,5]。严重的尿布疹会引发多种疾病，影响婴儿的健康成长。此外，市场上的婴儿纸尿裤质量参差不齐，导致消费者无法很好地选择产品。因此，本研究测试分析了市场上4 款主流婴儿纸尿裤的应用性能，重点评价了婴儿纸尿裤的滑移性、回渗性和扩散性能，旨在为企业研发新产品提供新思路，为消费者选择心仪的纸尿裤提供参考。

1 国内现行纸尿裤标准及评价依据

以“纸尿裤”为关键词在国家标准全文公开系统上进行搜索，可以获取我国纸尿裤的现行标准。目前，我国婴儿纸尿裤所参照的国家标准有：GB/T 28004.1—2021《纸尿裤 第1 部分：婴儿纸尿裤》、GB/T 22875—2018《纸尿裤和卫生巾用高吸收性树脂》等。其中，GB/T 28004.1—2021 特别针对婴儿使用的纸尿裤，明确了婴儿纸尿裤产品使用的标准，对产品的回渗量、渗漏量、pH 值等性能提出了具体要求[6]。除了以上的标准之外，在实验室中测试婴儿纸尿裤性能时还会参考GB/T 24218.6—2010《纺织品 非织造布试验方法 第6 部分：吸收性的测定》、GB/T 24218.13—2010《纺织品 非织造布试验方法 第13 部分：液体多次穿透时间的测定》、GB/T 24218.14—2010 《纺织品 非织造布试验方法 第14 部分：包覆材料返湿量的测定》等。本文对婴儿纸尿裤的液体穿透时间、滑移量、回渗量等进行了测试，参考的国家标准主要包括GB/T 24218.13—2010、GB/T 28004.1—2021 等。

2 实验部分

2.1 实验样品及试剂

实验样品：实验所选用的4 款婴儿纸尿裤从淘宝网络购物平台购买，品牌名称及系列分别为花王（cloud thin 系列）、大王（维E 环贴系列）、优贝舒（自然优趣系列）和舒比奇（维E 敏感肌系列），产品型号均为S 型腰贴式纸尿裤，婴儿纸尿裤的基本信息见表1。

表1 所选婴儿纸尿裤的基本信息

实验试剂：本实验所需要的尿液试剂用生理盐水溶液模拟，浓度为0.9%（w/v）NaCl（纯度为99%）。稀便试剂用黏度相似的液体模拟，由于具体成分为企业机密，因此不予公布。蓝色食用色素购买自山东省，由FLEUR COULEUR 公司生产；滤纸直径为18cm、9cm，生产公司为辽宁抚顺皎洁有限公司。

2.2 实验方法

2.2.1 液体穿透时间测试

参照GB/T 24218.13—2010 《纺织品 非织造布试验方法 第13 部分：液体多次穿透时间的测定》，将5mL的0.9%NaCl 溶液匀速倒入YG814D 型液体穿透仪内，用电测法测量全部液体透过非织造布试样所需的时间，记录电子计时器上的时间。每个样品测试3 组数据，计算平均值。

2.2.2 滑移量测试

参照GB/T 28004—2011 《纸尿裤（片、垫）》，在夹角为25 °的斜面板下方放置无尘纸，并将婴儿纸尿裤固定在斜面板上，注入40mL 的0.9%NaCl 溶液或10mL的稀便试剂，经过一定时间后，测量吸收溶液或稀便试剂后无尘纸的质量。每个样品测试3 组数据，计算平均值。

2.2.3 回渗量测试

参照GB/T 28004.1—2021 《纸尿裤 第1 部分：婴儿纸尿裤》，将NaCl 溶液或稀便试剂倾倒在婴儿纸尿裤上，2min 后，测量在1.2kg 标准压块加压30s 后返回面层的液体量。其中，稀便测试每个样品注液1 次，注液量为10mL，尿液测试每个样品注液3 次，每次注液量为40mL，注液间隔为2min。每个样品测试3 组数据，计算平均值。

2.2.4 扩散性测试

扩散性测试包括测量尿液、稀便试剂在注液结束之后的扩散长度（MD 值）、扩散宽度（CD 值）以及扩散面积，在滑移量和回渗量测试结束后用ImageJ 软件定量分析视频截图。每个样品测试3 组数据，计算平均值。

