紡熔纖維創(chuàng)新及其在一次性衛(wèi)生用品中的應(yīng)用

盛小壘 貝里國(guó)際集團(tuán)

一次性衛(wèi)生用品市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)著非織造布材料創(chuàng)新，如超薄、舒適、貼身、天然、環(huán)保等，非織造布材料創(chuàng)新趨勢(shì)也朝著低定量、蓬松柔軟、彈性、壓花打孔、天然原料、印刷圖案等方向發(fā)展。

從生產(chǎn)工藝流程來(lái)看，纖維準(zhǔn)備是幾乎所有非織造布生產(chǎn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，然后是成網(wǎng)、加固和后整理等等。從性能的角度來(lái)看，纖維是非織造布性能的基礎(chǔ)。從創(chuàng)新的角度來(lái)看，纖維是非織造布創(chuàng)新的源泉。總體來(lái)看，纖維是非織造布創(chuàng)新的起點(diǎn)和基礎(chǔ)。作為非織造布中產(chǎn)量最大、占比最高、增速最快的品種，紡熔非織造布使用聚合物直接紡絲成網(wǎng)，纖維的改變能直接反映在非織造布性能的優(yōu)化上，紡熔非織造布的纖維創(chuàng)新更高效，更靈活。

纖維的創(chuàng)新有很多維度，以下表1中是部分比較有代表性的方向。這些創(chuàng)新纖維除了在紡織品中的應(yīng)用之外，也可以和紡熔非織造布工藝結(jié)合起來(lái)，而且目前市場(chǎng)上已經(jīng)有量產(chǎn)化的產(chǎn)品。

表1 纖維創(chuàng)新方向

下面挑選部分紡熔非織造布纖維創(chuàng)新及在一次性衛(wèi)生用品中的應(yīng)用作簡(jiǎn)單介紹。

1 細(xì)旦纖維

圖1 不同設(shè)備平臺(tái)的纖維細(xì)旦化

對(duì)于細(xì)旦纖維，大家并不陌生。制造細(xì)旦纖維首要的是原材料，然后是熔體流道的優(yōu)化、冷卻和牽伸能力、更高的紡絲速度等等，其中最重要的是紡絲的穩(wěn)定性。圖2所示為不同旦數(shù)的纖維制成的非織造布的柔軟度，TSA 是 Emtec紙巾/非織造布柔軟度分析儀，TSA值越低，越柔軟。

圖2 細(xì)旦纖維非織造布柔軟度

細(xì)旦纖維非織造布的特點(diǎn)，首先是更加柔軟細(xì)膩的手感，其次是更好的布面均勻性和質(zhì)感，還有更高的強(qiáng)力，并且支持定量進(jìn)一步降低。這樣的紡粘布用于拉拉褲的腰圍，可以提高柔軟度，有更好的遮蔽性，邊封強(qiáng)度更好，同時(shí)腰圍可以更薄。除了拉拉褲的腰圍以外，另一個(gè)潛在的用途是隔邊材料，包括紙尿褲和拉拉褲。目前紙尿褲、拉拉褲的腰圍材料還是以SMS為主，中間的熔噴層提供阻隔性能。但是在紙尿褲產(chǎn)品設(shè)計(jì)升級(jí)過(guò)程中，大家都不可避免地遇到了一個(gè)問(wèn)題：阻隔性有了，但是SMS的柔軟度始終和SS存在一定差距。其中主要原因之一是SMS的熔噴層：熔噴層纖維細(xì)但是太過(guò)致密，柔軟度也就比不含熔噴層的紡粘差。如何進(jìn)一步提高隔邊的柔軟度，同時(shí)平衡阻隔性？細(xì)旦紡粘提供了一個(gè)解決方案。毫無(wú)疑問(wèn)，細(xì)旦紡粘非織造布的柔軟度比普通紡粘布好，比SMS材料更好，而且因?yàn)槔w維更細(xì)，阻隔性比普通紡粘非織造布有了進(jìn)一步的提高。目前在中國(guó)市場(chǎng)廣泛應(yīng)用的復(fù)合芯體中大都提高了SAP含量，超薄超吸收的同時(shí)對(duì)隔邊材料阻隔性要求有所降低，容許產(chǎn)品設(shè)計(jì)追求極致的柔軟性而適當(dāng)降低阻隔性，采用細(xì)旦紡粘材料。目前市場(chǎng)上有些紙尿褲品牌已經(jīng)量產(chǎn)化了，細(xì)旦纖維紡粘非織造布材料帶來(lái)的手感提升非常大。

