CN1217787A - 评定一次性吸湿构件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对一次性吸湿构件10的液体控制能力进行评定的方法。该方法使用的材料110的吸水性能与人类皮肤非常相近。该材料的功能不是基于毛细管输运水分原理,而是包含一种可膨胀但不可溶解的薄膜材料作为其基本要素。这种材料110可以以蛋白质、对羟苯基甘氨酸、脯氨酸、四羟基脯氨酸、天然糖、甘油、山梨醇、胶原蛋白为基础。一种包括有胶原蛋白的材料是特别优选的材料。为了模拟婴儿的重量,在吸湿构件10上可以加上载荷16。

Description

评定一次性吸湿构件的方法

本发明涉及对一次性吸湿构件的液体控制能力进行评定的方法。特别是，本发明涉及特别适用于这种评定工作的材料。

诸如尿布、失禁者用品、卫生巾、训练内裤等此类的一次性吸湿用品在本领域内是公知的。

人们为了对这些用品是否会弄湿外衣(泄漏)以及是否会弄湿穿着者的皮肤或因此而使皮肤状态不良这些性能进行评定已经作出了很大的努力。

为了评定穿着者的皮肤的状态，最外层皮肤即角质层的水分含量是至关重要的。有许多报告都涉及到如何在实际条件下评价这些用品。

Elsner等人在CRC出版社1994年出版的“皮肤生物工程：水和角质层”中对有关这方面的方法给以广泛的综述，其中最切合的为测量皮肤水分蒸发的“透过表皮的水损失”(常缩写为TEWL)方法；以及使用CORNEOMETER或NOVA或其它仪器来测量与水分含量密切相关的电参数，如皮肤的电容、电阻或电导的方法。有的还进一步使用普通的化学分析工具，如IR或NMR光谱或磁共振成像，然而到目前为止这些方法也没有得到广泛的应用。

实际条件下试验方法的共同点为直接对吸湿用品穿着者的皮肤状态进行评定，穿着者或是经受着实际穿着载荷，或是人工加载，例如在一段时间内戴在试验者的前臂上。

在吸湿用品的研制工作中用所有以上这些方法来对吸湿用品作比较是很麻烦的。除了需要参试者做大量的工作以外，由于参试的个人都有其独特的因子，诸如对某些如温度、相对湿度等环境条件有不同的反应，这使得试验结果的变异度增大。为了得到有意义的数据，必须增加参试的人数，而这又要增加工作量。

因此，为了寻求在可重复又易于实施的试验室条件下对吸湿用品及吸湿构件进行评估的方法，人们已经作出了有效的努力。这些方法基本上都是以标准的液体吸收滤纸来代替人的皮肤。这些方法实质上都基于“毛细管再湿润”原理，方法是先在试样上加一定数量的如人造尿液那样的试验液体。隔一定的时间，如等到达到平衡以后且最好在一定的压力之下，将作为“皮肤替代品”的吸收滤纸放到已加载的构件表面上，并在一定的压强下持续一定时间。吸收滤纸的空隙率、基重或吸收率等参数是很明确规定的。由于滤纸中微孔的毛细管吸收能力，它很容易将试片表面上存在的水分(即未被诸如超吸湿材料或比吸收滤纸中的微孔更小的微孔束缚住的自由水分)吸走，而滤纸所增加的重量即为吸湿用品“再湿润”性能的量度。

此试验程序也可以与别的液体控制能力评估规则联合在一起，例如“吸收后再湿润试验”一文。该文表明在联合规则的第一部分中对试片的液体吸收性能进行考察，而试验的第二部分则进行再湿润评定。

大量的这类试验已被公开地描述，如Guidotti等人的WO93/02188；Mullane的EP-A-0329974；Kobayashi的EP-A-0278601；Hanson的EP-A-0539703等。

Lask等人在EP-B-0312919中提出了评定这类用品的性能的另一种途径，即将例如吸湿用品的表面水分与光束的反射和散射相关起来。

然而，先进的吸湿芯设计使得产品“越来越干”。要在“好产品”与“更好的产品”之间进行鉴别，这对于常规的方法来说即使不是不可能的，也是存在很大的困难。而对这类用品的实际条件下的测定结果及用户评定结果都仍清楚地表明，有必要更进一步地区分不同的产品或不同的设计的好坏，以便更进一步地改进这类用品的性能，特别是减轻皮肤水化。