3 实验结果与分析

3.1 婴儿纸尿裤的基本结构

婴儿纸尿裤是一个多层次、多结构、多材料的复杂吸收结构[7-9]。通常而言，婴儿纸尿裤由面层、导流层、吸收芯层和底膜从上至下依次排列构成，见图1（a）。其中，面层快速捕捉液体并向下输送，导流层将下渗的液体迅速向四周扩散，接着吸收芯层吸收并锁住大部分液体，最后由底膜作为保护屏障，防止尿液溢漏弄脏婴儿衣物[8,10]。为了获取纸尿裤的详细结构，本研究对所选4 款产品进行了拆解，分析了每层结构所用材料。如图1（b）～（e）所示，所选纸尿裤结构存在一定的差异。4 款纸尿裤均有面层、吸收芯层、底膜和底层结构，但是花王、优贝舒和舒比奇在面层和吸收芯层之间有一层纺粘布，而大王没有这一结构。在拆解过程中，发现该层纺粘布可以有效固定吸收芯层中的SAP 颗粒，防止其从芯层两端滑出。

图1 婴儿纸尿裤的基本结构

接着，本研究对所选纸尿裤的面层进行了分析。在这4 款纸尿裤中，所有面层均为热风粘合非织造布，但各面层的结构和图案存在差异，见图2（a）～（d），大王面层采用热轧工艺，面层表面可以清晰地看到热轧点结构，见图2（b），而花王、优贝舒和舒比奇纸尿裤的面层均有大网孔结构，见图2（a）、（c）、（d），大孔的直径分别为1.1mm、1.0mm 和0.6mm，见图2（e）。此外，花王和优贝舒的面层由6 个大孔形成正六边形图案，并且打孔工艺将中间的材料挤压形成了三维凸起结构，它们的面层上分别有4380 个和6804 个大孔；舒比奇面层由14 个大孔形成菱形图案，共有6612 个大孔，见图2（e）。本研究还对所选纸尿裤的面层进行了液体穿透时间测试，舒比奇产品的液体穿透时间最短，为8.73±0.38s，见图2（f），表明其面层的液体穿透性最强，这与舒比奇面层拥有较多的大孔相关。

图2 婴儿纸尿裤的面层、吸收芯层结构及性能

对于所选纸尿裤的吸收芯层而言，它们在结构和材料上各有不同。结构上，花王吸收芯层呈三明治形状，上下层为水刺布，中间层为热风布，芯层的左右两层还空余出了吸收通道，为吸液之后膨胀留出了空间。大王、舒比奇吸收芯层的最外层材料直接将芯层完全包裹，而优贝舒芯层的最外层除了包裹材料之外，还多了一层水刺布。材料上，大王的吸收芯层由绒毛浆和SAP 组成，且最外层包裹材料为无尘纸，而其余纸尿裤的吸收芯层由两层SAP 构成，中间由热风无纺布隔开，该层热风布结构蓬松，可以将SAP 呈网状分布，嵌在纤维之间。花王和优贝舒的最外层包裹材料为纺粘布，而舒比奇的最外层包裹材料为水刺布。此外，本研究还量化了所选婴儿纸尿裤的重量分布。结果表明，在所选纸尿裤中，吸收芯层所占比重最大，约为50%。花王产品的重量为13.70g，在4 种产品中重量最轻，而其余产品的重量相差不大。所选纸尿裤的底膜均为多孔PE 膜，在使用过程中起到了防止排泄物渗漏的作用。在底膜的下方还有一层热风非织造布，可提高纸尿裤与皮肤接触时的舒适性。

3.2 防侧漏性能

为了量化所选纸尿裤的防侧漏性能，本研究进行了尿液和稀便滑移测试。滑移性通过滑移量表征，滑移量是指定量液体流经婴儿纸尿裤表面时未被吸收而滑流掉的质量，可以反映出产品处于斜面状态时瞬间吸收排泄物的能力，滑移量越少则表明该纸尿裤出现侧漏情况的概率越小，其防侧漏性能越好。

3.2.1 尿液滑移量

所选4 款纸尿裤的尿液滑移量测试结果如图3（a）所示，由数据可知尿液滑移量在0～1.54±0.29g 之间。其中，优贝舒、舒比奇纸尿裤的尿液滑移量分别为0.56±0.08g、1.54±0.29g，而花王、大王纸尿裤的尿液滑移量为0g。上述性能差异与纸尿裤的尿液吸收和扩散性能密切相关，其中尿液在优贝舒、舒比奇纸尿裤上的尿液扩散面积仅有27.99±3.86cm2、39.86±1.44cm2，尿液滑落至底部的时间仅为0.32s、0.71s，表明其尿液吸收和扩散性能较差；而尿液在花王、大王纸尿裤上的扩散性较好，它们的扩散面积分别达到了93.75±9.08cm2、108.08±13.41cm2，且未发生尿液滑落，如图3（b）和（c）所示。

