紡熔纖維創新及其在一次性衛生用品中的應用

盛小壘 貝里國際集團

一次性衛生用品市場的需求驅動著非織造布材料創新，如超薄、舒適、貼身、天然、環保等，非織造布材料創新趨勢也朝著低定量、蓬松柔軟、彈性、壓花打孔、天然原料、印刷圖案等方向發展。

從生產工藝流程來看，纖維準備是幾乎所有非織造布生產的第一個環節，然后是成網、加固和后整理等等。從性能的角度來看，纖維是非織造布性能的基礎。從創新的角度來看，纖維是非織造布創新的源泉。總體來看，纖維是非織造布創新的起點和基礎。作為非織造布中產量最大、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，纖維的改變能直接反映在非織造布性能的優化上，紡熔非織造布的纖維創新更高效，更靈活。

纖維的創新有很多維度，以下表1中是部分比較有代表性的方向。這些創新纖維除了在紡織品中的應用之外，也可以和紡熔非織造布工藝結合起來，而且目前市場上已經有量產化的產品。

表1 纖維創新方向

下面挑選部分紡熔非織造布纖維創新及在一次性衛生用品中的應用作簡單介紹。

1 細旦纖維

圖1 不同設備平臺的纖維細旦化

對于細旦纖維，大家并不陌生。制造細旦纖維首要的是原材料，然后是熔體流道的優化、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定性。圖2所示為不同旦數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 細旦纖維非織造布柔軟度

細旦纖維非織造布的特點，首先是更加柔軟細膩的手感，其次是更好的布面均勻性和質感，還有更高的強力，并且支持定量進一步降低。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，邊封強度更好，同時腰圍可以更薄。除了拉拉褲的腰圍以外，另一個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。但是在紙尿褲產品設計升級過程中，大家都不可避免地遇到了一個問題：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：熔噴層纖維細但是太過致密，柔軟度也就比不含熔噴層的紡粘差。如何進一步提高隔邊的柔軟度，同時平衡阻隔性？細旦紡粘提供了一個解決方案。毫無疑問，細旦紡粘非織造布的柔軟度比普通紡粘布好，比SMS材料更好，而且因為纖維更細，阻隔性比普通紡粘非織造布有了進一步的提高。目前在中國市場廣泛應用的復合芯體中大都提高了SAP含量，超薄超吸收的同時對隔邊材料阻隔性要求有所降低，容許產品設計追求極致的柔軟性而適當降低阻隔性，采用細旦紡粘材料。目前市場上有些紙尿褲品牌已經量產化了，細旦纖維紡粘非織造布材料帶來的手感提升非常大。

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，包括對空氣、液體的阻隔性。當然也包括對固體顆粒的阻隔性，如SAP顆粒。同時，扁平纖維更加柔軟，用于隔邊材料，同時提高了阻隔性能和柔軟度。

圖4 13.5g/m2NuviSoft?扁平纖維和常規圓形纖維制成的SMS性能對比

圖4所示為扁平纖維和常規圓形纖維制成SMS隔邊材料性能對比，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測試值較低，也就是說更柔軟。除了隔邊外，另一個潛在用途是芯體包裹層，可以在進一步降低定量的同時保持或提升對SAP顆粒的阻隔性。額外的優勢還有印刷，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、色牢度更高。有些拉拉褲產品設計中需要印刷圖案，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對比

在其他性能方面，兩者強力相當，因為扁平纖維材料更薄，成卷之后相同卷徑每卷的材料更長，在倉庫儲存、物流運輸等方面都可以節省空間。同時，上機之后換卷的頻次會大幅降低，廢品會更少。

3 自卷曲纖維

目前市場上大部分的紡粘非織造布的纖維都是平直的，而熱風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：在梳理過程中熱風粘合之前為纖維網提供一定的抱合力；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，更能契合衛品行業的需求。

