衛生用熱風非織造材料的發展方向

張靜峰 北京大源非織造股份有限公司

近年來，熱風非織造材料在個人衛生護理用品領域廣受歡迎，特別是衛生巾、護墊、夜安褲、嬰兒紙尿褲和嬰兒拉拉褲等產品。熱風布以其柔軟的手感、蓬松的外觀和易于后加工造型的特點，受到行業的廣泛關注并廣為應用。

表1 熱風非織造材料在個人衛生護理用品中的應用

1 熱風非織造材料介紹

熱風非織造材料屬于短纖維梳理成網，經熱空氣加固工藝而形成的干法非織造布。它使用雙組分纖維，當經過梳理后的纖維網通過熱風爐時，纖網兩側的空氣壓力差使熱空氣穿透纖網，而進行加熱，熱熔纖維中的低熔點組分熔融，而高熔點組分未發生變化。由于纖網中的纖維是隨機排列的，呈現出三維各向異性結構，纖維之間相互搭接，沒有特定的規律。在纖維之間的搭接點上，熔融的組分發生流動和擴散，相互焊接在一起。一定的風壓和輥壓作用使纖網的粘合效果得到加強，最后經過冷卻定型，形成熱風非織造布。

圖1 熱風非織造布的SEM照片

正是由于熱風非織造布特殊的纖維及工藝，使得它具有其他非織造布不可比擬的特點。它具有良好的空間結構，纖維之間的空隙很大，在相同定量條件下，熱風非織造布的厚度是熱軋、紡粘、熔噴等材料的3～5倍。圖1是熱風非織造布的SEM照片，可以看出，低熔點組分在纖維的交叉點上形成熔融粘著，而冷卻后，非交叉點上的纖維仍保持原來的狀態。這是一種“點狀粘合”，而不是“區粘合”的形式，因而產品具有蓬松性、柔軟性和較高的彈性。

表2 熱風非織造布特性的影響因素

2 熱風非織造材料的發展趨勢

復合纖維和熱風非織造材料的生產技術已日趨成熟，消費者提出了更高的期待和要求，因而產品的開發向著差異化、多元化的方向發展。

2.1 現有纖維材料的細化

沒有最細，只有更細。在國內，客戶對面層熱風材料的需求從2.0D到1.5D，從2018年初又流行起天鵝絨般手感的1.2D纖維材料。特別是嬰兒紙尿褲的底層，使用1.2D纖維的熱風非織造布，賦予了產品奢華、高端的觸感，受到媽媽們的喜愛?，F在纖維廠商在積極開發可以量產和易于梳理的1.0D和0.8D的復合纖維。這可能是今后超高端衛生用品的選擇之一。

2.2 粗旦纖維細化手感

這一設計理念通俗解釋就是用2D復合纖維做出的非織造布與用常規1.5D纖維做出的布手感一樣柔軟。同時，由于纖維本身細度變粗，纖維間的孔隙變大，使得液體的滲透速度有了明顯提升，纖維間的存液也會大大減少。最終賦予了面層材料柔軟的手感，良好的導液性能和較低的回滲量。

2.3 新型油劑處理

在纖維生產過程中，需要使用紡絲油劑以防止或消除靜電積累，同時賦予纖維柔軟、平滑等特性，使其順利通過后道工序。油劑一般有平滑劑、乳化劑、抗靜電劑和調整劑。在新型纖維的開發中，可以加入弱酸成分，使得最終的非織造布pH值在5.5～6.0的范圍，這和人體肌膚的平均pH值接近，對皮膚和身體小環境起到保護作用。

油劑中也可添加植物成分，這一點類似于化妝品。添加成分來自于植物提取物，范圍非常廣泛，如蘆薈、牛油果、橄欖、洋甘菊、玫瑰、橙花、棉籽等。植物萃取物是無色無味的，含量很低，可通過高效液相色譜儀進行測試。

