PP纺黏非织造布的亲水整理

1.东华大学纺织面料技术教育部重点实验室， 上海 201620；2.上海天坛助剂有限公司， 上海 201419

聚丙烯(PP)非织造布的产量每年都在稳定增长，而在各种PP非织造布中， 纺黏法已成为最重要的生产工艺。PP纺黏非织造布是由PP树脂切片熔融后从纺丝箱体的喷丝孔中挤出，经冷却牵伸成网， 再经过后道加固工序而形成的长丝纤维网[1]。PP纺黏非织造布不仅生产成本低，而且具有密度低、吸湿性小、强度高、伸长率大等特点，广泛应用于医疗卫生、家庭装饰、工业、农业等领域。其在用作卫生巾和尿布面层材料时，要求能够快速将体液传递到下面的吸收芯层，并尽量减小体液的返渗量，以保持与皮肤接触时的干爽和舒适性[2]，这就对PP纺黏非织造布的亲水性能提出了一定的要求。但PP为非极性分子结构，结晶度高，结构紧凑且分子中无亲水基团，因此如果PP纺黏非织造布不进行亲水整理，其将难以达到卫生巾和尿布面层材料的性能要求[3]。

亲水整理可以分为物理法和化学法2种方法[4]。其中，采用亲水剂进行表面整理这一物理法具有方法简单、成本低、效果好和应用广等优点，它可以在不改变纤维原有特性的前提下大幅提高纤网的亲水性，是目前卫生用品行业广泛采用的改性手段[5]。亲水整理剂含有一种既有亲水基团又有疏水基团的“两亲”分子，它的疏水基团通过范德华力被吸附于PP纤维表面，而亲水基团伸向空间，形成定向排列的吸附层，从而有效地改变了原有PP纤维表面的亲水性能[6]。目前国内外对涤纶织物亲水整理剂的研究较多[7-9]，而对适用于PP纺黏非织造布的亲水整理剂研究较少。

上海天坛助剂有限公司是一家历史悠久的专业助剂供应商，多年来为纺织、皮革、造纸、塑料、农药等行业提供专业助剂解决方案。本文采用该公司新开发的亲水整理剂，研究其对PP纺黏非织造布的亲水整理效果，以解决目前我国卫生巾和尿布面层非织造材料亲水整理剂多采用进口助剂的问题。

1 试验部分

1.1 试验材料

(1) 面密度为20 g/m2的PP纺黏非织造布，自购。

(2) 1～9号亲水整理剂，上海天坛助剂有限公司制造。

(3) 2种经过亲水整理的知名品牌PP纺黏非织造布，由PP纺黏非织造布生产厂家提供，分别标记为对比样1和对比样2。

1.2 试验设备

LP型气动小轧车，FA2004A型电子天平，YG814D型液体穿透仪，烘箱等。

1.3 整理工艺

分别配制1～9号亲水整理剂溶液，使其质量分数为0.23%，将PP纺黏非织造布放入整理剂溶液中，采用“一浸(5 min)一轧”工艺，然后烘干(温度为120 ℃，时间为10 min)，得到亲水整理样品。

1.4 测试方法

(1) 参照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》，测试样品的液体吸收性能。

(2) 采用YG814D型液体穿透仪，参照GB/T 24218.8—2010 《纺织品 非织造布试验方法 第8部分：液体穿透时间的测定(模拟尿液)》，测试样品的液体单次穿透时间。

(3) 采用YG814D型液体穿透仪，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》，测试样品的液体多次穿透时间。

(4) 参照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》，测试样品的返湿量。

2 试验结果与分析

2.1 不同亲水整理剂对PP纺黏非织造布液体吸收性能的影响

液体吸收性能主要由液体吸收量和液体吸收时间2个指标来衡量。液体吸收量反映了产品吸液的多少，液体吸收时间反映了产品吸液的快慢。在相同条件下，采用1～9号亲水整理剂对PP纺黏非织造布进行亲水整理，其液体吸收量和液体吸收时间测试结果见表1，其中对比样1和对比样2的液体吸收性能也一并列入。

表1 液体吸收性能测试结果

由表1可知，经1～9号亲水整理剂处理后的PP纺黏非织造布，其液体吸收量均大于2个对比样，说明经亲水整理剂处理后，PP纺黏非织造布的液体吸收量明显提升。但在液体吸收时间方面，除了1号亲水整理剂的效果与2种对比样相近外，其余亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布的吸液速度均小于2种对比样，说明1～9号亲水整理剂在吸液速度方面，与现有市场产品存在一定差距。

总的来说，经1、 3、 4、 9号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布的液体吸收量较高，其液体吸收时间也较短，说明其不仅吸液量大，而且吸液速度也较快，显示出优良的液体吸收性能。相对来说，2、 5、 6、 7、 8号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布的液体吸收性能较差。