另外，近来的研究表明，不但是毛细管输液作用使液体从承载物回到穿着者皮肤，从而影响皮肤的状态，而且诸如出汗等其它因素在闭塞的条件下也能对皮肤的状态具有很大的负面影响。

因此，本发明的一个目的是提供一种更好的方法，以便在可重复的试验室条件下来鉴别高性能吸湿用品。

本发明的更进一步的目的是提供这样一种方法，它不但考虑到毛细管输液的情况，还考虑到诸如闭塞条件下出汗时那样的其它水分输运机理。

本发明提供了特别适用的材料，该材料与合适的试验规则结合起来可明显地改善对吸湿用品的鉴别能力。

本发明涉及吸湿构件的一种评定方法，该方法使用一种具有接近于人类皮肤的水分吸收性能的材料。该材料的功能不是基于毛细管输运水分原理，而是包含一种可膨胀但不可溶解的，最好是薄膜形式的材料作为其基本要素。这种材料可以以蛋白质、甘氨酸、脯氨酸、四羟基脯氨酸、天然糖、甘油、山梨醇(sorbit)、胶原蛋白为基础。特别优选的是一种如同医学上用作伤口覆盖或用作食品包装的包含有胶原蛋白的薄膜材料。这种材料使吸湿用品得到有效的鉴别，特别是在对吸收材料及待评定的吸湿构件优化的试验规则中采用了这种材料时。

本发明所提供的方法比实际条件下试验的好处在于试验是在标准条件下进行的，因此非常迅速。该方法与采用传统试验规则的多孔的湿润试验材料相比的好处在于它不使用与实际情况不符的毛细管材料。(这种吸收材料通常为一种特殊类型的滤纸，该滤纸可将液体从吸湿用品的微孔中输运到湿润试验吸收材料的微孔中)。

图1为根据优选试验规则的用于评定婴儿尿布的皮肤水化性能的试验设备简图。

图2为评定婴儿尿布液体吸收性能的试验设备简图。

本发明涉及适用于评定吸湿用品对人类皮肤水化状态影响的新方法的材料。本发明的目的在于提供供可靠的试验室试验用的材料。这种试验室试验既没有实际条件下试验的负面效果，也没有那种只考虑到表面自由水分毛细管输运的试验室试验的负面效果。

本发明的材料的关键要素在于不存在疏松结构，可是却以与人类皮肤相似的机理而具有吸收水分的能力。这是由于使用的是“可水化”材料。这种材料一方面具有吸收水分能力，另一方面即使在平衡饱和状态时还保持其通常的薄膜状结构而不散裂或因弄湿而成为液状。这种材料中水分的吸收是由水化机理控制的，也就是说，与疏松结构和/或纤维结构中的机理相反，液体向本发明的吸收材料的输运不是靠所述微孔的毛细管输运作用，而是靠向吸收材料分子基体内的直接扩散，以及该材料中控制水分吸收的氢键键合机理。

通过与例如纤维结构膨胀的对比就应明白这个机理。尽管纤维素纤维也呈现出一定程度的膨胀，并也在一定程度上具有将液体通过氢键键合在纤维内部的能力，但其吸收水分的主要机理是将液体保持在空隙的空间内，即纤维间的微孔内。可是，本发明的材料即使采用的是纤维形式的，液体的吸收主要是吸收纤维本身，而不是吸入包括纤维和纤维空隙的结构的微孔中。

呈现液体吸收能力的材料大体上为蛋白质、脯氨酸、四羟基脯氨酸、天然糖、甘油、山梨醇(sorbit)，而特别优选的材料为胶原蛋白。

胶原蛋白基本上是以天然物质为基础的材料，它的制造过程是从牛皮切片开始的。最好的材料为部分改性的不可溶的胶原蛋白薄膜。这种用于医学上如作为伤口覆盖用的薄膜材料的制造过程公布在授予NATURIN GmbH,Germany的WO94/04201上。被授予人同时也是这种材料的供应商。含有胶原蛋白的薄膜材料的其它应用为食品工业中用作火腿肠的可食用肠衣。

这些薄膜的最佳实施例为NATURIN制造并销售的代号为“COFFI”的“胶原蛋白食品薄膜”。这种压有花纹的薄膜的基重约为28克/平方米。这种材料的水分含量准确控制为约12％(重量比)。该薄膜材料含有这些水分时是柔软的，而且易于操作处理。薄膜在进一步的干燥后就开始变脆。当与水分相接触时，不管是液态的还是气态的，材料均开始变得更软并且膨胀，直到水分含量增至初始重量的150％时达到平衡。

