SAP在衛生用品中的創新發展

三宅浩司 日本觸媒

前言

高吸收性樹脂（SAP）可以吸收超出自身質量20～60倍的生理鹽水，在受壓狀態下依舊能保持吸水，且不易脫水。鑒于其特征，常被用于紙尿褲、衛生巾等衛生用品。

1 紙尿褲性能和SAP性能密切相關

在紙尿褲的實際使用過程中，追求的是表面干爽、穿著不漏尿、不會造成紅屁屁現象。為達到這樣的性能，作為開發過程中的評測項目，吸收量（如何多吸尿）、回滲量（吸收的尿不回滲）是關鍵指標。

SAP的性能與紙尿褲的性能有著密不可分的關系。紙尿褲的性能與SAP的保水性、受壓狀態下的吸水性、吸收速度密切相關。要獲得優秀的紙尿褲性能，正確評測SAP的性能顯得尤為重要。

2 衛材用SAP的評測方法

對于評測結果來說，使用合適的測試液體、遵循相關的標準很重要。例如：保水倍率CRC、加壓下吸收倍率AAP、吸收速度Vortex，都是基于ISO或JIS的相關標準進行測試的。

測試用液體為純水、生理鹽水、尿液。圖1所示為將著色的SAP投入不同測試液體2min后的情況。相比尿液，純水對于SAP的吸收有很大的不同，但生理鹽水與尿液較為接近。作為紙尿褲及SAP的評測液體，推薦使用生理鹽水。

● 保水倍率（CRC）

圖1 純水、生理鹽水、尿液對SAP的吸收情況

將SAP裝入非織造布制成的茶袋中并封口。放入生理鹽水中浸泡30min后取出，通過離心機脫水后，測定其保水量得出保水倍率，相關標準見表1中GB/T22875、NWSP241，以及ISO 17190 第6部分。

表1 相關標準中SAP保水倍率的測試方法

● 加壓下吸收倍率（AAP）

將SAP撒入圓筒，加上事先放置好砝碼的柱塞。將其放置在盛有生理鹽水的托盤上，吸液1h后測定吸液量得出加壓下吸收倍率。相關標準見表2中GB/T22875、NWSP242，以及ISO 17190 第7部分。測試分為低壓法（約2kPa）及高壓法（約5kPa），現在正在修訂中的ISO標準計劃增加高壓法測試。

表2 相關標準中SAP加壓下吸收倍率的測試方法

● 吸收速度（Vortex）

吸收速度測試采用日本產業標準JIS K7224中所規定的方法。測試方法和儀器條件如表3所示。

表3 日本產業標準JIS K7224中SAP吸收速度的測試方法

回顧一下市場中紙尿褲薄型化的發展情況?；谑褂眉埬蜓潟r的舒適性及節省空間、降低運輸成本等需求，紙尿褲逐漸向薄型化發展。薄型化，是通過提高吸收芯體中SAP添加量來實現的，如圖1。

圖1 1980—2019年市場上紙尿褲薄型化是通過提高SAP添加量實現的

2002—2019年的18年里，中國市場紙尿褲SAP的添加量逐年上升（圖2）。近年來，紙尿褲芯體結構發生了重大變化，新型的吸收芯體不使用絨毛漿，而使用大量SAP和非織造布材料（圖3）。

圖2 2002—2019年中國市場紙尿褲SAP的添加量

圖3 2002—2019年中國市場紙尿褲芯體結構的變化

紙尿褲的結構、原材料或者重視的性能發生變化時，所適用的SAP也會改變。要維持品質、提升競爭力，選用最適合的SAP是重中之重。

通過實際案例的研究發現（圖4），SAP添加量多的芯體在受壓變形后，對其液體擴散性能影響比較大。所以，應選擇添加量再多，即使受壓也不容易變形、且仍能保持良好吸收性能的SAP。只有使用加壓下吸收性能優秀的SAP，芯體才能具有優秀的吸收性能。

圖4 SAP添加量不同的芯體加壓后的變形情況

圖5為2017—2019年3年間中國市場暢銷的紙尿褲中SAP添加量與加壓下吸收量的關系圖，檢測方法為約5kPa的高壓法。可以看出，SAP添加量多的紙尿褲，在高壓法下的表現優異，因為其大多使用了加壓下吸收倍率優秀的SAP。

圖5 2017—2019年中國市場紙尿褲芯體SAP含量與加壓吸收量的關系

3 SAP的新技術

日本、中國甚至亞洲，消費者越來越重視清潔性及除臭性，所以對抗菌產品的需求趨于強勁。作為衛生用品，抗菌型紙尿褲及抗菌口罩已經在市場上銷售。抗菌洗手液、洗滌劑等產品也被大眾熟知。

抗菌的定義是什么？所謂抗菌，即抑制細菌的繁殖，特別是抑制產品表面的細菌繁殖，但是與殺菌卻全然不同（圖6）。

圖6 抗菌與殺菌效果示意圖

迄今為止，檢測抗菌性能的試驗方法有以下兩種：

● ISO 20743:2013 紡織品抗菌活性的測定

● ISO 22196:2007 塑料制品表面抗菌性能評價方法

這兩種方法都是以培養基為樣品接種的抗菌性檢測。然而，紙尿褲中的SAP需要吸收超出自身質量20～40倍的尿液，若使用ISO的檢測方法，在樣品中加入少量實驗液體的話，并不能以吸尿的狀態來進行抗菌性評測，所以上述方法并不適用于檢測SAP的抗菌性。我們開發了SAP的抗菌試驗方法，步驟如下：

● 將試驗樣品加入含有菌體的人工尿液中，36℃培養18h；

● 加入SCDLP培養基攪拌，提取出菌體；

● 將提取出的菌體加到另外的SCDLP培養基中；

● 最后用混釋平板培養法測定細菌數。

目前，我們正準備將這種測試方法納入日本JIS標準,之后計劃申請納入ISO標準。