Как гидрофильные волокна помогают в получении и распределении жидкости в гигиенических тканях?

В одноразовых гигиенических изделиях управление жидкостью — это гораздо больше, чем просто впитывание влаги. Подгузник, гигиеническая прокладка или изделие для взрослых при недержании должны быстро пропускать жидкость, отводить ее от поверхности, распределять по впитывающей структуре и удерживать там, где это необходимо.

Гидрофильные волокна помогают в этом процессе, улучшая взаимодействие жидкости с поверхностью волокон. При правильном выборе и включении в нетканую структуру они могут помочь жидкости смачивать материал и проходить через его взаимосвязанные поры.

Однако сама по себе гидрофильность не определяет эффективность готового гигиенического изделия. Тип волокна, обработка поверхности, структура полотна, размер пор, метод скрепления и конструкция нижележащих впитывающих слоев — все это влияет на конечный результат. Исследования верхних слоев гигиенических изделий и нетканых структур также подчеркивают важность баланса между быстрым проникновением жидкости и низким повторным намоканием. 

Для производителей гигиенических нетканых материалов понимание этой взаимосвязи имеет важное значение при выборе волокон, разработке слоев для захвата и распределения, а также при устранении проблем с управлением жидкостью.

В этом руководстве объясняется, как работают гидрофильные волокна, где они используются, какие показатели эффективности важны и как покупатели могут оценить волокнистые материалы перед оптовой закупкой.

Гидрофильные волокна — это волокна, поверхности которых легче смачиваются водой или другими совместимыми водными жидкостями.

Термин «гидрофильный» описывает взаимодействие между жидкостью и поверхностью материала. Он не означает автоматически, что волокно может поглощать большое количество жидкости в свою структуру.

Например, обычный полиэстер имеет относительно гидрофобную поверхность. Гидрофильное полиэфирное штапельное волокно может быть произведено или обработано для улучшения смачиваемости поверхности, позволяя жидкости легче контактировать и растекаться по поверхности волокна.

В зависимости от конструкции изделия гидрофильность может быть достигнута за счет финишной обработки поверхности, более прочной обработки поверхности или соответствующей модификации полимера. Правильный подход зависит от предполагаемого применения и производственного процесса.

Гидрофильные волокна могут рассматриваться для:

• Слои для захвата и распределения (ADL).

• Выбранные нетканые гигиенические структуры.

• Компоненты подгузников и гигиенических прокладок.

• Изделия для взрослых при недержании и впитывающие прокладки.

• Влажные салфетки и другие нетканые материалы, контактирующие с жидкостью, где волокно совместимо с рецептурой и процессом.

Ключ к успеху — выбрать волокно, которое поддерживает требования к управлению жидкостью для конкретного слоя, а не предполагать, что самый гидрофильный материал всегда будет работать лучше всего.

Эти три термина связаны, но описывают разные функции. Путаница между ними может привести к неправильному выбору волокна.

Захват жидкости описывает, как быстро жидкость проникает в материал или проходит через слой после нанесения на поверхность.

Например, в верхнем слое подгузника жидкость должна проходить через контактный с кожей слой и достигать нижележащей структуры. Медленный захват может привести к тому, что жидкость будет оставаться на поверхности дольше.

Гидрофильная обработка может улучшить начальное смачивание и помочь жидкости проникнуть в подходящее нетканое полотно. Тем не менее, фактическое время захвата также зависит от структуры пор полотна, его толщины, поверхностной плотности и свойств тестовой жидкости.

Распределение жидкости описывает, как жидкость распространяется по материалу, часто перемещаясь как в боковом направлении, так и по толщине нетканой структуры.

Слой для захвата и распределения предназначен для того, чтобы помочь отвести поступающую жидкость от первоначальной области удара и более эффективно использовать впитывающий сердечник.

Если жидкость остается сконцентрированной в одной небольшой области, эта область может быть насыщена, в то время как другие участки впитывающего сердечника остаются недоиспользованными. Правильное распределение может помочь уменьшить эту неравномерную нагрузку.

Удержание жидкости описывает, насколько эффективно жидкость остается в впитывающей структуре при соответствующих условиях.

Гидрофильные волокна могут помочь жидкости проникать и перемещаться по структуре, но они не обязательно обеспечивают высокую удерживающую способность. Удержание зависит от впитывающего материала, капиллярной структуры, сжатия, свойств жидкости и общей конструкции изделия.

Например, суперабсорбирующие полимеры выполняют иную функцию, чем гидрофильные транспортные волокна во многих гигиенических конструкциях.

Таким образом, хорошо спроектированное гигиеническое изделие нуждается в правильном балансе захвата, распределения и удержания, а не просто в максимально возможной гидрофильности.