2.2 不同亲水整理剂对PP纺黏非织造布液体单次穿透时间的影响

液体单次穿透时间能够直接反映作为卫生巾和尿布面层材料的PP纺黏非织造布透水性能好坏，其液体单次穿透时间越短，透液性能越好[10]，就越不易发生体液侧漏等问题。

经1～9号亲水整理剂处理后，PP纺黏非织造布的液体单次穿透时间见图1，其中10和11号分别为对比样1和对比样2。

图1 经不同亲水整理剂处理后PP纺黏非织造布的液体单次穿透时间

由图1可知：经1、 3、 7、 9号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布，其液体单次穿透时间短于2种对比样，说明其透水性能优于这2种对比样，其中9号 亲水整理剂的效果最好；经2、4、5、6、8号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布，其液体单次穿透时间长于2种对比样，说明其透水性能相对较差，其中5和6号亲水整理剂的效果最差。

2.3 不同亲水整理剂对PP纺黏非织造布液体多次穿透时间的影响

卫生巾和尿布一般要多次吸收体液以满足人们夜间使用的要求，而液体多次穿透时间是衡量这一使用要求的具体指标。一般来说，若试样的3次液体穿透时间总和小于20.00 s，表明试样是耐久亲水性非织造布，亲水整理剂在非织造布中的稳定性和耐迁移性较好[11]，可以满足多次吸收体液的使用要求。各亲水整理样品和对比样的液体多次穿透时间测试结果见表2。

表2 液体多次穿透时间测试结果

由表2可以看出，经1～9号亲水整理剂处理后，PP纺黏非织造布的液体单次穿透时间均随着穿透次数的增加而延长。这说明随着穿透次数的增加，PP纺黏非织造布上的部分亲水整理剂流失而进入吸液垫，PP纺黏非织造布上所结合的亲水基团减少，导致其透水性能降低，因此其液体单次穿透时间会随着穿透次数的增加而逐渐变长。

由表2还可以看出，11种样品的3次穿透时间总和均小于20.00 s，表明这些样品均是耐久亲水性非织造布。经3、 4、 7、 9号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布的第3次穿透时间均不超过3.00 s，明显小于2种对比样，表现出优异的多次透水性能。这说明3、 4、 7、9号4种亲水整理剂与PP纺黏非织造布纤维表面有更强的相互作用力，不易被水冲洗而流失。经3、 4、 7、 9号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布，用作卫生巾和尿布面层材料时具有较好的稳定性和耐迁移性。

2.4 不同亲水整理剂对PP纺黏非织造布返湿量的影响

反湿量体现了亲水整理后PP纺黏非织造布抵抗尿液重新回渗到皮肤上的能力。通常反湿量越小，抵抗尿液重新回渗到皮肤上的量越小，PP纺黏非织造布的干爽性能越好[12]。各亲水整理样品和对比样的返湿量测试结果见图2。

图2 经不同亲水整理剂处理后PP纺黏非织造布的返湿量

由图2可知：所有样品的返湿量均小于0.130 g，均满足尿布包覆材料对反湿量的标准要求；经1、 2、 3、 4、 5、 6、9 号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布，其返湿量小于2种对比样，说明其抵抗尿液重新回渗到皮肤上的能力优于2种对比样，其中6号亲水整理剂的效果最好；经7、8号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布抵抗尿液重新回渗到皮肤上的能力较差。

3 结论

为了拓展卫生巾和尿布面层亲水整理剂市场，形成具有自主知识产权的PP纺黏非织造布亲水整理剂配方体系，上海天坛助剂有限公司研制了9种亲水整理剂。采用标准方法对PP纺黏非织造布进行亲水整理，并将其与2种知名品牌亲水PP纺黏非织造布进行了性能对比：

(1) 1、 3、 4、 9号亲水整理剂可以显著提高PP纺黏非织造布的液体吸收量。

(2) 1、 3、 7、 9号亲水整理剂可以显著缩短PP纺黏非织造布的液体单次穿透时间。

(3) 经3、 4、 7、 9号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布的第3次液体穿透时间均不超过3.00 s，3次液体穿透时间总和均远小于20.00 s。

(4) 经1、 2、 3、 4、 5、 6、 9号亲水整理剂处理的PP纺黏非织造布的返湿量较小。

作为卫生巾和尿布面层材料，需要从液体吸收性能、液体单次穿透时间、液体多次穿透时间和返湿量等多个性能指标方面进行评价。总体来说，3和9号亲水整理剂的综合效果较好，其亲水整理后的PP纺黏非织造布除了液体吸收时间稍长之外，其他各项指标明显优于2种市售亲水PP纺黏非织造布。