已经发现，这种材料如果在合适的试验规则中使用时便是模拟人类皮肤的水分吸收行为的优秀的皮肤复制品。

显然，试验规则必须根据评估对象而作调整。用于评估婴儿尿布的试验规则与用于成人失禁者用品或经期用品的试验规则应当是不同的。

在所有这些情况下，条件都应当是不同的，胶原材料自身的重量应当允许在相应吸湿用品实际载荷条件下增加到平衡水分含量的50％左右。对下面的例子中所安排的任何试验参数进行调整，这对于本领域的专业人员来说是简单不过的。

下面的例子是婴儿尿布的评估程序。更具体地说是广泛分布的MAXI/MAXI PLUS尺码(即适用于重量从约8kg至约18kg的婴儿)的尿布的评估程序。

概述

所有的试验在22+/-2℃和相对湿度为35+/-15％条件下进行。

试验中所用的人造尿液为公知的Jayco SynUrine，可从宾夕法尼亚州的Jayco Pharmaceuticals Company of Camp Hill买到。该人造尿液的配方为KCL2.0克/升；Na₂SO₄ 2.0克/升；(NH₄)H₂PO₄ 0.85克/升；(NH₄)HPO₄ 0.15克/升；CaCl₂ 0.19克/升；MgCl₂ 0.23克/升。所有这些化学品皆为试剂级。该人造尿液为PH值在6.0到6.4范围内。

吸收试验

参照图2，采用泵(7500-00型，美国芝加哥Cole Parmer Instruments.供货)将75毫升的人造尿液从离样品表面5厘米的高度以15毫升/秒的流率喷到样品表面上，对吸湿构件10加载。吸收尿液的时间用计时器记录。尿液的喷灌为每5分钟一次，喷灌的时间间隔准确地为5秒钟，直到吸湿用品充分地加载。现有的试验数据是在四次加载后得出的。

试验样品包括一个芯、一个顶片和一个底片。试样摊平后放置在一个有机玻璃盒(图中仅示出其底部12)里面的一块泡沫平台11上。一块有机玻璃板13放置在试样的顶面上。在有机玻璃板13的大致为中央的地方有一个直径为5厘米的孔，圆筒14安装并粘接在该孔上。人造尿液通过圆筒14导向试样。板的底面上装有电极15，电极15与吸湿构件10的表面相接触，并与计时器相连。在板的顶面上放置有重物16以模拟例如一个婴儿的重量。在本试验中使用的压强典型地为50克/平方厘米(0.7psi)。

试验液体导入圆筒14后，典型的情况下会堆积在吸湿构件的顶上，因而在电极之间形成通路，并启动了计时器。当吸湿构件将一次喷灌的尿液吸收完时，电极之间的通路断开，计时器停止。

吸收速率的定义为单位时间(秒)内所吸收的喷灌体积(毫升)。对进入试样内的每次喷灌都算出吸收速率。本发明特别感兴趣的是四次喷灌的第一次和最后一次。

该试验主要设计用于评定吸湿量大约从300毫升到400毫升的产品。如果要对吸湿量与此有显著差别的产品进行评估，那么每次喷灌的液体体积的设置值应该适当调整到理论吸湿量的20％左右，并应记录下偏差值。

吸收后胶原蛋白再湿润方法(参照图3)

开始进行试验之前，把从德国Weinhein的NATURIN GmbH买来的代号为COFFI、基重约28克/平方米的胶原蛋白薄膜用试片切割器切成直径为90毫米的薄片，并在按前文规定的环境条件下的试验室中放置至少12小时进行平衡(所有有关胶原薄膜的处理操作都要用镊子)。

等上述吸收试验的最后一次喷灌吸收完后至少过5分钟(但不超过6分钟)撤去盖板和重物，并将试样320小心地放在试验桌上。

将4片已经切割好并与环境达到平衡的胶原蛋白材料310以至少1毫克的精度称重，然后将其置放在吸湿用品加载区的中央，并盖上直径为90毫米，厚约20毫米的有机玻璃平板330。再小心地将一重量为15千克的重物340压在中央处。过30分钟(正负2秒)后再一次小心地撤去重物和有机玻璃平板，并重新称量胶原蛋白薄膜的重量。