Гидрофильные волокна поддерживают движение жидкости посредством нескольких связанных механизмов.

Когда жидкость контактирует с поверхностью волокна, ее способность растекаться частично зависит от химии поверхности и поверхностного натяжения жидкости.

Подходящая гидрофильная отделка может облегчить смачивание поверхности полиэфирного волокна. Вместо того чтобы сопротивляться контакту с водой, обработанная поверхность может позволить жидкости растекаться более свободно.

Это особенно полезно, когда нетканая структура должна быстро принимать жидкость и передавать ее в нижележащий слой.

Результат зависит от конкретной обработки и совместимости жидкости с поверхностью волокна. Не следует автоматически предполагать, что обработка, разработанная для одной жидкости или применения, будет одинаково хорошо работать с другой.

Нетканый материал содержит взаимосвязанные пространства между волокнами. Как только жидкость смачивает волокна, капиллярные силы могут помочь ей перемещаться по этим пространствам.

На движение влияют несколько факторов:

• Смачиваемость поверхности волокна.

• Размер пор и распределение пор по размерам.

• Диаметр и расположение волокон.

• Толщина и плотность полотна.

• Вязкость и поверхностное натяжение жидкости.

• Степень сжатия в готовом изделии.

Меньшие поры могут создавать более сильное капиллярное давление при подходящих условиях смачивания, но они также могут увеличивать сопротивление потоку. Большие поры могут обеспечивать более легкий поток, но обеспечивают другое капиллярное поведение.

Следовательно, простое увеличение плотности нетканого материала или выбор более тонкого волокна не гарантирует более быстрой транспортировки жидкости. Необходимо учитывать всю структуру.

В многослойном гигиеническом изделии верхний слой, слой для захвата и распределения, а также впитывающий сердечник работают вместе.

Верхний слой помогает жидкости проникать в изделие. Слой для захвата и распределения помогает передавать и распределять ее. Затем впитывающий сердечник удерживает жидкость в соответствии с составом материала и структурой.

Гидрофильные волокна могут поддерживать процесс переноса, когда их смачивающие свойства совместимы с соседними слоями.

Плохо подобранная комбинация может создать узкое место: жидкость может быстро проникать в верхний слой, но слишком медленно перемещаться в следующий слой или неравномерно распределяться по впитывающей структуре.

По этой причине выбор волокна следует оценивать как часть готовой многослойной системы, а не изолированно.

Различные гигиенические слои имеют разные приоритеты по производительности. Наиболее подходящее волокно зависит от функции слоя и метода производства.

Не каждое применение требует одинаковой степени или типа гидрофильности. Например, от верхнего слоя обычно ожидается, что он будет пропускать жидкость, ограничивая количество, возвращающееся на поверхность. Слой для захвата и распределения выполняет другую роль: он должен помогать перемещать жидкость во впитывающую структуру.

Следовательно, одна и та же спецификация волокна может давать разные результаты при использовании в разных слоях или нетканых конструкциях.

Полипропилен широко используется в гигиенических нетканых материалах, включая верхние слои. Поскольку необработанный полипропилен относительно гидрофобен, для улучшения смачиваемости может использоваться обработка поверхности.

Выбор зависит от предполагаемого слоя, производственного процесса, требований к мягкости и целей управления жидкостью.

Гидрофильные полиэфирные штапельные волокна могут рассматриваться для выбранных нетканых структур, где физические свойства полиэстера и улучшенное смачивание полезны.

Соответствующая марка зависит от тонкости волокна, длины резки, финишной обработки поверхности, процесса формирования полотна, метода скрепления и требуемой производительности готового изделия.

Гидрофильная отделка может улучшить начальное смачивание, но долговечность эффекта зависит от обработки и условий обработки. Не следует предполагать, что каждая марка гидрофильного полиэстера подходит для каждого гигиенического процесса.

Бикомпонентные волокна сочетают два полимерных компонента в одном волокне. В подходящих конструкциях гигиенических нетканых материалов бикомпонентные волокна могут обеспечивать функциональность термического скрепления и помогать создавать стабильное, пористое полотно.

Их основная функция скрепления должна отличаться от гидрофильности поверхности волокна. Бикомпонентное волокно не является автоматически гидрофильным только потому, что оно предназначено для гигиенических применений.

Комбинация полимеров, финишная обработка поверхности, условия скрепления и конструкция полотна должны выбираться совместно.

Некоторые конструкции нетканых материалов используют смеси волокон с различными свойствами для балансировки транспортировки жидкости, прочности полотна, объема, мягкости и эффективности скрепления.