图3 尿液滑移量测试

3.2.2 稀便滑移量

对于稀便测试而言，所选纸尿裤的稀便滑移量在3.67±0.52g～6.28±0.42g 之间，测试结果见图4（a）。与尿液滑移量测试结果类似，花王纸尿裤的稀便滑移量也是所选产品中最少的，为3.67±0.52g。而舒比奇纸尿裤的尿液滑移量最高，但稀便滑移量仅有3.70±0.47g。此外，优贝舒纸尿裤的尿液滑移量中等，但稀便滑移量达到了6.28±0.42g，为所选产品的最大值，其稀便滑落时间最短，仅为0.94s，见图4（b），表明优贝舒纸尿裤的稀便吸收性能较差。值得注意的是，如图3（b）、图4（c）所示，稀便在纸尿裤上的扩散面积远远低于尿液，扩散面积在12.48±0.36cm2～20.42±2.69cm2之间，表明尿液和稀便在婴儿纸尿裤上的扩散机制有所不同，稀便基本不沿宽度方向扩散，而尿液可以扩散到纸尿裤的整个宽度。

图4 稀便滑移量测试

3.3 抗回渗性能

为了评估婴儿排尿后纸尿裤保持干爽的能力，本研究用尿液和稀便测试了所选产品的回渗性和扩散性。在测试过程中，尿液注射了3 次，每次40mL，稀便注射了1 次，每次10mL。回渗性通过回渗量表征，回渗量指婴儿纸尿裤吸水后在压力作用下液体返回表面的质量，是反映婴儿纸尿裤保持干爽能力的重要参数。回渗量越小表明在压力作用下纸尿裤附着在婴儿臀部上的排泄物越少，纸尿裤越干爽，尿布疹的发病率越低。扩散性是指纸尿裤在吸收排泄物之后在表面的扩散长度和面积，扩散性强的纸尿裤可以有效减少尿液在纸尿裤上的局部聚集，也可以降低纸尿裤的回渗量。

3.3.1 尿液回渗量

对于尿液测试而言，所选4 款纸尿裤的尿液回渗量在2.39±0.52g～3.31±0.47g 之间，见图5（a）。其中，吸收芯层采用绒毛浆、SAP 混合的大王纸尿裤回渗量最高，达到了3.31±0.47g，表明与绒毛浆相比，SAP 的锁水性更好。所选4 款婴儿纸尿裤的CD 值相似，而扩散面积和MD 值有明显差异。由图5（b）～（c）可知，所有测试样品的MD 值、CD 值、扩散面积从第1 次到第3 次注射均有增加。如图5（c）所示，在所有测试样品中，花王产品表现出最好的扩散性能，3 次注液均具有最大的扩散面积，分别为166.64±2.53cm2、207.89±0.43cm2、235.80±5.10cm2。由于花王产品具有良好的尿液扩散性能，所以其尿液回渗量最小，为2.39±0.52g。舒比奇、优贝舒纸尿裤的扩散性能次之，尿液回渗量分别为2.74±0.16g、2.82±0.19g。上述测试数据表明，婴儿纸尿裤的回渗量与产品的扩散性能、纸尿裤的锁水性能密切相关，出色的扩散性能和优异的锁水性能可以有效降低产品的回渗量，保持产品的干爽性。

图5 尿液回渗量测试

3.3.2 稀便回渗量

对于稀便测试而言，所选4 款纸尿裤的稀便回渗量在1.43± 0.01g～2.38±0.18g 之间，见图6（a）。其中大王纸尿裤稀便回渗量最低，花王、优贝舒纸尿裤次之，舒比奇纸尿裤最高。与尿液不同，稀便因黏度大，几乎无法在纸尿裤面层上扩散，见图6（b）～（c），所选纸尿裤的扩散面积在20.27± 0.59cm2～24.01±0.33cm2之间。花王产品的扩散面积最小，优贝舒产品的扩散面积最大，见图6（c），因此可以推测，稀便回渗量与稀便扩散面积无直接关系。在所选的纸尿裤中，舒比奇纸尿裤的稀便回渗量最多，达到了2.38±0.18g，其原因可能是面层网孔直径较小（0.6mm），无法很好地吸收稀便，同时其面层也缺少可以吸收稀便的三维凸点空间结构，因此增加了稀便回渗量。

图6 稀便回渗量测试

4 结语

本研究通过分析市场上4 款婴儿纸尿裤的结构与材料性能，重点从滑移性、回渗性和扩散性等角度评价分析了纸尿裤的应用性能。研究表明，婴儿纸尿裤的滑移量和回渗量与纸尿裤对排泄物的扩散性能有较大关系；纸尿裤面层的三维凸点结构或大网孔设计有利于快速吸收排泄物。在所选用的纸尿裤中，花王、大王产品的防尿液侧漏性能最好，尿液滑移量为0g，花王纸尿裤的稀便滑移量也最少，为3.67±0.52g。花王产品的尿液回渗量最小，为2.39±0.52g，在注液后保持干爽的效果最好。本研究有望为企业研发新品提供新思路，为消费者选择合适的纸尿裤提供参考。