卫生用热风非织造材料的发展方向

张静峰 北京大源非织造股份有限公司

近年来，热风非织造材料在个人卫生护理用品领域广受欢迎，特别是卫生巾、护垫、夜安裤、婴儿纸尿裤和婴儿拉拉裤等产品。热风布以其柔软的手感、蓬松的外观和易于后加工造型的特点，受到行业的广泛关注并广为应用。

表1 热风非织造材料在个人卫生护理用品中的应用

1 热风非织造材料介绍

热风非织造材料属于短纤维梳理成网，经热空气加固工艺而形成的干法非织造布。它使用双组分纤维，当经过梳理后的纤维网通过热风炉时，纤网两侧的空气压力差使热空气穿透纤网，而进行加热，热熔纤维中的低熔点组分熔融，而高熔点组分未发生变化。由于纤网中的纤维是随机排列的，呈现出三维各向异性结构，纤维之间相互搭接，没有特定的规律。在纤维之间的搭接点上，熔融的组分发生流动和扩散，相互焊接在一起。一定的风压和辊压作用使纤网的粘合效果得到加强，最后经过冷却定型，形成热风非织造布。

图1 热风非织造布的SEM照片

正是由于热风非织造布特殊的纤维及工艺，使得它具有其他非织造布不可比拟的特点。它具有良好的空间结构，纤维之间的空隙很大，在相同定量条件下，热风非织造布的厚度是热轧、纺粘、熔喷等材料的3～5倍。图1是热风非织造布的SEM照片，可以看出，低熔点组分在纤维的交叉点上形成熔融粘着，而冷却后，非交叉点上的纤维仍保持原来的状态。这是一种“点状粘合”，而不是“区粘合”的形式，因而产品具有蓬松性、柔软性和较高的弹性。

表2 热风非织造布特性的影响因素

2 热风非织造材料的发展趋势

复合纤维和热风非织造材料的生产技术已日趋成熟，消费者提出了更高的期待和要求，因而产品的开发向着差异化、多元化的方向发展。

2.1 现有纤维材料的细化

没有最细，只有更细。在国内，客户对面层热风材料的需求从2.0D到1.5D，从2018年初又流行起天鹅绒般手感的1.2D纤维材料。特别是婴儿纸尿裤的底层，使用1.2D纤维的热风非织造布，赋予了产品奢华、高端的触感，受到妈妈们的喜爱。现在纤维厂商在积极开发可以量产和易于梳理的1.0D和0.8D的复合纤维。这可能是今后超高端卫生用品的选择之一。

2.2 粗旦纤维细化手感

这一设计理念通俗解释就是用2D复合纤维做出的非织造布与用常规1.5D纤维做出的布手感一样柔软。同时，由于纤维本身细度变粗，纤维间的孔隙变大，使得液体的渗透速度有了明显提升，纤维间的存液也会大大减少。最终赋予了面层材料柔软的手感，良好的导液性能和较低的回渗量。

2.3 新型油剂处理

在纤维生产过程中，需要使用纺丝油剂以防止或消除静电积累，同时赋予纤维柔软、平滑等特性，使其顺利通过后道工序。油剂一般有平滑剂、乳化剂、抗静电剂和调整剂。在新型纤维的开发中，可以加入弱酸成分，使得最终的非织造布pH值在5.5～6.0的范围，这和人体肌肤的平均pH值接近，对皮肤和身体小环境起到保护作用。

油剂中也可添加植物成分，这一点类似于化妆品。添加成分来自于植物提取物，范围非常广泛，如芦荟、牛油果、橄榄、洋甘菊、玫瑰、橙花、棉籽等。植物萃取物是无色无味的，含量很低，可通过高效液相色谱仪进行测试。

对于卫生用品的面层材料，客户最主要的要求是干爽。通过使用弱亲水油剂，可以提升卫生用品整体的干爽度，即降低材料回渗量，但同时渗透时间稍有增加。渗透时间和回渗量是一对矛盾体。亲水性强，液体的渗透速度快，同时返上来的液体量也会增加。亲水性弱，下渗速度慢，但返上来的液体少，被吸收芯体吸走的液体量会增加，从而表面干爽。弱亲水油剂的开发，正是为了满足客户对干爽度的要求。

抑菌非织造布逐渐受到市场的青睐。纺织材料的抑菌机理主要是：1）影响细菌细胞内代谢酶的活性；2）阻止细菌DNA复制与合成，阻止孢子生长；3）与蛋白质反应，破坏细胞壁的合成。复合纤维施加抑菌油剂，是生产抑菌热风非织造布较常用且经济实惠的方式。

2.4 添加天然纤维

天然纤维是消费者非常喜爱的纺织材料，它主要分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维。在卫生用品领域，可添加的主要是棉、麻、丝、毛。而棉纤维的添加，在热风非织造布领域很流行，添加比例一般为1%～10%，由于添加比例低，对材料的吸湿性能影响较小，但棉纤维不参与热风的粘合，因而材料的柔软度会提高。

