非织造布柔软度评定方式及其影响因素

王 秦 杨锦祥 湖南舒比奇生活用品有限公司

1 非织造布柔软度及其评定方式

1.1 柔软度定义

柔软度是指某些机械和物理性能对人手掌刺激所引起的综合反应之一，是非织造布各项指标中受主观评价影响较大的一项。随着卫材行业的蓬勃发展以及消费水平的提高，婴儿纸尿裤不再仅限于满足基本的功能，消费者越来越多的关注更高层次的安全需求，柔软度作为主要因素之一，其好坏直接影响着产品的使用舒适度与体验感受。

1.2 柔软度评定方式

柔软度评定方式主要有两种，一是感官评定法，通过人的手对材料做出抓取、抚摸、揉捏等动作所引起的感觉反馈，并结合对其外观视觉印象做出评价，通常又称主观评定。在感官评定时，一般是集中适当的熟练人员，在一定的环境条件下对材料进行检验，评定结果一般为分级评价和统计评价。

二是仪器评定法，利用特定仪器如织物柔软度测试仪，来对材料进行数据化的客观评定。因为柔软度指标依附于产品，受消费者主观评定的影响极大，所以仪器评定法一般作为企业生产质量的管控手段，将消费者感受反馈进行技术层面的参数调整。

1.3 柔软度评定基本现状

上述两种评定方法评价范围包括厚与薄、重与轻、硬与软、滑与涩，经过消费受众需求的更迭，最终呈现在两个感官层面：“棉”质触感与“滑”质触感。“棉”质触感主要体现于类似羊毛的蓬松感，在一定程度上包括了“厚、丰满、蓬松、回弹性好”等特点；“滑”质触感主要表现于类似蚕丝般的顺滑感，在一定程度上包括了“薄、爽滑、光洁”等特点。

表1 触觉分类明细

2 非织造布柔软度的影响因素

2.1 原纤性状对柔软度的影响

2.1.1 纤维细度

纤维细度一定程度上影响着纤网成型后的柔软度，纤维变细，将使纤维的弯曲刚度减小，点接触面积减小，纤维变得松柔和触感细腻。相反，纤维变粗，将使纤维的弯曲刚度增大，点接触面积增大，纤维变得刚硬和触感粘涩。

2.1.2 纤维卷曲度

纤维卷曲按照卷曲度形态结构可分二维平面卷曲和三维立体卷曲，最初是基于对羊毛纤维卷曲度研究。一是通过采用机械的方法使得纤维两侧产生收缩差异，来获得短纤维的二维卷曲。二是通过采用复合纺丝法将两种聚合物纺成复合纤维，由于不同组分的热收缩率存在着差异，在纺丝及后加工过程中产生了三维卷曲效果。纤维卷曲目的是为了达到类似羊毛的蓬松性能和卷曲弹性，改善抗皱性与柔软度。通过对拥有高卷曲度纤维的纤网进行压花处理，达到热风非织造布的手感。

2.2 纤网加固工艺对柔软度的影响

常用的婴儿纸尿裤面层材料主要有热风粘合非织造布、ES或PP短纤热轧法非织造布和PP纺粘法非织造布。表2为热风非织造布、热轧非织造布和纺粘非织造布各项性能指标的比较。

表2 热风、热轧、纺粘非织造布各项性能指标比较

2.2.1 热粘合工艺对柔软度的影响

以点粘合热轧布为例，其通过对纤网的局部熔融热粘合，达到加固纤网的目的。纤网中经过熔融热粘合后形成的轧点，提供材料所需的强度，未粘合区域仍保持纤网原有的蓬松性，保证材料的柔软度。因此，非织造布的机械性能（断裂拉伸强度与断裂拉伸率）和柔软度受粘合点面积及其分布的影响。其中，非织造布的强度由3个因素决定：粘合点的数量、粘合面积比例和粘合牢度，而柔软度则决定于粘合点间桥连纤维的实际长度，所以强度与柔软度相互矛盾：材料拉伸强度高，相应柔软度较差；材料柔软度较好，拉伸强度又难以满足高速生产的要求，因此维持材料强度与柔软度之间的平衡关系是目前各大公司在共同研究的关键问题。

当光辊温度满足产品强度，刻花辊温度高于光辊温度1℃～3℃时，产品强度和柔软度都达到较好的效果，也可达到稳定的平衡关系。同时，热轧速度可以用来调节产品强度和柔软度之间的关系[1]。