對于衛生用品的面層材料，客戶最主要的要求是干爽。通過使用弱親水油劑，可以提升衛生用品整體的干爽度，即降低材料回滲量，但同時滲透時間稍有增加。滲透時間和回滲量是一對矛盾體。親水性強，液體的滲透速度快，同時返上來的液體量也會增加。親水性弱，下滲速度慢，但返上來的液體少，被吸收芯體吸走的液體量會增加，從而表面干爽。弱親水油劑的開發，正是為了滿足客戶對干爽度的要求。

抑菌非織造布逐漸受到市場的青睞。紡織材料的抑菌機理主要是：1）影響細菌細胞內代謝酶的活性；2）阻止細菌DNA復制與合成，阻止孢子生長；3）與蛋白質反應，破壞細胞壁的合成。復合纖維施加抑菌油劑，是生產抑菌熱風非織造布較常用且經濟實惠的方式。

2.4 添加天然纖維

天然纖維是消費者非常喜愛的紡織材料，它主要分為植物纖維、動物纖維和礦物纖維。在衛生用品領域，可添加的主要是棉、麻、絲、毛。而棉纖維的添加，在熱風非織造布領域很流行，添加比例一般為1%～10%，由于添加比例低，對材料的吸濕性能影響較小，但棉纖維不參與熱風的粘合，因而材料的柔軟度會提高。

絲、麻和毛纖維在熱風非織造布中也可少量添加，但由于梳理性、可能存在的刺癢感、成本高等原因，目前市場應用不多。

2.5 添加特色纖維

特色纖維混合和天然纖維類似，多數是不參與粘合的，可以混合的纖維種類有聚乳酸纖維（PLA）、竹纖維、萊賽爾纖維、甲殼素纖維、海藻纖維、牛奶蛋白纖維、大豆蛋白纖維等。這些纖維可以用作水刺非織造布的原材料，可以100%使用。但在熱風領域，只能部分添加。

1）聚乳酸纖維（PLA）

PLA纖維是可降解纖維，屬于聚酯類產品，原材料來自玉米淀粉，淀粉原料經過發酵制成乳酸，再通過化學方法合成聚乳酸。聚乳酸是透明或淺黃色物質，玻璃化溫度50℃～60℃，熔點160℃～170℃，密度為1.25g/cm3。在一定的環境下，經過水和微生物作用，聚乳酸酯鍵斷裂發生水解，降解為乳酸，最終可分解成二氧化碳和水。PLA纖維制成的非織造布可以在堆肥條件下，2～3個月之內降解，是今后應對環境友好材料選擇之一。圖2是PLA纖維在不同的介質中降解3個月的情況。在熱風生產工藝中，聚乳酸纖維只能少量添加，目前還難于實現100%復合聚乳酸熱風非織造布的量產。

圖2 PLA纖維在不同的介質中降解3個月的情況

2）竹纖維、萊賽爾纖維

這些纖維都是來自于竹漿、木漿的人造纖維，由于原材料或制造工藝與化學纖維不同，而賦予了材料特殊的性能特點，受到消費者的喜愛，在熱風工藝中，可以少量添加。

3）牛奶蛋白纖維、大豆蛋白纖維

牛奶蛋白纖維就是將液體狀牛奶去水、脫脂、加上揉合劑制成牛奶漿，再經濕紡工藝及技術處理成牛奶絲。在聚丙烯腈大分子側鏈上嫁接蛋白分子，同時改變了纖維的回潮率，使牛奶蛋白纖維的回潮率達到4.6%。牛奶蛋白纖維含有17種對人體有益的氨基酸，pH值為6.8，為弱酸性，與皮膚親和性好。

圖3 牛奶蛋白纖維的生產工藝流程

通常所說的大豆蛋白纖維是由大豆蛋白質和聚乙烯醇制成。它采用化學和生物方法，從榨掉油脂的大豆豆渣中提取球狀蛋白質，通過添加功能性助劑，改變蛋白質分子空間結構，經濕法紡絲而成。纖維在手感和吸濕透氣方面可媲美蠶絲。