丝、麻和毛纤维在热风非织造布中也可少量添加，但由于梳理性、可能存在的刺痒感、成本高等原因，目前市场应用不多。

2.5 添加特色纤维

特色纤维混合和天然纤维类似，多数是不参与粘合的，可以混合的纤维种类有聚乳酸纤维（PLA）、竹纤维、莱赛尔纤维、甲壳素纤维、海藻纤维、牛奶蛋白纤维、大豆蛋白纤维等。这些纤维可以用作水刺非织造布的原材料，可以100%使用。但在热风领域，只能部分添加。

1）聚乳酸纤维（PLA）

PLA纤维是可降解纤维，属于聚酯类产品，原材料来自玉米淀粉，淀粉原料经过发酵制成乳酸，再通过化学方法合成聚乳酸。聚乳酸是透明或浅黄色物质，玻璃化温度50℃～60℃，熔点160℃～170℃，密度为1.25g/cm3。在一定的环境下，经过水和微生物作用，聚乳酸酯键断裂发生水解，降解为乳酸，最终可分解成二氧化碳和水。PLA纤维制成的非织造布可以在堆肥条件下，2～3个月之内降解，是今后应对环境友好材料选择之一。图2是PLA纤维在不同的介质中降解3个月的情况。在热风生产工艺中，聚乳酸纤维只能少量添加，目前还难于实现100%复合聚乳酸热风非织造布的量产。

图2 PLA纤维在不同的介质中降解3个月的情况

2）竹纤维、莱赛尔纤维

这些纤维都是来自于竹浆、木浆的人造纤维，由于原材料或制造工艺与化学纤维不同，而赋予了材料特殊的性能特点，受到消费者的喜爱，在热风工艺中，可以少量添加。

3）牛奶蛋白纤维、大豆蛋白纤维

牛奶蛋白纤维就是将液体状牛奶去水、脱脂、加上揉合剂制成牛奶浆，再经湿纺工艺及技术处理成牛奶丝。在聚丙烯腈大分子侧链上嫁接蛋白分子，同时改变了纤维的回潮率，使牛奶蛋白纤维的回潮率达到4.6%。牛奶蛋白纤维含有17种对人体有益的氨基酸，pH值为6.8，为弱酸性，与皮肤亲和性好。

图3 牛奶蛋白纤维的生产工艺流程

通常所说的大豆蛋白纤维是由大豆蛋白质和聚乙烯醇制成。它采用化学和生物方法，从榨掉油脂的大豆豆渣中提取球状蛋白质，通过添加功能性助剂，改变蛋白质分子空间结构，经湿法纺丝而成。纤维在手感和吸湿透气方面可媲美蚕丝。

4）甲壳素纤维、海藻纤维

甲壳素纤维来自于虾壳和蟹壳，既有抗菌作用，又具有环境友好性。海藻纤维技术是近年来开发的新技术，海藻纤维同样有抗菌作用。

5）植物来源的复合纤维

热风非织造布使用的复合纤维，基本来自于石油。石油资源总有枯竭的一天，现在材料行业在积极开发来自于生物质的纤维材料。其中PET的原材料PTA和EG均可以从玉米杆、稻杆等植物中获得。这项技术已小规模使用在饮料瓶等领域，大规模纤维的商业化仍在研究中，相信不远的未来，我们就可以用到生物质的纤维材料。

2.6 热风非织造布的后道加工技术

后道加工是为了让非织造材料展现出精美的外观，体现透气、柔软、蓬松的特点，与皮肤接触点变少，从而主观感觉舒适。实现上述特色的方法有很多种，包括打孔、压花、层压复合、涂布等。

1）打孔

通过孔型设计，呈现出带孔的花纹，使得卫生用品的表层或底层更加美观。一般通过加热的针辊孔辊实现。

图4 不同孔型的打孔非织造布

图5是3种20g/m2热风非织造布厚度和透气量对比，1.5D热风白布、2.0D热风白布、2.0D热风打孔布。透气量测试试验压差125Pa，孔板面积38cm2。

图5 3种热风非织造布厚度和透气量对比

2）压花

通过平辊和花辊的加热加压，使得热风非织造布表面呈现出暗花纹，用于卫生巾面层、护翼或纸尿裤面层，体现出产品的高端感。

图6 不同压花图案的热风非织造布

3）层压复合

采用热压或超声波粘合的方式，将两层材料贴合在一起，并进行打孔、压花，或将这些工艺结合使用，使材料呈现出3D立体效果。材料的选择可以是热风+热风，热风+纺粘，热风+膜等多种形式。

图7 层压复合材料的3D立体效果

4）涂布

在材料的表面喷涂或刮涂亲水剂、润肤油、香料等，赋予材料特殊的性能，如亲肤、柔软、香气等。

3 结语

随着非织造布行业技术的发展和消费者不同层次需求的增加，小而美的创新会层出不穷，从油剂、纤维生产、热风工艺和后加工等各个方面，不断推出新的产品以及各种非织造工艺的组合产品，为卫生用品提供多种多样的材料选择。

