婴儿内裤可视为多层非织造材料的吸收系统。在整个吸液过程中,尿液首先接触面层,并将尿液从面层输送到导流层,此时面层表面几乎没有吸液。输送到导流层的尿液,会因为导流层内的纤维之间蓬松且带有纵向排列的特性,迅速被吸收并且还能够沿婴儿内裤纵向扩散。尿液纵向均匀分布后,尿液继续向下传递到吸收芯层,使吸收芯层能有效吸收尿液。由SAP和绒毛浆组成的复合结构迅速吸收尿液并膨胀,锁住尿液,完成整个吸液过程。
第一个接触尿液的结构是整个吸液过程的开始。由于表面层多采用疏水纤维,其透水原理主要是通过纤维间的毛细管效应和水分子在水压下通过表层间隙。面层的透水性受非织造材料的纤维种类、厚度、结构紧密程度等影响。
导流层中的纤维主要沿材料垂直排列,纤维之间的间隙较大,能及时有效地吸收从面层输送的尿液。同时,导流层可临时储存局部尿液,并向纵向扩散,直至被吸收芯层吸收。
绒毛浆作为一种高吸水性纸浆,其吸收性与纸页横向纤维的毛细管效应呈正相关。在芯层中的吸收过程中绒毛浆必不可少,起到了类似输送管道的作用。由于尿液通常从面层流入某一区域的吸收芯层,往往导致吸收芯层的饱和,影响其他不达到吸收饱和状态的SAP的再吸收,因此需要在吸收芯层添加一定量的绒毛浆纤维来扩散尿液,使SAP能够充分吸收尿液。可见,提高吸收芯层的吸液能力并不意味着增加SAP含量即可,绒毛浆的性能、SAP/绒毛浆混合比以及纤维与纤维间的空隙度均会影响婴儿内裤的吸收性能。
吸收芯中的SAP是由聚丙烯酸钠聚合而成的交联聚合物。大分子链上的羧基与烷烃基和水分子发生作用。当SAP遇到水分子时,钠离子会迅速电离水解。随着内部正电荷数量的增加,大分子链之间的静电斥力增大,SAP原有的三维网络结构逐渐扩大,水分子进入SAP内部;此外,由于电荷守恒原理,SAP内部应保持电中性,因此电离Na+不会离SAP聚合物链上的COO太远。这种情况导致SAP内部离子浓度高,与外部渗透压大,使水分子更容易进入SAP;最后,随着网格的扩张,SAP三维网格结构的弹性收缩力逐渐增大,抵消了抗力和静电斥力,使SAP达到吸水平衡。
目前婴儿内裤的防漏底膜大多采用含有致孔剂CaCO3颗粒的透气微孔膜。经由水滴直径(≥20μm)与水蒸气分子直径(约0.4nm)具有的巨大差异,微孔膜充分利用了该特点,使微孔直径介于水滴直径与水蒸气分子直径之间,进而不仅能有效防水还同时具备透气的效果。
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