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：一個是偏皮芯結構，一個是并列雙組分結構。這兩種結構形成纖維卷曲的原理是相似的：使用兩種組分，在紡絲、冷卻和牽伸過程中，兩種組分冷卻速度、結晶速度不一樣，引發不對稱收縮而形成三維卷曲。貝里公司在廣東南海工廠的萊芬5平臺上整合了并列雙組分纖維功能，可以一步法生產細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，有著類似于熱風布的蓬松柔軟。另一個出乎意料的性能是在蓬松柔軟的同時更容易彎曲。這與熱風布區別很大：熱風布雖然蓬松柔軟，但是彎曲剛性卻比普通的紡粘布還要大。圖7為實驗室H-O-M測試結果，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布都低。這說明彎折的時候，需要的力更小，更輕柔。這種材料做成拉拉褲的腰圍時更加柔軟，貼膚性更好，消費者測試中發現可以進一步減少橡筋的勒痕。再就是厚實感，有人擔心材料厚了以后會影響透氣性，但是實驗室的測試結果剛好相反：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，尤其是用在熱風布上。其實紡粘布也可以采用皮芯結構，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的材料組合在一起，利用各自的優點。目前主流的是PP和PE雙組分，PP作芯層，提供強力，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，側封的溫度更低，更柔軟。同時，無論是用熱合還是用超聲波粘合，效率更高。另外一個應用是紙尿褲熱風面層復合。現在高端的熱風復合面層都使用了雙層結構，上層體現性能、外觀和手感，下層提供強力和上機適應性。

圖9 皮芯雙組分纖維摩擦系數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。這個材料在一次性衛生用品行業可以用于液體管理，如導流層：增加液體擴散長度，減少返滲，更加干爽。

圖11 三葉型纖維非織造布液體擴散性能示意圖

6 貝里亞洲紡熔纖維創新解決方案

表2 創新纖維紡熔非織造布的應用

2019年年底，貝里亞洲投資的萊芬5型生產線開機試產，在最新的萊芬5平臺基礎上整合了并列雙組分和皮芯雙組分纖維創新技術，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旦紡粘布。纖維創新的同時，也結合了萊芬5平臺的優勢如更好的質量、更少的熔點數量、更低的能源消耗、更高的能源效率，且系統更加智能。目前有三大類產品：第一類是并列自卷曲纖維非織造布，主要特點是蓬松柔軟，應用在底膜和腰圍上，已經量產。第二類是皮芯雙組分，可用于底膜、腰圍、面層，以及面層的復合，還在探討中。第三類是單組分，以細旦為主，除了底膜和腰圍之外，在隔邊材料上也做了一些嘗試。

纖維創新的步伐還在繼續，紡熔非織造布新材料必將進一步促進一次性衛生用品的創新和發展。

Q&A問答

1.貝里在天然材料的應用方面有哪些解決方案？

答：貝里在天然材料及衛材產品的開發和應用典型的有：

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、熱風布中添加一定比例的棉纖維；衛生棉條使用有機棉吸收芯等；

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

c)天然來源的添加劑使用：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新型纖維，在超聲波焊接的應用方面表面如何？

答：超聲波焊接在衛品行業中的應用主要考慮3個因素：粘合強度、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的原料，一種原料提供低熔點、高粘合效率和粘合后的柔軟度，另一種原料提供高強度，在超聲波焊接方面比普通單組分產品有更好的表現。

3.細旦紡粘材料可以做到什么程度？0.6D？起毛程度如何？

答:細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，細旦化的同時也可以保持好的起毛性能。

4.卷曲纖維是否更適合應用在復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。目前復合芯體中應用的蓬松棉就是使用卷曲纖維，目前主要是卷曲短纖熱風布，紡粘卷曲纖維非織造布在芯體中的應用是一個開發的方向。

5.為保持并列雙組分的蓬松度，同卷徑的卷長是否接近于熱風產品？

答：纖維或并列雙組分長絲的蓬松度有很多等級，普通蓬松布的卷長更長，隨著蓬松度的增大，卷長逐漸接近于熱風布。

6.如何解決或者改善紡粘布包裹芯體時，回滲量高的問題？

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