2 扁平纖維

圖3 扁平纖維NuviBond?NuviSoft?

圖3是扁平纖維的俯視圖和截面圖，可以看到纖維的橫截面形狀不再是圓形的，而是扁平狀。扁平纖維制成的非織造布阻隔性更高，包括對(duì)空氣、液體的阻隔性。當(dāng)然也包括對(duì)固體顆粒的阻隔性，如SAP顆粒。同時(shí)，扁平纖維更加柔軟，用于隔邊材料，同時(shí)提高了阻隔性能和柔軟度。

圖4 13.5g/m2NuviSoft?扁平纖維和常規(guī)圓形纖維制成的SMS性能對(duì)比

圖4所示為扁平纖維和常規(guī)圓形纖維制成SMS隔邊材料性能對(duì)比，很明顯的看出，扁平纖維制成的SMS材料耐靜水壓更高，空氣透氣性較低，Handle-O-Meter測(cè)試值較低，也就是說(shuō)更柔軟。除了隔邊外，另一個(gè)潛在用途是芯體包裹層，可以在進(jìn)一步降低定量的同時(shí)保持或提升對(duì)SAP顆粒的阻隔性。額外的優(yōu)勢(shì)還有印刷，扁平纖維表面更加平整，印刷效果更好、色彩飽和度還原力更強(qiáng)、色牢度更高。有些拉拉褲產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要印刷圖案，扁平纖維制成的非織造布是一種新的解決方案。

圖5 扁平纖維與圓形纖維非織造布卷長(zhǎng)對(duì)比

在其他性能方面，兩者強(qiáng)力相當(dāng)，因?yàn)楸馄嚼w維材料更薄，成卷之后相同卷徑每卷的材料更長(zhǎng)，在倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存、物流運(yùn)輸?shù)确矫娑伎梢怨?jié)省空間。同時(shí)，上機(jī)之后換卷的頻次會(huì)大幅降低，廢品會(huì)更少。

3 自卷曲纖維

目前市場(chǎng)上大部分的紡粘非織造布的纖維都是平直的，而熱風(fēng)非織造布的纖維都是卷曲的，這一方面是為了成型加工的需要：在梳理過(guò)程中熱風(fēng)粘合之前為纖維網(wǎng)提供一定的抱合力；另外一方面，卷曲纖維做成非織造布有更好的蓬松度和柔軟性，更能契合衛(wèi)品行業(yè)的需求。

圖6 普通纖維和自卷曲纖維

目前，用于紡粘非織造布的自卷曲纖維解決方案有兩個(gè)：一個(gè)是偏皮芯結(jié)構(gòu)，一個(gè)是并列雙組分結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)形成纖維卷曲的原理是相似的：使用兩種組分，在紡絲、冷卻和牽伸過(guò)程中，兩種組分冷卻速度、結(jié)晶速度不一樣，引發(fā)不對(duì)稱(chēng)收縮而形成三維卷曲。貝里公司在廣東南海工廠的萊芬5平臺(tái)上整合了并列雙組分纖維功能，可以一步法生產(chǎn)細(xì)旦的自卷曲纖維非織造布。

