一次性衛生用品回滲性自動測試設備的研制*

1. 寧波出入境檢驗檢疫局國家紡織服裝檢測重點實驗室，浙江 寧波 315100；2. 北侖出入境檢驗檢疫局，浙江 寧波 315800

一次性衛生用品也稱吸收性用即棄產品，其英文名為“Absorbent Disposable Products”，包括衛生巾、衛生護墊、嬰兒尿布、成人紙尿褲和其他成人失禁用品等。在中國，一次性衛生用品在改革開放后快速發展，各類產品從無到有，生產和消費均持續增長，市場滲透率不斷上升。2015年，中國一次性衛生用品市場繼續保持增長勢頭，各類產品的消費量都比2014年有較大增長(特別是嬰兒紙尿褲、成人紙尿褲)，一次性衛生用品的市場規模(市場總銷售額)達到約766.9 億元，比2014年增長12.3%，各類衛生巾、衛生護墊、紙尿褲、成人失禁用品產量達到1 616.8億片[1]。

回滲性主要指包括紙尿褲(片、墊)、衛生巾等一次性衛生用品吸收液體后，在一定壓力下液體滲出的性能。一次性衛生用品的回滲性越好，其吸收液體后滲出的液體量就越少，使得人體皮膚在一次性衛生用品使用期間保持良好的干燥性，從而降低患皮膚病和滋生微生物的風險。

目前，回滲性的測試主要依據GB/T 28004—2011《紙尿褲(片、墊)》[2]，采用人工操作方式(簡稱“人工法”)進行。首先讓測試樣品吸收一定量的液體，然后以一定壓力將已知質量的濾紙壓在測試樣品上一定時間，最后取下濾紙并稱取其質量，濾紙增加的質量即為測試樣品的回滲性測試結果。一般情況下，人工法完成一次測試的時間為30 min左右，測試過程中存在精確度不高、操作復雜、效率低下等問題。本文對回滲性自動測試設備的工作原理、基本結構及設備性能與參數等內容進行介紹，并通過試驗驗證其在一次性衛生用品回滲性測試中的準確性和有效性。

1 人工法測試原理

將測試樣品放置在測試臺面上，分兩次添加相同體積的液體，靜置一定時間后，添加標準質量的壓塊和已知質量(m0)的濾紙，一定時間后去除壓塊和濾紙，稱取此時的濾紙質量(m1)，濾紙質量差(m1-m0)就是測試樣品的回滲量。

2 回滲性自動測試設備

2.1 工作原理

回滲性自動測試設備通過稱量紙尿褲等測試樣品加液后加壓前后的質量減少量，表征一次性衛生用品的回滲性。回滲性自動測試設備工作原理：

根據測試標準要求，采用根據PLC編輯的預設測試控制程序，對設備的各個組成部分進行控制。利用計量泵控制加液體積，機械手臂及標準壓塊完成自動加壓，計時系統控制加液時間和間隔時間；具備通信功能的電子天平自動稱量加液后測試樣品在加壓前與加壓后的質量，并自動計算質量差，即為測試樣品的回滲量。

2.2 基本結構

回滲性自動測試設備基本結構如圖1所示，其硬件部分主要包括給液系統、加壓稱量系統和計時系統。

1—給液系統；2—加壓稱量系統；3—計時系統圖1 回滲性自動測試設備基本結構示意

2.2.1 給液系統

給液系統由恒溫儲液箱、計量泵、流速控制器、加液管組成。其中，恒溫儲液箱用于儲存液體，配有自動溫控系統，可將待測液體加熱并恒定在設定溫度，以模擬人體溫度；計量泵及流速控制器的作用是根據測試樣品規格，控制加液體積總量和加液速度；加液管與計量泵相連，具備萬向可調性，可保證液體恰當準確地添加到測試樣品上。

