HelixTM可持續交聯纖維在衛生用品芯體中的應用

楊陽 國際紙業

多年來，絨毛漿一直被用于衛生用品的吸收芯體、干法紙和擦拭巾等其他非織造布產品。同時，絨毛漿本身也在不斷創新，逐步提高纖維性能，滿足消費者的需求。例如，減少異味、保護皮膚健康、改善消費者體驗、改進加工/生產流程等。其中，交聯纖維將基于纖維素的創新提升到一個新的水平，具有出色的吸收性和液體管理能力，提高了絨毛漿的蓬松度和抗壓性。圖1所示為標準南方松絨毛漿纖維和交聯的南方松絨毛漿纖維形態對比。

圖1 標準南方松絨毛漿纖維和交聯的南方松絨毛漿纖維形態對比

交聯纖維是通過機械和化學方法永久地改變纖維結構而獲得的，內部發生交聯反應的纖維即使在完全潤濕時也能保持彎曲，維持“線圈”形態，具有三維特性，不同于通常的平直結構。Helix?纖維是國際紙業開發的創新交聯纖維，有助于改 進吸收性衛生用品的性能，如，可使吸收速度提升55%，縮短液體入滲時間；改善產品30度傾斜放置時的液體擴散性能，使液體向上的擴散距離提升30%，明顯減少產品漏液的風險。另外，Helix?纖維是100%可再生的、來源于負責任管理森林的天然纖維，具有可持續性。

1 HelixTM纖維的關鍵特性

Helix?纖維的優點體現在以下4個關鍵特性：親水性、剛度、保水性/溶脹性和可持續性。這4個特性為吸收性產品的創新提供了幫助。

● 親水性

木漿是天然的親水性材料，而且Helix?纖維表面添加了“親水”官能團，其親水性更強。水滴與材料的接觸角可以用來表示材料的親水性，接觸角越小表示親水性越好，接觸角越大表示親水性越差（圖2）。普通纖維素纖維的接觸角為10°～30°，而Helix?纖維的接觸角可以接近0°，所以親水性更好，吸收性大幅提升。

圖2 水滴與材料表面的接觸角

● 剛度

纖維素纖維天然柔軟，在潮濕時會塌陷，但可以通過增強它的剛度來改善其在干、濕狀態下的性能。Helix?纖維經過永久性改性，卷曲的3D結構可以形成許多空隙和通路，利于液體的擴散和吸收。

圖3所示為兩個壓縮的圓墊，分別是普通絨毛漿和Helix?絨毛漿，普通絨毛漿大多可以吸收40mL液體，而Helix?絨毛漿的吸液量可為普通絨毛漿的3倍。

圖3 普通絨毛漿與Helix?絨毛漿吸液能力對比

● 保水性/溶脹性

纖維吸水后會溶脹，溶脹程度取決于保水性。普通絨毛漿纖維吸水后，具有比Helix?高得多的保水值，但是溶脹后影響液體的再次吸收。圖4是兩種類型的意大利面，用來比擬纖維吸水后的溶脹狀態。左側的代表普通的絨毛漿，吸水后溶脹，纖維會聚在一起，從而使中間的孔隙減少，再次加液時液體較難通過。右側的螺旋狀意大利面代表Helix?纖維，液體不會大量進入其細胞壁，Helix?纖維不會大幅溶脹，纖維間的空隙仍然保留，使液體可以自由擴散，在吸收芯體中得到更好的分布。

圖4 兩種類型的意大利面比擬纖維吸水后的溶脹狀態

● 可持續性

在吸收性產品中使用可持續性的天然材料是一種趨勢，尤其是實施限塑令的地區不斷增多，使這種趨勢更加明顯，纖維素纖維將在這方面發揮重要作用。與普通絨毛漿相似，Helix?是由地球上豐富的可再生資源制成，人工種植林是一種具有顯著潛力的自然氣候解決方案，具有水過濾、空氣清潔和碳固定等生態系統效益。

2 利用HelixTM纖維改進產品設計

絨毛漿是傳統芯體常用的材料，其在濕態下比較致密，可提高液體擴散速度并固定SAP。同時絨毛漿使產品更柔軟，膨脹后還可以暫時儲存液體。

與普通絨毛漿相比，Helix?具有如下優點：

● 在濕態下抗壓縮：有利于管理初始液體攝入以減少早期泄漏，更多的孔隙空間可以提高液體吸收容量；

● 傾斜時的吸收能力更強，能夠抵抗重力影響；

● 可以提高芯體利用率；

● 提高入滲速度。

Helix?在液體管控方面提供了額外的價值，可用于產品中多個不同的位置。以導流層為例，使用Helix?絨毛漿的導流層液體擴散性能優于普通絨毛漿導流層和非織造布導流層。