通常在点粘合热轧中，刻花辊的压点形状、大小分布决定了热熔比，即点粘合热轧的粘合面积占总面积的比例。目前热熔比一般控制在8%～30%，热熔比较小时，主要用于热轧复合工艺；热熔比越大，产品的强度越大，但产品手感同时会变差。以聚烯烃和聚酯为原料的薄型纺丝成网非织造布，常用点粘合热轧加固纤网。目前普遍使用的轧点形状为芝麻点、小圆点、菱形点等，其粘合面积比例一般在10%～15%，更有非织造布生产厂商应客户要求将粘合面积比例降至10%以下，以追求更好的柔软度。

2.2.2 超声波粘合工艺对柔软度的影响

超声波用于各种工业生产已有40多年历史。美国James Hunter机械公司在20世纪70年代后期成功研制了称为Pinsonic的超声波热粘合技术，最早用以取代传统的缝纫机。超声波粘合技术发展至今，已经可取代某些热轧粘合工艺，例如专利101324030提到了一种新型三维弹性复合材料及其制备方法，通过超声波粘合，将PE/PP双组分纺粘法非织造布和被拉伸的弹性体以间隔性方式复合，该弹性复合材料接触舒适性好，外观丰富多样，可广泛应用于服装、包装装饰、医疗卫生材料[2]；以及舒比奇成长裤对环腰工位的底层非织造布与次底层非织造布进行超声波粘合，以替代传统热轧粘合，该工艺使得腰围更加柔软，不易刮伤皮肤。超声波粘合技术通过换能器将电能转换为机械震动能，以20kHz的高频对纤网局部区域进行作用，该区域纤网内部的纤维材料受到超声波激励作用，纤维内部高分子之间急剧摩擦产生热量，随后在压力的作用下熔融材料发生流动、扩散，最终冷却定型，具有良好的热粘合点。

超声波粘合技术与热轧粘合工艺相比，设备上无加热部件，因为不采用从纤网材料的外表面传递热量来达到熔融粘合的方式。超声波能量直接传送到纤网内部，因此在粘合位置手感较柔软，不会有生硬感。根据产品性能要求，超声波粘合点可以设计成圆点、条状或其他几何形状，如图1所示。

图1 不同的超声波粘合点形状

2.3 后整理对柔软度的影响

随着经济发展和日益增长的生活需要，为了赋予非织造布特殊的功能，以满足特殊加工需要，增加非织造布在市场上的竞争力，功能整理成为非常重要的加工手段，如施加拒水拒油整理剂、亲水整理剂、抗静电整理剂、抗菌整理剂等。非织造布的柔软度可利用具有一定细度及卷曲度的纤维来奠定良好的基础，同时也可以通过后整理加工对其柔软度进行改善。后整理的首道工序是向非织造布施加以水为介质的液体整理剂，整理液施加的方法根据非织造布的性状、施液量以及工艺要求（双面整理还是单面整理），可以选择浸渍给液、浸轧给液、面轧辊给液、泡沫给液、刮刀涂层给液、喷涂法或涂刷法给液等方式，见图2。无论采取何种方式，都要求施液量均匀。

在实际应用中，针对产品结构中的面层、导流层、拒水非织造布、包覆非织造布、底层等具有不同功能作用的材料，对后整理剂的要求也不尽相同，如普通纺粘非织造布用面轧辊给液或喷洒给液，其上油率要求控制在0.4%～0.6%，而超柔纺粘非织造布或增白纺粘非织造布则需相应的增加上油率，并在纺丝铺网过程中添加一定比例的弹性体。

图2 不同的整理液施加方式

3 总结

如果将纤维细度、纤维卷曲度及纤维加固工艺看作影响非织造布柔软度的硬指标，那么后整理步骤就是改善柔软度的软指标。油剂作为非织造布的表面添加剂，在抚摸、揉捏等主观评判时起着易被忽略的隐性作用。

如今，纺粘非织造布与热风非织造布之间由于纤维性状及纤网加固工艺不同造成的手感差异正逐渐缩小，同时，伴随着非织造布生产线的推陈出新，以往机械无法达到的制程精度现已能稳定实现，越来越多的品种衍生也意味着更多的产品会被淘汰。未来竞争中，能够利用好大数据的平台，将用户的感性需求尽可能全面量化，挖掘数据间的相关性，才能真正生产出产品需求与数据需求相结合且不被主观评价差异所左右的好产品。