纺熔纤维创新及其在一次性卫生用品中的应用

盛小垒 贝里国际集团

一次性卫生用品市场的需求驱动着非织造布材料创新，如超薄、舒适、贴身、天然、环保等，非织造布材料创新趋势也朝着低定量、蓬松柔软、弹性、压花打孔、天然原料、印刷图案等方向发展。

从生产工艺流程来看，纤维准备是几乎所有非织造布生产的第一个环节，然后是成网、加固和后整理等等。从性能的角度来看，纤维是非织造布性能的基础。从创新的角度来看，纤维是非织造布创新的源泉。总体来看，纤维是非织造布创新的起点和基础。作为非织造布中产量最大、占比最高、增速最快的品种，纺熔非织造布使用聚合物直接纺丝成网，纤维的改变能直接反映在非织造布性能的优化上，纺熔非织造布的纤维创新更高效，更灵活。

纤维的创新有很多维度，以下表1中是部分比较有代表性的方向。这些创新纤维除了在纺织品中的应用之外，也可以和纺熔非织造布工艺结合起来，而且目前市场上已经有量产化的产品。

表1 纤维创新方向

下面挑选部分纺熔非织造布纤维创新及在一次性卫生用品中的应用作简单介绍。

1 细旦纤维

图1 不同设备平台的纤维细旦化

对于细旦纤维，大家并不陌生。制造细旦纤维首要的是原材料，然后是熔体流道的优化、冷却和牵伸能力、更高的纺丝速度等等，其中最重要的是纺丝的稳定性。图2所示为不同旦数的纤维制成的非织造布的柔软度，TSA 是 Emtec纸巾/非织造布柔软度分析仪，TSA值越低，越柔软。

图2 细旦纤维非织造布柔软度

细旦纤维非织造布的特点，首先是更加柔软细腻的手感，其次是更好的布面均匀性和质感，还有更高的强力，并且支持定量进一步降低。这样的纺粘布用于拉拉裤的腰围，可以提高柔软度，有更好的遮蔽性，边封强度更好，同时腰围可以更薄。除了拉拉裤的腰围以外，另一个潜在的用途是隔边材料，包括纸尿裤和拉拉裤。目前纸尿裤、拉拉裤的腰围材料还是以SMS为主，中间的熔喷层提供阻隔性能。但是在纸尿裤产品设计升级过程中，大家都不可避免地遇到了一个问题：阻隔性有了，但是SMS的柔软度始终和SS存在一定差距。其中主要原因之一是SMS的熔喷层：熔喷层纤维细但是太过致密，柔软度也就比不含熔喷层的纺粘差。如何进一步提高隔边的柔软度，同时平衡阻隔性？细旦纺粘提供了一个解决方案。毫无疑问，细旦纺粘非织造布的柔软度比普通纺粘布好，比SMS材料更好，而且因为纤维更细，阻隔性比普通纺粘非织造布有了进一步的提高。目前在中国市场广泛应用的复合芯体中大都提高了SAP含量，超薄超吸收的同时对隔边材料阻隔性要求有所降低，容许产品设计追求极致的柔软性而适当降低阻隔性，采用细旦纺粘材料。目前市场上有些纸尿裤品牌已经量产化了，细旦纤维纺粘非织造布材料带来的手感提升非常大。

2 扁平纤维

图3 扁平纤维NuviBond®NuviSoft™

图3是扁平纤维的俯视图和截面图，可以看到纤维的横截面形状不再是圆形的，而是扁平状。扁平纤维制成的非织造布阻隔性更高，包括对空气、液体的阻隔性。当然也包括对固体颗粒的阻隔性，如SAP颗粒。同时，扁平纤维更加柔软，用于隔边材料，同时提高了阻隔性能和柔软度。

图4 13.5g/m2NuviSoft™扁平纤维和常规圆形纤维制成的SMS性能对比

图4所示为扁平纤维和常规圆形纤维制成SMS隔边材料性能对比，很明显的看出，扁平纤维制成的SMS材料耐静水压更高，空气透气性较低，Handle-O-Meter测试值较低，也就是说更柔软。除了隔边外，另一个潜在用途是芯体包裹层，可以在进一步降低定量的同时保持或提升对SAP颗粒的阻隔性。额外的优势还有印刷，扁平纤维表面更加平整，印刷效果更好、色彩饱和度还原力更强、色牢度更高。有些拉拉裤产品设计中需要印刷图案，扁平纤维制成的非织造布是一种新的解决方案。

图5 扁平纤维与圆形纤维非织造布卷长对比

在其他性能方面，两者强力相当，因为扁平纤维材料更薄，成卷之后相同卷径每卷的材料更长，在仓库储存、物流运输等方面都可以节省空间。同时，上机之后换卷的频次会大幅降低，废品会更少。

3 自卷曲纤维

目前市场上大部分的纺粘非织造布的纤维都是平直的，而热风非织造布的纤维都是卷曲的，这一方面是为了成型加工的需要：在梳理过程中热风粘合之前为纤维网提供一定的抱合力；另外一方面，卷曲纤维做成非织造布有更好的蓬松度和柔软性，更能契合卫品行业的需求。

图6 普通纤维和自卷曲纤维

目前，用于纺粘非织造布的自卷曲纤维解决方案有两个：一个是偏皮芯结构，一个是并列双组分结构。这两种结构形成纤维卷曲的原理是相似的：使用两种组分，在纺丝、冷却和牵伸过程中，两种组分冷却速度、结晶速度不一样，引发不对称收缩而形成三维卷曲。贝里公司在广东南海工厂的莱芬5平台上整合了并列双组分纤维功能，可以一步法生产细旦的自卷曲纤维非织造布。

