纸尿裤芯体超薄化的解决方案:绒毛浆芯体及无绒毛浆芯体的新技术

宋建华 法麦凯尼柯机械（上海）有限公司

纸尿裤芯体超薄化的解决方案:绒毛浆芯体及无绒毛浆芯体的新技术

Fluff-Filled and Non-Fluff Absorbent Cores

宋建华 法麦凯尼柯机械（上海）有限公司

1 纸尿裤超薄化的市场分析

目前，超薄化的纸尿裤受到广泛关注。最早提出这个需求的是西欧和北美地区，现在该地区的超薄纸尿裤芯体中高吸收性树脂（SAP）和绒毛浆的比例已经达到60：40。中东地区也是从刚开始的30：70，逐步上升到现在的50：50。在中国市场，不管是海外的品牌，还是国产的品牌，目前都已经可以达到50：50。另外，我们也注意到，在中国市场上，预制的复合芯体已经普遍成为国产品牌的首选，可以说是一个中国特色，在国外很少看到有预制芯体占主流的情况。

另一个值得关注的是宝洁公司，大概在6年前，推出了一款全新的“超级干爽”纸尿裤，这款芯体第一次创新地将SAP添加在两层非织造布之间，同时配合了人造纤维和导流层复合而成，宝洁在中国市场主推这款产品。

从SAP含量来说，目前欧洲已经达到了50%～65%，并且还在逐步增加，可能会达到80%。也就是说绒毛浆含量只有3～4g，而SAP含量会达到13～14g。在美洲市场，现在SAP含量已经达到60%，绒毛浆在8g左右，而SAP在11g左右。

中国市场的传统芯体，普遍的SAP含量在35%～55%，但是在超薄化的需求推动下，肯定会逐步提高SAP的含量，直到100%。有必要强调的是这个100%的工艺跟前面说的预制芯体是有区别的，这里指的是在线的工艺。

2 绒毛浆芯体超薄化的解决方案

超薄芯体意味着SAP含量必须要提高。法麦凯尼柯提供两种不同的工艺来实现高SAP含量和低绒毛浆含量的产品，即H成型和U成型。H成型是水平成型，而U成型是上下式成型。两种工艺都可以使SAP含量达到70%，绒毛浆含量30%。

图1 H成型示意图

图2 U成型示意图

两种成型方式都采用了精确的流体控制设计和有限元分析，并且采用法麦凯尼柯专利技术，取消传统芯体中的打底层，U成型方式还提供极低的压力损失。

与这两种成型系统搭配的是OptiSAP专利播撒系统，该系统基于SAP量的控制，最大能力可以达到1,200kg/h，同时在设计上采用了独立的电器控制，避免了电器系统的干扰，标准偏差可以控制在0.25%～1%。

图3 OptiSAP专利播撒系统

图4 芯体吸水后的情况

图4 是在法麦凯尼柯设备上成型的芯体，SAP含量都超过65%。在吸水以后，紫色的部分就是SAP的位置，可以清晰地看到，SAP在芯体中的分布比较均匀。

3 SAP定向添加解决方案

为了配合超薄的绒毛浆芯体，我们推出了新一代SAP定向添加解决方案。用过纸尿裤的父母都知道，纸尿裤的前端和后端都很难用到，只有中间部分是经常用到的。这就对设备提出了一个问题，如何把SAP只添加到使用的部位，而前部和后部尽量少添加。法麦凯尼柯最新推出的SAP定向添加解决方案就是致力于解决这个问题。应用这项新技术可使每片芯体的SAP用量节约2g。

图5 SAP定向添加系统

图5 为法麦凯尼柯最新一代间歇式的SAP定向添加系统，由3个单元组成，即SAP添料和撒播系统、间歇添加单元、X-THRUE视觉反馈系统。这套系统区别于其他厂家的独特之处在于实时在线的X-THRUE视觉反馈系统。其原理类似于X光，设备在运行的时候，通过这一套视觉反馈系统可以实时地看到SAP在芯体中的位置。实际上SAP都是白色的，在芯体成型之后，很难知道它加在什么位置，使用X-THRUE系统，除了能看到SAP的实时分布状态，还能将反馈信号发送到间歇添加单元，真正做到闭环控制。

图6 X-THRUE系统运行状态

图6 所示为X-THRUE系统在1,000片/min高速设备上的实际运行状态，可以看到这个芯体上有两个SAP的添加位置，最终芯体吸水测试结果跟系统显示的SAP添加位置是完全一致的。借助X-THRUE系统，法麦凯尼柯可以提供最高精度的SAP定向添加，芯体中间的SAP添加量可以达到两边添加量的7倍以上。同时，该系统还具备卓越的灵活性，可实现双区域定向添加SAP。

4 在线无绒毛浆超薄芯体解决方案

为了适应超薄化的需求，法麦凯尼柯最新推出一项无绒毛浆芯体技术，最大的特色在于它是一个在线的工艺，不需要额外采购预制芯体。它是通过专利技术将SAP添加到导流层内部，这种技术既可应用在成人纸尿裤设备上，也可应用在婴儿纸尿裤设备上，甚至是卫生巾设备上。芯体的厚度取决于导流层的定量和厚度，实验证明，50～140g/m2的导流层都可以应用这项技术。

为了更好地呈现这款无绒毛浆芯体的吸收速度，法麦凯尼柯在意大利的实验室进行了量化的测试。

表1 无绒毛浆芯体吸收速度测试结果

表1所示为这款无绒毛浆芯体吸收速度测试结果。首先，关于测试方法，现在很多人为了突出产品的吸收速度，都会一次性向纸尿裤添加很多的液体，但是其实这种测试方法并不能完全体现实际应用状态。因为婴儿不可能一次有那么大的尿量，都是一次一次地尿上去的。所以我们采用的测量方法是分批次添加，每次70mL液体，每次间隔5min，这样可以观测芯体重复利用时的吸收性能。由数据可知，这款芯体的吸收速度比较平稳，每次都可以在目标值100s之内。

作为对比，我们也测试了中国市场上一些主流产品。同样的测试方法，可以看到目前的超薄预制复合芯体，普遍存在第一次吸收速度比较好，之后吸收速度严重下降的缺陷。而传统的绒毛浆芯体，在这方面体现出较平衡的吸收速度。

表2 中国市场上超薄芯体产品的吸收速度测试结果

为了更直观地体现这款芯体的特性，我们设计了一个简易的斜坡吸收速度对比实验（图7）。将吸收芯体放置在一个斜坡上，左侧是中国市场的预制复合芯体，右侧是法麦凯尼柯最新的无绒毛浆芯体。从同一点分3次每次添加70mL液体，间隔时间为5min。不能被芯体及时吸收的液体会被收集到量杯中。

图7 斜坡吸收速度对比实验

实验结果显示，预制复合芯体在第一次吸收时，没有液体泄漏，但第二次，第三次，吸收速度明显下降，有较多的液体泄漏，最后总的液体泄漏量为45mL。而法麦凯尼柯最新的无绒毛浆芯体在三次液体添加中，吸收速度始终出色，没有液体泄漏。

通过这个实验，我们希望呼吁国内的生产企业，除了关注纸尿裤外观的轻薄、透气，同时兼顾到芯体吸收性能的本质。

（孙静整理）