2.2.2 加壓稱量系統

加壓稱量系統由加壓系統和稱量系統組成。加壓系統主要包括標準壓塊和機械手臂(圖2)。標準壓塊用于產生規定的壓強，使液體能夠回滲到濾紙上；機械手臂由氣源驅動，根據預設測試控制程序的指令，自動完成在測試樣品上放置標準壓塊，并在一定加壓時間后自動取走標準壓塊的動作。稱量系統主要由具有通信功能的電子天平組成，用于根據預設程序記錄不同時間節點測試樣品的質量，并自動計算質量差。

圖2 加壓系統示意

2.2.3 計時系統

計時系統主要由數字計時器組成，根據預設控制程序對加液時間、加液后靜置時間、加壓時間等時段進行計時，可自由設置各個時段的運行時間和間隔時間(精確至百毫秒)。

2.3 主要系統功能與參數

2.3.1 給液系統

給液系統具備自動編輯加液程序功能，可以編輯加液次數、每次加液體積(精度為0.5 mL)和加液間隔時間。此外，給液系統還具有溫度控制功能，將液體溫度控制在接近人體溫度，符合一次性衛生用品的真實使用溫度。

2.3.2 加壓稱量系統

根據標準測試要求，加壓系統的標準壓塊直徑為100 mm、質量為1.2 kg，用于產生1.5 kPa的壓強。回滲性自動測試設備使用的標準壓塊經改進后可與濾紙形成一體化組合，實現標準壓塊與濾紙的同步添加和移除。稱量系統的電子天平具備RS232通信端口，其可傳輸預設控制程序的指令和稱量數據。

2.3.3 計時系統

計時系統的計時器能準確記錄標準壓塊的下壓時間及加液間隔時間(精度為0.01 s)，完成一次測試所需時間為11 min。

3 試驗驗證

3.1 目的與方法

為了驗證回滲性自動測試設備的穩定性和回滲性測試結果的準確性，取相同批次的紙尿褲作為測試樣品，分別采用回滲性自動測試設備(簡稱“設備法”)與人工法測試其回滲性。

試驗步驟：依據GB/T 28004—2011《紙尿褲(片、墊)》中附錄A.3.1的要求，分兩次添加0.9%(質量分數)NaCl溶液，間隔時間5 min，靜置5 min后迅速添加標準壓塊和已知質量的濾紙(直徑110 mm)，加壓1 min后取走標準壓塊和濾紙。

設備法采用回滲性自動測試設備，自動完成加液、稱量、標準壓塊放置/移除、加壓等操作，自動計算得到測試樣品加液后加壓前后的質量差值作為回滲性測試結果。

人工法采用天平稱量加壓前與加壓后的濾紙質量，通過計算得到濾紙加壓前后的質量差值作為回滲性測試結果。

分別選取兩個品牌(A、B)的嬰幼兒紙尿褲和成人紙尿褲各5件作為測試樣品。嬰幼兒紙尿褲每次加液體積為40.0 mL，成人紙尿褲每次加液體積為150.0 mL。

3.2 試驗結果

測試樣品共20件，分4組，每組各5件，分別用設備法與人工法測試回滲量(m1～m5)，測試結果見表1。

表1 設備法與人工法測試結果

從表1可以看到，在兩種加液體積下，設備法和人工法的測試結果差異不大，最大偏差為0.36 g；設備法的精密度均小于10.0%，普遍優于人工法，完全能夠滿足測試要求。

另外，設備法完成一次測試所需時間為11 min，人工法完成一次測試所需時間為30 min左右，因此前者的測試效率較后者提高了近2倍，可大幅減少時間和人工成本。

4 結論

(1) 回滲性自動測試設備結構設計合理，在不同加液體積下，對比設備法與人工法的回滲性測試結果，兩種方法的測試結果的偏差值均小于兩種方法的測試結果的平均值的10%，結果準確可靠。

(2) 設備法的測試結果的精密度均小于10.0%，且普遍高于人工法。

(3) 設備法完成一次測試所需時間僅為11 min，人工法完成一次測試所需時間為30 min左右，因此設備法的測試效率較人工法可提高近2倍，其時間和人工成本大幅降低。