4）甲殼素纖維、海藻纖維

甲殼素纖維來自于蝦殼和蟹殼，既有抗菌作用，又具有環境友好性。海藻纖維技術是近年來開發的新技術，海藻纖維同樣有抗菌作用。

5）植物來源的復合纖維

熱風非織造布使用的復合纖維，基本來自于石油。石油資源總有枯竭的一天，現在材料行業在積極開發來自于生物質的纖維材料。其中PET的原材料PTA和EG均可以從玉米桿、稻桿等植物中獲得。這項技術已小規模使用在飲料瓶等領域，大規模纖維的商業化仍在研究中，相信不遠的未來，我們就可以用到生物質的纖維材料。

2.6 熱風非織造布的后道加工技術

后道加工是為了讓非織造材料展現出精美的外觀，體現透氣、柔軟、蓬松的特點，與皮膚接觸點變少，從而主觀感覺舒適。實現上述特色的方法有很多種，包括打孔、壓花、層壓復合、涂布等。

1）打孔

通過孔型設計，呈現出帶孔的花紋，使得衛生用品的表層或底層更加美觀。一般通過加熱的針輥孔輥實現。

圖4 不同孔型的打孔非織造布

圖5是3種20g/m2熱風非織造布厚度和透氣量對比，1.5D熱風白布、2.0D熱風白布、2.0D熱風打孔布。透氣量測試試驗壓差125Pa，孔板面積38cm2。

圖5 3種熱風非織造布厚度和透氣量對比

2）壓花

通過平輥和花輥的加熱加壓，使得熱風非織造布表面呈現出暗花紋，用于衛生巾面層、護翼或紙尿褲面層，體現出產品的高端感。

圖6 不同壓花圖案的熱風非織造布

3）層壓復合

采用熱壓或超聲波粘合的方式，將兩層材料貼合在一起，并進行打孔、壓花，或將這些工藝結合使用，使材料呈現出3D立體效果。材料的選擇可以是熱風+熱風，熱風+紡粘，熱風+膜等多種形式。

圖7 層壓復合材料的3D立體效果

4）涂布

在材料的表面噴涂或刮涂親水劑、潤膚油、香料等，賦予材料特殊的性能，如親膚、柔軟、香氣等。

3 結語

隨著非織造布行業技術的發展和消費者不同層次需求的增加，小而美的創新會層出不窮，從油劑、纖維生產、熱風工藝和后加工等各個方面，不斷推出新的產品以及各種非織造工藝的組合產品，為衛生用品提供多種多樣的材料選擇。

Q&A問答

1.棉、麻、竹等天然纖維在熱風布中添加的最大比例是多少？

答：由于棉、麻、竹纖維沒有熔點，不參與粘合，添加的比例最大20%，否則非織造布粘合不充分，手感特別軟，沒有筋骨，起毛情況也會比較嚴重。

2.添加天然纖維對熱風布本身的性能和后加工有什么影響嗎？

答：由于天然纖維添加的比例不大，對梳理的過程影響比較小。如果天然纖維添加量在5%以內，對非織造布的性能和后加工打孔、壓花等都不會有影響。如果比例在10%～20%，對喂料設備有一定要求，需要纖維混合均勻，否則在有些部位，天然纖維比較多，粘合不好，會出現局部起毛嚴重的問題。但目前實際應用情況是，天然纖維的比例都在5%以內。

3.熱風布要求回滲小、干爽，親水油劑是添加在原料纖維中，還是在熱風布生產過程中單獨添加，哪種方式回滲小？

答：目前一般都在纖維生產的過程中添加了干爽型油劑，這樣的材料性能最穩定、成本更低、非織造布的生產過程也最容易控制。在熱風布生產過程中是不進行添加的，如果要在熱風工序中噴涂各種油劑，需要配置烘干設備，會增加制造難度，增加成本，也可能由于再次烘燥，會損失熱風布的柔軟度。