圖7 AdvancedLoft?自卷曲纖維H-O-M性能示意圖

自卷曲纖維做成的非織造布比普通的紡粘布更厚，有著類(lèi)似于熱風(fēng)布的蓬松柔軟。另一個(gè)出乎意料的性能是在蓬松柔軟的同時(shí)更容易彎曲。這與熱風(fēng)布區(qū)別很大：熱風(fēng)布雖然蓬松柔軟，但是彎曲剛性卻比普通的紡粘布還要大。圖7為實(shí)驗(yàn)室H-O-M測(cè)試結(jié)果，三維自卷曲纖維紡粘布H-O-M比單組分纖維紡粘布和熱風(fēng)布都低。這說(shuō)明彎折的時(shí)候，需要的力更小，更輕柔。這種材料做成拉拉褲的腰圍時(shí)更加柔軟，貼膚性更好，消費(fèi)者測(cè)試中發(fā)現(xiàn)可以進(jìn)一步減少橡筋的勒痕。再就是厚實(shí)感，有人擔(dān)心材料厚了以后會(huì)影響透氣性，但是實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果剛好相反：相同定量的材料，采用卷曲纖維更加蓬松，纖維之間的空隙更大，空氣透氣性比普通紡粘布更好。

4 皮芯雙組分纖維

皮芯雙組分纖維比較常見(jiàn)，尤其是用在熱風(fēng)布上。其實(shí)紡粘布也可以采用皮芯結(jié)構(gòu)，可以是同心的，也可以是偏心的。皮芯雙組分纖維主要是把兩種不同性質(zhì)的材料組合在一起，利用各自的優(yōu)點(diǎn)。目前主流的是PP和PE雙組分，PP作芯層，提供強(qiáng)力，PE做外層，提供爽滑的手感和更低的粘合溫度。

圖8 皮芯雙組分纖維截面圖

PP/PE皮芯雙組分纖維制成的紡粘非織造布用于拉拉褲腰圍，側(cè)封的溫度更低，更柔軟。同時(shí)，無(wú)論是用熱合還是用超聲波粘合，效率更高。另外一個(gè)應(yīng)用是紙尿褲熱風(fēng)面層復(fù)合。現(xiàn)在高端的熱風(fēng)復(fù)合面層都使用了雙層結(jié)構(gòu)，上層體現(xiàn)性能、外觀和手感，下層提供強(qiáng)力和上機(jī)適應(yīng)性。

圖9 皮芯雙組分纖維摩擦系數(shù)COF示意圖

5 三葉型纖維

從圖10可以看出，三葉型纖維的截面不是圓形的，而是三葉型的。三葉型纖維紡粘布可以是單組分的，也可以是雙組分。

圖10 三葉型纖維截面圖

三葉型纖維紡粘布最大特點(diǎn)是蓬松。厚度增加了，但是厚度增加之后，非織造布不是更柔軟而是更硬挺，且比表面積更大。這個(gè)材料在一次性衛(wèi)生用品行業(yè)可以用于液體管理，如導(dǎo)流層：增加液體擴(kuò)散長(zhǎng)度，減少返滲，更加干爽。

圖11 三葉型纖維非織造布液體擴(kuò)散性能示意圖

6 貝里亞洲紡熔纖維創(chuàng)新解決方案

表2 創(chuàng)新纖維紡熔非織造布的應(yīng)用

2019年年底，貝里亞洲投資的萊芬5型生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)機(jī)試產(chǎn)，在最新的萊芬5平臺(tái)基礎(chǔ)上整合了并列雙組分和皮芯雙組分纖維創(chuàng)新技術(shù)，可以提供包括單組分、皮芯雙組分、并列雙組分自卷曲纖維的細(xì)旦紡粘布。纖維創(chuàng)新的同時(shí)，也結(jié)合了萊芬5平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)如更好的質(zhì)量、更少的熔點(diǎn)數(shù)量、更低的能源消耗、更高的能源效率，且系統(tǒng)更加智能。目前有三大類(lèi)產(chǎn)品：第一類(lèi)是并列自卷曲纖維非織造布，主要特點(diǎn)是蓬松柔軟，應(yīng)用在底膜和腰圍上，已經(jīng)量產(chǎn)。第二類(lèi)是皮芯雙組分，可用于底膜、腰圍、面層，以及面層的復(fù)合，還在探討中。第三類(lèi)是單組分，以細(xì)旦為主，除了底膜和腰圍之外，在隔邊材料上也做了一些嘗試。