图7 AdvancedLoft™自卷曲纤维H-O-M性能示意图

自卷曲纤维做成的非织造布比普通的纺粘布更厚，有着类似于热风布的蓬松柔软。另一个出乎意料的性能是在蓬松柔软的同时更容易弯曲。这与热风布区别很大：热风布虽然蓬松柔软，但是弯曲刚性却比普通的纺粘布还要大。图7为实验室H-O-M测试结果，三维自卷曲纤维纺粘布H-O-M比单组分纤维纺粘布和热风布都低。这说明弯折的时候，需要的力更小，更轻柔。这种材料做成拉拉裤的腰围时更加柔软，贴肤性更好，消费者测试中发现可以进一步减少橡筋的勒痕。再就是厚实感，有人担心材料厚了以后会影响透气性，但是实验室的测试结果刚好相反：相同定量的材料，采用卷曲纤维更加蓬松，纤维之间的空隙更大，空气透气性比普通纺粘布更好。

4 皮芯双组分纤维

皮芯双组分纤维比较常见，尤其是用在热风布上。其实纺粘布也可以采用皮芯结构，可以是同心的，也可以是偏心的。皮芯双组分纤维主要是把两种不同性质的材料组合在一起，利用各自的优点。目前主流的是PP和PE双组分，PP作芯层，提供强力，PE做外层，提供爽滑的手感和更低的粘合温度。

图8 皮芯双组分纤维截面图

PP/PE皮芯双组分纤维制成的纺粘非织造布用于拉拉裤腰围，侧封的温度更低，更柔软。同时，无论是用热合还是用超声波粘合，效率更高。另外一个应用是纸尿裤热风面层复合。现在高端的热风复合面层都使用了双层结构，上层体现性能、外观和手感，下层提供强力和上机适应性。

图9 皮芯双组分纤维摩擦系数COF示意图

5 三叶型纤维

从图10可以看出，三叶型纤维的截面不是圆形的，而是三叶型的。三叶型纤维纺粘布可以是单组分的，也可以是双组分。

图10 三叶型纤维截面图

三叶型纤维纺粘布最大特点是蓬松。厚度增加了，但是厚度增加之后，非织造布不是更柔软而是更硬挺，且比表面积更大。这个材料在一次性卫生用品行业可以用于液体管理，如导流层：增加液体扩散长度，减少返渗，更加干爽。

图11 三叶型纤维非织造布液体扩散性能示意图

6 贝里亚洲纺熔纤维创新解决方案

表2 创新纤维纺熔非织造布的应用

2019年年底，贝里亚洲投资的莱芬5型生产线开机试产，在最新的莱芬5平台基础上整合了并列双组分和皮芯双组分纤维创新技术，可以提供包括单组分、皮芯双组分、并列双组分自卷曲纤维的细旦纺粘布。纤维创新的同时，也结合了莱芬5平台的优势如更好的质量、更少的熔点数量、更低的能源消耗、更高的能源效率，且系统更加智能。目前有三大类产品：第一类是并列自卷曲纤维非织造布，主要特点是蓬松柔软，应用在底膜和腰围上，已经量产。第二类是皮芯双组分，可用于底膜、腰围、面层，以及面层的复合，还在探讨中。第三类是单组分，以细旦为主，除了底膜和腰围之外，在隔边材料上也做了一些尝试。

纤维创新的步伐还在继续，纺熔非织造布新材料必将进一步促进一次性卫生用品的创新和发展。

Q&A问答

1.贝里在天然材料的应用方面有哪些解决方案？

答：贝里在天然材料及卫材产品的开发和应用典型的有：

a)天然纤维如木浆纤维、棉纤维的使用：如Berry在Spinlace/Apex中添加木浆纤维、热风布中添加一定比例的棉纤维；卫生棉条使用有机棉吸收芯等；

b)天然来源聚合物的使用：生物基PE、聚乳酸PLA切片生产纺熔布、薄膜；或使用聚乳酸PLA纤维或粘胶纤维生产热风、化学粘合法非织造布等；

c)天然来源的添加剂使用：功能性处理油剂如亲水、弱酸性等取自天然原料。

2.以上介绍的这几种创新型纤维，在超声波焊接的应用方面表面如何？

答：超声波焊接在卫品行业中的应用主要考虑3个因素：粘合强度、粘合效率、粘合后接缝处的柔软度。双组分自卷曲纤维和皮芯纤维可以使用两种不同性质的原料，一种原料提供低熔点、高粘合效率和粘合后的柔软度，另一种原料提供高强度，在超声波焊接方面比普通单组分产品有更好的表现。

3.细旦纺粘材料可以做到什么程度？0.6D？起毛程度如何？

答:细旦纺粘材料纤维可以做到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关，细旦化的同时也可以保持好的起毛性能。

4.卷曲纤维是否更适合应用在复合芯体中间的蓬松棉，吸水后可以锁住SAP，减少SAP掉落，提高利用率？

答：是的。目前复合芯体中应用的蓬松棉就是使用卷曲纤维，目前主要是卷曲短纤热风布，纺粘卷曲纤维非织造布在芯体中的应用是一个开发的方向。

5.为保持并列双组分的蓬松度，同卷径的卷长是否接近于热风产品？

答：纤维或并列双组分长丝的蓬松度有很多等级，普通蓬松布的卷长更长，随着蓬松度的增大，卷长逐渐接近于热风布。

6.如何解决或者改善纺粘布包裹芯体时，回渗量高的问题？

答：纺粘布作包裹层的吸收体，回渗量有高有低，不是都偏高；有的甚至比卫生纸更好。回渗量的改善需要从材料和结构综合考虑，纺粘布包裹层要考虑的是亲水油剂的上液量、种类等；其他材料和结构要考虑的是SAP的种类、添加量、分布等等。