圖5 3種導流層液體擴散效果對比

用兩款含有和不含有Helix?絨毛漿導流層的紙尿褲進行對比試驗。兩次分別加液85mL。由圖6可知，第2次加液后，含Helix?的紙尿褲液體入滲時間明顯縮短。

圖6 含有和不含Helix?的紙尿褲吸液時間對比

3 用于吸收芯體的高性能復合材料

具有如此獨特性能的Helix?應該有更多的創新應用，我們開發了高性能的卷材，即Helix?復合材料。

● 復合芯體

將這種天然纖維制成的新型材料用于復合芯體，可減少芯體的層數，同時顯著提高芯體性能，如圖7所示，出色的入滲和液體管理能力、提高芯體利用率、實現潛在的原材料減量，包括減少塑料材料的應用。

圖7 Helix?復合材料用于復合芯體顯著提升性能

● 簡單芯體

用Helix?復合材料包裹SAP可制成簡單芯體（圖8），與普通紙尿褲相比，使用這種簡單芯體的紙尿褲性能顯著提升。尤其是3次加液的入滲時間分別縮短65%、93%和96%（圖9）。

圖8 用Helix?復合材料制成的簡單芯體

圖9 使用Helix?簡單芯體的紙尿褲與普通紙尿褲3次加液入滲時間、擴散長度和反滲情況對比

出色的擴散作用，尤其是對抗重力的毛細作用，能夠更有效地分配液體，實現存儲容量。除了Helix?纖維的pH值緩沖作用外，該復合材料還有助于防止液體反滲，避免刺激敏感皮膚。

綜上所述，Helix?是一種創新纖維，一種高性能纖維素纖維，100%來自負責任管理的森林，能有效改進產品的液體管理能力以減少泄漏，有助于研發差異化產品和可持續性產品。

Q&A問答

（1）Helix?纖維的長度范圍是多少？

答：Helix?纖維長度通常在2.3～2.5mm之間。

（2）視頻顯示 Helix?纖維在吸收同等量的液體后，空隙擴大并且體積增加。由于中國消費者更傾向于纖薄的產品，這種現象對終端產品的厚度有什么影響嗎？

答：纖維抵抗濕潤狀態下的壓力可以保持孔隙體積，提供快速的液體滲入。實際的潤脹，尺寸和厚度取決于多個因素，例如生產線類型或產品設計等。

（3）在吸收液體后，使用Helix?包裹層的紙尿褲樣品的厚度是多少？與國產超薄復合芯體相比，Helix?的核心競爭力有哪些？

答：含有Helix?纖維的復合材料其設計是為了滿足甚至超過現有商業產品對薄的要求。在吸收過程中，Helix?纖維抵抗液體的壓力，SAP粒子吸液潤脹。根據我們的實驗室測試，使用含有Helix?纖維復合材料進行簡化設計的芯體樣品與使用多層復合芯體的商業產品表現一樣好，甚至更好，特別是在吸液速度和液體管理方面。

（4）Helix?纖維可以和粘膠纖維或者滌綸纖維進行混合嗎？混合比例有什么要求？

答：在含有Helix?的復合材料中，粘膠纖維或聚酯纖維可以作為基底，Helix?纖維作為復合材料的另一層。混合比例取決于產品的終端用途和期望的性能。

（5）如何對Helix?纖維進行加工梳理，是使用熱風工藝還是水刺工藝？

答：使用解包機，Helix?纖維可以進行濕法成型和干法成型，例如可以用來生產干法紙和熔噴復合材料。Helix?纖維長度太短不能進行梳理，但是可以用在CP（梳理/木漿）復合生產線上。

（6）目前Helix?是以卷狀的形式存在嗎？如果是卷狀的，它能否用普通的粉碎機來解纖？纖維在解纖過程中是否會被破壞？

答：Helix?纖維是漿包狀的，不適用于絕大多數標準粉碎機。通常Helix?纖維需要在干的狀態下使用傳統的解包方式進行分離。含Helix?的卷狀復合材料不能粉碎。

（7）Helix?纖維是如何生產的，是否經過了化學改性？它是一種植物纖維嗎？

答：Helix?是經過物理和化學處理后形成的三維形態纖維，原料來自于美國南方松。