4.熱風布柔軟度有沒有評判標準，如何有效地給客戶傳遞不同熱風布柔軟度的差異。

答：對于熱風布，沒有國家或國際專門設計的儀器和測試方法去衡量柔軟指標。各個企業大多是借用織物硬挺度儀或者紙張柔軟度測試儀。其原理是測試一定寬度試樣，在受到重力或壓力下的彎折程度。但有時會出現測試數據指標柔軟的材料，摸起來手感卻不如測試指標差的材料。目前最有效的方法是感官評價為主，柔軟度測試數據為輔，兩者相結合的方式。對比法是最直觀的展示熱風布柔軟度差異的方法，用幾塊不同纖度或不同風格的熱風布做對比，說明柔軟程度的差異。

5.現在很多廠家主打細旦纖維，有些企業已經做到0.8D，但是應用在衛生巾面層上，雖然解決了柔軟性能，但是下滲速度很慢，表層有殘留，反滲量大。如何在解決下滲速度、表層殘留問題的同時保證柔軟？

答：細旦纖維，甚至0.8D纖維，比較適合于做紙尿褲底層、拉拉褲腰圍、衛生巾側邊等拒水材料。0.8D纖維非常細，在非織造布生產過程中，極易產生棉結和梳理不暢的情況，生產速度和效率極低。作為親水面層，雖然其親膚、柔軟的感覺很好，但是一旦有液體，勢必會潮濕、不易下滲造成表面有殘留。為了兼顧生產性、實用性和柔軟度，基本的做法是用0.8～1.2D的纖維與1.5D或2D的纖維混合搭配使用。

6.如何解決熱風布的干爽性？

答：熱風布本身的干爽性與纖維細度和油劑選配有關。同時和整個紙尿褲或衛生巾的導流層、吸收體搭配有關。針對面層熱風布，要想干爽，一般選用2D～2.6D的纖維，這個纖度的纖維，單位面積上的根數適宜，有較大的孔隙，利于液體下滲，柔軟度也能符合面層的要求。油劑的選擇一般是永久親水，且親水性稍弱，即弱親，液體滲透不是立刻下滲，而是有1～2s的緩沖，隨后下滲，并被吸收體快速吸收。由于弱的親水性，液體返滲量也相應減少。

7.添加聚乳酸纖維的熱風布已經量產了嗎？它與普通的熱風布有差別嗎？是否可應用于紙尿褲面層或者底層？

答：聚乳酸（PLA）單組分纖維應用在熱風布中不能參與粘合，因為聚乳酸纖維的熔融溫度在160～170℃之間。雙組分的PLA高低熔點纖維已經開發出來，還沒有大規模生產。雙組分PLA的熱風布手感相對于現有PET/PE熱風布來說稍硬挺，類似于PP纖維產品，不夠蓬松柔軟，這和PLA本身的特性有關。應用于需要蓬松柔軟的紙尿褲面層，還需要進行研究和開發。

8.歐美導流層比較偏厚偏硬，但國內導流層趨向軟和蓬松，二者對最終產品性能的影響如何？有何差異？

答：歐美的導流層是厚實偏硬。因為歐美消費者對于紙尿褲整體厚實能吸是有需求的，對紙尿褲本身柔軟度的要求不強烈。歐美的導流層定量一般為50～150g/m2，蓬松硬挺的多孔隙結構，有利于液體沿著不規則的纖維縫隙滲透，降低吸收體中SAP結塊的風險，防止紙尿褲吸收體斷裂。

國內的紙尿褲需求是超薄柔軟，因此導流層定量不能高，且要求蓬松柔軟，一般30～40g/m2，纖維都是4～6D，比較粗，厚度不高，因而孔隙結構不如厚實的導流層充分。但我們的紙尿褲一般使用復合芯體，結構與歐洲的不同，這樣的導流層可以滿足產品設計和測試要求。