Q&A问答

1.棉、麻、竹等天然纤维在热风布中添加的最大比例是多少？

答：由于棉、麻、竹纤维没有熔点，不参与粘合，添加的比例最大20%，否则非织造布粘合不充分，手感特别软，没有筋骨，起毛情况也会比较严重。

2.添加天然纤维对热风布本身的性能和后加工有什么影响吗？

答：由于天然纤维添加的比例不大，对梳理的过程影响比较小。如果天然纤维添加量在5%以内，对非织造布的性能和后加工打孔、压花等都不会有影响。如果比例在10%～20%，对喂料设备有一定要求，需要纤维混合均匀，否则在有些部位，天然纤维比较多，粘合不好，会出现局部起毛严重的问题。但目前实际应用情况是，天然纤维的比例都在5%以内。

3.热风布要求回渗小、干爽，亲水油剂是添加在原料纤维中，还是在热风布生产过程中单独添加，哪种方式回渗小？

答：目前一般都在纤维生产的过程中添加了干爽型油剂，这样的材料性能最稳定、成本更低、非织造布的生产过程也最容易控制。在热风布生产过程中是不进行添加的，如果要在热风工序中喷涂各种油剂，需要配置烘干设备，会增加制造难度，增加成本，也可能由于再次烘燥，会损失热风布的柔软度。

4.热风布柔软度有没有评判标准，如何有效地给客户传递不同热风布柔软度的差异。

答：对于热风布，没有国家或国际专门设计的仪器和测试方法去衡量柔软指标。各个企业大多是借用织物硬挺度仪或者纸张柔软度测试仪。其原理是测试一定宽度试样，在受到重力或压力下的弯折程度。但有时会出现测试数据指标柔软的材料，摸起来手感却不如测试指标差的材料。目前最有效的方法是感官评价为主，柔软度测试数据为辅，两者相结合的方式。对比法是最直观的展示热风布柔软度差异的方法，用几块不同纤度或不同风格的热风布做对比，说明柔软程度的差异。

5.现在很多厂家主打细旦纤维，有些企业已经做到0.8D，但是应用在卫生巾面层上，虽然解决了柔软性能，但是下渗速度很慢，表层有残留，反渗量大。如何在解决下渗速度、表层残留问题的同时保证柔软？

答：细旦纤维，甚至0.8D纤维，比较适合于做纸尿裤底层、拉拉裤腰围、卫生巾侧边等拒水材料。0.8D纤维非常细，在非织造布生产过程中，极易产生棉结和梳理不畅的情况，生产速度和效率极低。作为亲水面层，虽然其亲肤、柔软的感觉很好，但是一旦有液体，势必会潮湿、不易下渗造成表面有残留。为了兼顾生产性、实用性和柔软度，基本的做法是用0.8～1.2D的纤维与1.5D或2D的纤维混合搭配使用。

6.如何解决热风布的干爽性？

答：热风布本身的干爽性与纤维细度和油剂选配有关。同时和整个纸尿裤或卫生巾的导流层、吸收体搭配有关。针对面层热风布，要想干爽，一般选用2D～2.6D的纤维，这个纤度的纤维，单位面积上的根数适宜，有较大的孔隙，利于液体下渗，柔软度也能符合面层的要求。油剂的选择一般是永久亲水，且亲水性稍弱，即弱亲，液体渗透不是立刻下渗，而是有1～2s的缓冲，随后下渗，并被吸收体快速吸收。由于弱的亲水性，液体返渗量也相应减少。

7.添加聚乳酸纤维的热风布已经量产了吗？它与普通的热风布有差别吗？是否可应用于纸尿裤面层或者底层？

答：聚乳酸（PLA）单组分纤维应用在热风布中不能参与粘合，因为聚乳酸纤维的熔融温度在160～170℃之间。双组分的PLA高低熔点纤维已经开发出来，还没有大规模生产。双组分PLA的热风布手感相对于现有PET/PE热风布来说稍硬挺，类似于PP纤维产品，不够蓬松柔软，这和PLA本身的特性有关。应用于需要蓬松柔软的纸尿裤面层，还需要进行研究和开发。

8.欧美导流层比较偏厚偏硬，但国内导流层趋向软和蓬松，二者对最终产品性能的影响如何？有何差异？

答：欧美的导流层是厚实偏硬。因为欧美消费者对于纸尿裤整体厚实能吸是有需求的，对纸尿裤本身柔软度的要求不强烈。欧美的导流层定量一般为50～150g/m2，蓬松硬挺的多孔隙结构，有利于液体沿着不规则的纤维缝隙渗透，降低吸收体中SAP结块的风险，防止纸尿裤吸收体断裂。

国内的纸尿裤需求是超薄柔软，因此导流层定量不能高，且要求蓬松柔软，一般30～40g/m2，纤维都是4～6D，比较粗，厚度不高，因而孔隙结构不如厚实的导流层充分。但我们的纸尿裤一般使用复合芯体，结构与欧洲的不同，这样的导流层可以满足产品设计和测试要求。