Правильная смесь зависит от производственного процесса и требований готового изделия. Ее следует проверять посредством испытаний материалов и производственных испытаний, а не выбирать только по названию волокна.

Гидрофильность важна, но это лишь часть уравнения производительности.

Тип и постоянство обработки поверхности влияют на начальное смачивание. Неподходящая или непостоянная отделка может привести к переменному проникновению жидкости между образцами или производственными партиями.

Для применений, требующих долговечной гидрофильности, производительность следует проверять после соответствующих условий производства, хранения или использования.

Тонкость волокна и длина резки влияют на то, как волокна образуют полотно, и на создаваемую между ними сеть пор.

Более тонкие волокна могут создавать больше контактов между волокнами и изменять размеры пор. Более короткие или длинные волокна могут влиять на формирование полотна, ориентацию волокон и структурную однородность.

Однако универсально оптимальной тонкости или длины резки для каждого гигиенического нетканого материала не существует. Цель зависит от конфигурации линии и функции готового слоя.

Поверхностная плотность и толщина влияют на количество присутствующего материала и структуру, через которую должна проходить жидкость.

Более толстое, более открытое полотно может обеспечить полезное пространство для движения жидкости, в то время как другая структура пор может быть лучше приспособлена для контролируемого капиллярного транспорта. Сжатие также может изменять сеть пор во время использования продукта.

Правильная конструкция — это та, которая соответствует требуемым показателям захвата, распределения и повторного намокания при соответствующих условиях испытаний.

Кардочесание, воздушное скрепление, гидросплетение и другие процессы производства нетканых материалов создают различные расположения и структуры волокон.

Условия скрепления могут влиять на целостность полотна, объем, структуру пор и поведение обработки поверхности. Волокно, которое хорошо работает в одном процессе, может потребовать дальнейшей оценки в другом.

Гигиенические изделия могут получать более одной дозы жидкости. Поэтому только начальная производительность захвата может быть недостаточной для характеристики материала.

Тестирование многократных доз помогает выявить, продолжает ли структура эффективно принимать жидкость после первого применения.

ISO 9073-13:2023 определяет метод испытаний на время прохождения жидкости при многократном дозировании с использованием имитации мочи. Он предназначен для сравнительных испытаний и контроля качества нетканых покровных материалов; сам по себе он не воспроизводит все условия, с которыми сталкивается готовое изделие. 

Для поставщиков волокон, переработчиков нетканых материалов и производителей гигиенических изделий наиболее полезный метод оценки сочетает проверку на уровне волокна с испытаниями готового полотна и готового изделия.

Перед заказом образцов определите предполагаемое применение и согласуйте соответствующие параметры, такие как:

• Тип полимера и марка волокна.

• Тонкость волокна и длина резки.

• Тип гидрофильной обработки, где применимо.

• Требования к термическому или другому скреплению.

• Совместимость с процессом.

• Требуемая документация по качеству.

Это позволяет избежать сравнения материалов с разными предполагаемыми функциями.

Первоначальные испытания на смачивание могут помочь определить, контактирует ли жидкость с материалом должным образом.

Однако простой тест с каплей является лишь предварительным инструментом скрининга. Он не может заменить стандартизированный тест или установить производительность полного гигиенического изделия.

Время прохождения жидкости измеряет, сколько времени требуется определенному количеству жидкости, чтобы пройти через образец нетканого материала в заданных условиях испытаний.

Это полезно для сравнения покровных материалов и проверки соответствия материала согласованному целевому показателю.

Для применений с многократным дозированием рассмотрите метод, такой как ISO 9073-13:2023, где это применимо к требованиям продукта и клиента.

Тестирование повторного намокания исследует, сколько жидкости возвращается к поверхности при определенной процедуре нагрузки.

Верхний слой, который обеспечивает быстрое проникновение жидкости, но допускает чрезмерное возвращение жидкости, может не обеспечить желаемую сухость поверхности.

Метод испытаний должен соответствовать материалу и применению. ISO 9073-14:2023 описывает влажность покровного материала с использованием имитации мочи в заданных лабораторных условиях. 

Один образец волокна не может продемонстрировать, насколько эффективно жидкость будет распределяться по многослойному продукту.

Если распределение является ключевым требованием, оцените соответствующий нетканый слой или готовую конструкцию. Проверьте, распределяется ли жидкость по предполагаемой области и эффективно ли используется впитывающий сердечник.

Лабораторные испытания должны сопровождаться испытаниями на предполагаемой производственной линии.

Контролируйте формирование полотна, скрепление, стабильность линии, дефекты материала и производительность готового изделия. Это помогает выявить проблемы, которые лабораторный тест на смачивание может не обнаружить.