胶原蛋白薄膜所吸收的水分以克来表示的数值便是皮肤水化值。

作为对比的毛细管再湿润试验

该对比试验按下面的程序执行。

该试验也是在吸收试验后10分钟(正负5秒)时进行的，但使用10片由英国Hollinsworth & Vose供货的代号为MEDIUM WHITE W/S，基重为220克/平方米的吸墨水纸，并切割成20厘米×10厘米大小。这些滤纸在与环境平衡好并预先称重好后放置在试样的加载区中央。在滤纸的上面小心地放一张聚乙烯薄膜，再盖上带有一层厚1厘米，基重为500克/平方米的软泡沫板的有机玻璃板，板的尺寸为18厘米×6厘米。有机玻璃板上还带有一个环形重物，总重为4860克。这样的状态保持15秒钟。

这些吸墨水纸的重量增加值便是再湿润值。

尿布的使用后评估

将尿布分发给用户，由婴儿使用一整夜。清晨时在熟练的评定人员的监督下取走尿布，并由评定人员按照NOVAMETER使用说明书所述在婴儿们的生殖器部位进行NOVAMETER测试。

另外还要求父母们对婴儿生殖器部位的干燥程度按照四级评定制作出评判。

为了更进一步地以实例来证实本发明的好处，对不同的婴儿尿布样品以上文提到过的各种试验规则作了试验。

样品1，为欧洲Procter&Gamble出售的商品PAMPERS Baby DryMaxi/MAXI PLUS尺码。

样品2，为欧洲Kimberly-Clark出售的商品HUGGIES FLEXIFIT。

样品3，除以下几点外其它同样品1：

第一，用作吸收/分散层的材料为化学处理强化纤维素(CS)，美国Weyerhaenser公司供货，商品代号“CMC”。该层的基重增加了一倍，由约295克/平方米增加到590克/平方米。

第二，在顶片与所述化学处理强化纤维素层之间增加了一层附加吸收层，材料为北美洲FIBERTECH供货的高蓬松度化学粘合无纺织物，代号为6852。这是一种涤纶(PET)纤维织物，基重为42克/平方米。

第三，位于化学处理强化纤维素材料下面的储存芯所使用的纤维素材料的数量由每块衬垫20克增加到40克。

第四，该储存芯中的超吸湿材料的数量由每块衬垫约10克增加到约30克。超吸湿材料为德国Stockhausen GmbH供货，商品名称为FAVOR SXM。

结果如下：样品1    样品2    样品3胶原蛋白试验载荷区再湿润[μg]   152      50       146滤纸再湿润

        [g]     0.4      0.35     0.43整夜穿着NOVAMETER试验参试婴儿数          43       21       20生殖器区[-]         540      366      548母亲对皮肤状态的评定参试婴儿个数        21       21       20

干燥％          61       63       55

稍潮％          29       37       30

潮％            10       0        15

湿％            0        0        0

由该试验结果可见，样品1与3之间的差别用普通的试验方法来鉴别，充其量也只是一个指向性的差别，而应用本发明方法可以成为基于统计基础上的显著性差别。从婴儿穿着试验结果可看到，样品2的性能有显著改进，这个改进在本发明的试验结果中得到了很好的反映，但在普通试验方法中却没有。

Claims (5)

1、一种用来对一次性吸湿构件的液体控制能力进行评定的方法，吸湿构件的性能是通过在构件中加载试验液体后释放到吸收材料上的液体数量来评定的，其特征在于：

所述吸收材料包含有在水中可膨胀并且不可溶解的材料；以及液体输运进入吸收材料是受水化机理控制的。

2、如权利要求1所述的方法，其中所述的可膨胀且不可溶解的吸收材料是选自蛋白质、对羟苯基甘氨酸、脯氨酸、四羟基脯氨酸、天然糖、甘油、山梨醇、胶原蛋白。

3、如权利要求2所述的方法，其中所述吸收材料是胶原蛋白。

4、如权利要求1至3中所述的方法，其中水分吸收材料是薄膜形式的。

5、如权利要求1至4中所述的方法，包括以下步骤：采用液体给吸湿用品加载；将所述水分吸收材料放在吸湿用品上，在至少34.5克/平方厘米(0.5Psi)的压强作用下放置至少20秒；监测所述材料所吸收的水分。

Images