超薄衛生用品芯層需要導流槽嗎？

Scott Smith Evonik Nutrition & Care GmbH

什么是導流槽？

導流槽是指吸收性衛生用品芯體中長而窄的縱向凹陷結構，中空或比芯體其他部位密度低，不含SAP，可以位于吸收芯層內部或者之上，經常連接面層和底層材料（在一些新型芯層結構中，口袋狀或其他凸起之間的部分不是傳統的導流槽）。

導流槽并不是新出現的結構，甚至在SAP之前就被應用于衛生用品芯層設計中，早期主要是在護墊中出現，通過壓花工藝制成。2010年之前，導流槽相關的技術進展和專利數量都比較少，2010年之后，隨著衛生用品超薄化的發展，導流槽相關專利和商業化應用的數量都有了較大的增長。

圖1 1975—2016年與導流槽相關的專利申請數量

圖2 歐洲和亞洲市場部分衛生用品導流槽設計

在衛生用品中加入導流槽有3個原因：

● 改善液體擴散性能。液體擴散始終是吸收性衛生用品性能的一個重要指標，隨著衛生用品越來越薄，絨毛漿用量大幅減少，如何實現良好的液體擴散也受到更多的重視。導流槽是解決這一問題的一個很好選擇，而且隨著吸收芯體吸液膨脹，導流槽會變得更加明顯，顯著提升縱向的液體擴散。理論上，導流槽可以帶來更快的吸液速度，更低的回滲和更好的芯層利用率。

● 提高舒適性。帶有導流槽的衛生用品在襠部會有清晰的折痕，吸液后下墜臃腫的情況有所緩解。

圖3 帶有導流槽的紙尿褲下墜臃腫情況有所緩解

● 另外，帶有導流槽的產品還提供了差異化的宣傳點，目前市場上有些產品的廣告語就突出了導流槽宣傳，有些還在面層上標出導流槽的輪廓，使消費者容易辨識。

但是，導流槽的結構也存在一些限制：阻礙了SAP吸液后的膨脹空間，特別是在襠部，可能會降低產品整體吸液量。

圖4 導流槽結構可能會降低整體吸液量

另外，導流槽中液體的流向受重力影響很大，可能會導致液體集中擴散至某一部分。以嬰兒紙尿褲為例，如果寶寶躺下，尿液很可能順著通道流向腰圍處，造成漏尿的潛在風險；如果處于站立姿勢，尿液則可能積聚在襠部。

圖5 導流槽中液體流向受重力的影響

吸收芯層性能對比測試

為了進一步驗證導流槽的優缺點，對帶有和不帶導流槽的紙尿褲芯體性能進行了對比測試。測試的紙尿褲樣品除了導流槽外，芯體其他結構相同。

圖6 吸液和保液能力測試結果

吸液和保液能力測試結果顯示，由于導流槽阻礙了芯體膨脹空間，不帶導流槽的產品最大吸液能力高出12%，保液能力高出6%。

圖7 仰臥和俯臥時最大吸液能力測試結果

圖8 回滲量測試結果（使用贏創KANGA弧形測試儀器）

通過模仿人體仰臥和俯臥時產品最大吸液能力的測試結果可知，不帶導流槽的產品在使用者處于仰臥時漏尿前吸液量高出25%，而俯臥時高21%。

兩種結構的芯層在弧形測試時回滲性能表現是相似的。

在吸收速度方面，第一次加液時，不帶導流槽的芯層吸收速度稍快，第二次加液兩種芯層吸收速度相當，第三次加液帶導流槽的芯層吸收速度明顯較快。這證明了吸收芯體越膨脹，導流槽功能越明顯，加速了液體吸收。

圖9 吸收速度測試結果（使用贏創KANGA弧形測試儀器）

圖10 液體擴散面積測試結果（使用贏創KANGA弧形測試儀器）

在液體擴散面積方面，帶導流槽的芯層在第一次加液時擴散面積較大，但是隨著加液次數增加，擴散面積的優勢逐漸消失。這主要是因為，多次吸液后，導流槽內液體流向受重力的影響較大，擴散范圍受到影響，相對集中。

如果采用平板測試，那么帶有導流槽的芯體在多次返滲、吸收速度和液體擴散性方面都具有更好的表現。第一次加液時，帶有導流槽的芯體吸收速度并沒有優勢，但是隨著芯體吸液膨脹，導流槽更加明顯，吸液速度也加快。

圖11 返滲量、吸液速度和液體擴散面積平板測試結果

通過測試實驗結果可知，帶有導流槽的芯體結構有優勢但也有局限，生產商在進行產品設計時，需要綜合考慮，盡量通過整體設計來達到性能平衡。

導流槽對SAP的要求

在設計吸收芯體時，需要選擇與整體結構要求相符的SAP，導流槽的加入改變了芯體對SAP性能的要求，但并不代表不再需要SAP具有透氣性或壓力下吸收性，這是因為：

● 導流槽只是芯體結構的一小部分，不能完全解決液體擴散問題，大部分液體仍要通過芯體內部擴散，液體必須能夠在吸收芯體內部流動。

● 液體在芯體中可以通過不受重力控制的芯吸和毛細管吸收，而導流槽內的液體流動完全受重力控制。

● 液體不能一直儲存在導流槽中，一旦進入芯體，就需要有別的材料將其吸收。

● 很多帶有導流槽的吸收芯體膨脹空間有限，膨脹后的芯體內部壓力增大，會導致更嚴重的凝膠阻塞。因此，SAP的透氣性和壓力下吸收性能非常重要。

另外，SAP的吸收速度對帶有導流槽的吸收芯體也至關重要。在導流槽中流動的液體必須迅速被芯層吸收并鎖住，如果SAP吸收速度太慢，可能導致漏液，或者液體受重力作用發生集聚。而SAP吸收速度太快，液體可能會被一小塊區域集中吸收（通常是襠部），芯體利用率降低。

因為不同產品吸收芯層的特點各有不同，對SAP的性能要求也就會不同，因此生產商需要與SAP供應商密切合作，選擇各項性能達到平衡的材料。

超薄芯體需要導流槽嗎？

吸收性衛生用品的超薄化趨勢在近年來越來越顯著，歐洲、中東和非洲地區紙尿褲產品芯層中的SAP含量從2001年的約30%增長到2018年的60%左右，無絨毛漿超薄吸收芯層的應用正在增加，導流槽可以幫助超薄衛生用品實現良好的液體擴散。

產品變薄是為了解決性能、原料、結構和環境等一系列問題，而導流槽只能幫助解決其中的一部分。在設計超薄產品時，還有其他一些選擇可以代替導流槽發揮作用，例如口袋式結構、更好/更厚的導流層，多層吸收芯層結構、改進復合工藝等。

結論

● 導流槽只是改善超薄芯層性能的一個選擇，還有很多其他有效的方法。

● 導流槽不是對產品的所有性能都有提升作用。

● 產品整體設計非常關鍵，可以充分利用各部分的優勢，并規避不利因素。

● SAP等原料的選擇必須能夠支持整體設計需求。不同超薄芯體結構對SAP的要求不同，只有選擇性能合適的SAP才能發揮整體結構的作用。