Важно: Результаты следует сравнивать только при условии согласованности условий испытаний, жидкости, кондиционирования образца, нагрузки и процедуры измерения.

Эти симптомы могут иметь множество причин. Устранение неполадок следует начинать с контролируемых испытаний, а не предполагать, что каждая проблема с управлением жидкостью вызвана недостаточной гидрофильностью.

При покупке гидрофильных волокон для гигиенических нетканых материалов покупатели должны оценивать не только название продукта или заявленную цену.

Надежный поставщик должен быть в состоянии обсудить предполагаемое применение, объяснить доступные спецификации волокна, уточнить соответствующую обработку поверхности и поддержать оценку образцов в соответствии с согласованными требованиями.

Рассмотрите эти вопросы при сравнении поставщиков:

1. Может ли поставщик подтвердить тонкость волокна, длину резки, тип полимера и другие согласованные спецификации?

2. Соответствует ли гидрофильная обработка предполагаемому процессу и цели управления жидкостью?

3. Может ли поставщик предоставить соответствующие технические данные и документацию по качеству для точной марки?

4. Четко ли определены постоянство партии и процедуры контроля качества?

5. Можно ли оценить материал с помощью образцов и производственных испытаний перед оптовой закупкой?

6. Четко ли определены сроки поставки, упаковка, требования к отгрузке и процедуры рассмотрения претензий по качеству?

Для международных покупателей также полезно подтвердить условия упаковки, хранения и отгрузки, чтобы материал прибыл в пригодном состоянии для оценки и обработки.

Лучший поставщик — это не обязательно тот, кто предлагает самую низкую цену или самое сильное заявление о гидрофильности. Это тот, чей материал последовательно соответствует требованиям клиента и надежно работает в предполагаемом производственном процессе.

Их основная функция — улучшить смачивание жидкостью и поддержать движение жидкости по подходящим нетканым структурам. Степень улучшения зависит от поверхности волокна, структуры полотна, обработки и предполагаемого применения.

Не обязательно. Гидрофильность описывает, насколько легко смачивается поверхность. Общее поглощение и удержание жидкости также зависят от структуры материала, сети пор, впитывающих компонентов и условий испытаний.

Выбранные гидрофильные полиэфирные штапельные волокна могут подходить для определенных конструкций подгузников или гигиенических нетканых материалов, в зависимости от конструкции и процесса. Пригодность должна быть подтверждена техническими спецификациями, испытаниями и производственными испытаниями.

Захват описывает, как жидкость проникает в слой или проходит через него. Распределение описывает, как жидкость распределяется по структуре после проникновения. Обе функции важны, но они не взаимозаменяемы.

Повторное намокание измеряет жидкость, которая возвращается к поверхности при определенных условиях. Чрезмерное повторное намокание может подорвать желаемую сухость поверхности, даже если начальное проникновение жидкости быстрое.

Не обязательно. Долговечность зависит от химии обработки, марки волокна, условий производства, хранения и предполагаемого использования. Для моющихся или других требовательных применений производительность следует проверять после соответствующего воздействия или условий обработки.

Не автоматически. Гидрофильные волокна в основном помогают при смачивании и транспортировке жидкости, в то время как суперабсорбирующие полимеры предназначены для удержания значительного количества жидкости. Они выполняют разные функции и могут использоваться вместе в структуре продукта.

В зависимости от применения полезные тесты могут включать время прохождения жидкости при первом и многократном дозировании, повторное намокание, распределение жидкости, проверку спецификаций волокна, однородность полотна, эффективность скрепления и испытания готового изделия. План испытаний должен отражать фактические требования к производительности клиента.

Гидрофильные волокна помогают гигиеническим нетканым материалам управлять жидкостью, улучшая смачивание поверхности и поддерживая движение по сети волокон. Их ценность наиболее очевидна, когда поверхность волокна, структура полотна и окружающие впитывающие слои спроектированы для совместной работы.

Для производителей подгузников, гигиенических прокладок, изделий для взрослых при недержании и других гигиенических материалов цель состоит не просто в выборе волокна с высокой гидрофильностью. Она заключается в достижении требуемой комбинации быстрого захвата, эффективного распределения, приемлемого повторного намокания, стабильной переработки и надежной производительности готового изделия.

Перед оптовой закупкой подтвердите спецификацию волокна, протестируйте материал в контролируемых условиях и проверьте его в предполагаемой нетканой структуре.

Ищете гидрофильное полиэфирное штапельное волокно или другие волокнистые материалы для гигиенических нетканых материалов? BZY Fiber может обсудить ваше целевое применение, спецификации волокна и требования к оценке, чтобы помочь определить подходящий материал для отбора проб и технической оценки.