纖維創(chuàng)新的步伐還在繼續(xù)，紡熔非織造布新材料必將進(jìn)一步促進(jìn)一次性衛(wèi)生用品的創(chuàng)新和發(fā)展。

Q&A問(wèn)答

1.貝里在天然材料的應(yīng)用方面有哪些解決方案？

答：貝里在天然材料及衛(wèi)材產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用典型的有：

a)天然纖維如木漿纖維、棉纖維的使用：如Berry在Spinlace/Apex中添加木漿纖維、熱風(fēng)布中添加一定比例的棉纖維；衛(wèi)生棉條使用有機(jī)棉吸收芯等；

b)天然來(lái)源聚合物的使用：生物基PE、聚乳酸PLA切片生產(chǎn)紡熔布、薄膜；或使用聚乳酸PLA纖維或粘膠纖維生產(chǎn)熱風(fēng)、化學(xué)粘合法非織造布等；

c)天然來(lái)源的添加劑使用：功能性處理油劑如親水、弱酸性等取自天然原料。

2.以上介紹的這幾種創(chuàng)新型纖維，在超聲波焊接的應(yīng)用方面表面如何？

答：超聲波焊接在衛(wèi)品行業(yè)中的應(yīng)用主要考慮3個(gè)因素：粘合強(qiáng)度、粘合效率、粘合后接縫處的柔軟度。雙組分自卷曲纖維和皮芯纖維可以使用兩種不同性質(zhì)的原料，一種原料提供低熔點(diǎn)、高粘合效率和粘合后的柔軟度，另一種原料提供高強(qiáng)度，在超聲波焊接方面比普通單組分產(chǎn)品有更好的表現(xiàn)。

3.細(xì)旦紡粘材料可以做到什么程度？0.6D？起毛程度如何？

答:細(xì)旦紡粘材料纖維可以做到1.0D以下甚至更低（如1.0D,0.9D,0.8D等）

起毛程度主要和粘合方式相關(guān)，細(xì)旦化的同時(shí)也可以保持好的起毛性能。

4.卷曲纖維是否更適合應(yīng)用在復(fù)合芯體中間的蓬松棉，吸水后可以鎖住SAP，減少SAP掉落，提高利用率？

答：是的。目前復(fù)合芯體中應(yīng)用的蓬松棉就是使用卷曲纖維，目前主要是卷曲短纖熱風(fēng)布，紡粘卷曲纖維非織造布在芯體中的應(yīng)用是一個(gè)開(kāi)發(fā)的方向。

5.為保持并列雙組分的蓬松度，同卷徑的卷長(zhǎng)是否接近于熱風(fēng)產(chǎn)品？

答：纖維或并列雙組分長(zhǎng)絲的蓬松度有很多等級(jí)，普通蓬松布的卷長(zhǎng)更長(zhǎng)，隨著蓬松度的增大，卷長(zhǎng)逐漸接近于熱風(fēng)布。

6.如何解決或者改善紡粘布包裹芯體時(shí)，回滲量高的問(wèn)題？

答：紡粘布作包裹層的吸收體，回滲量有高有低，不是都偏高；有的甚至比衛(wèi)生紙更好。回滲量的改善需要從材料和結(jié)構(gòu)綜合考慮，紡粘布包裹層要考慮的是親水油劑的上液量、種類(lèi)等；其他材料和結(jié)構(gòu)要考慮的是SAP的種類(lèi)、添加量、分布等等。