宋建華 法麥凱尼柯機(jī)械（上海）有限公司

紙尿褲芯體超薄化的解決方案:絨毛漿芯體及無(wú)絨毛漿芯體的新技術(shù)

Fluff-Filled and Non-Fluff Absorbent Cores

宋建華 法麥凱尼柯機(jī)械（上海）有限公司

1 紙尿褲超薄化的市場(chǎng)分析

目前，超薄化的紙尿褲受到廣泛關(guān)注。最早提出這個(gè)需求的是西歐和北美地區(qū)，現(xiàn)在該地區(qū)的超薄紙尿褲芯體中高吸收性樹(shù)脂（SAP）和絨毛漿的比例已經(jīng)達(dá)到60：40。中東地區(qū)也是從剛開(kāi)始的30：70，逐步上升到現(xiàn)在的50：50。在中國(guó)市場(chǎng)，不管是海外的品牌，還是國(guó)產(chǎn)的品牌，目前都已經(jīng)可以達(dá)到50：50。另外，我們也注意到，在中國(guó)市場(chǎng)上，預(yù)制的復(fù)合芯體已經(jīng)普遍成為國(guó)產(chǎn)品牌的首選，可以說(shuō)是一個(gè)中國(guó)特色，在國(guó)外很少看到有預(yù)制芯體占主流的情況。

另一個(gè)值得關(guān)注的是寶潔公司，大概在6年前，推出了一款全新的“超級(jí)干爽”紙尿褲，這款芯體第一次創(chuàng)新地將SAP添加在兩層非織造布之間，同時(shí)配合了人造纖維和導(dǎo)流層復(fù)合而成，寶潔在中國(guó)市場(chǎng)主推這款產(chǎn)品。

從SAP含量來(lái)說(shuō)，目前歐洲已經(jīng)達(dá)到了50%～65%，并且還在逐步增加，可能會(huì)達(dá)到80%。也就是說(shuō)絨毛漿含量只有3～4g，而SAP含量會(huì)達(dá)到13～14g。在美洲市場(chǎng)，現(xiàn)在SAP含量已經(jīng)達(dá)到60%，絨毛漿在8g左右，而SAP在11g左右。

中國(guó)市場(chǎng)的傳統(tǒng)芯體，普遍的SAP含量在35%～55%，但是在超薄化的需求推動(dòng)下，肯定會(huì)逐步提高SAP的含量，直到100%。有必要強(qiáng)調(diào)的是這個(gè)100%的工藝跟前面說(shuō)的預(yù)制芯體是有區(qū)別的，這里指的是在線的工藝。

2 絨毛漿芯體超薄化的解決方案

超薄芯體意味著SAP含量必須要提高。法麥凱尼柯提供兩種不同的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)高SAP含量和低絨毛漿含量的產(chǎn)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。兩種工藝都可以使SAP含量達(dá)到70%，絨毛漿含量30%。

圖1 H成型示意圖

圖2 U成型示意圖

兩種成型方式都采用了精確的流體控制設(shè)計(jì)和有限元分析，并且采用法麥凱尼柯專(zhuān)利技術(shù)，取消傳統(tǒng)芯體中的打底層，U成型方式還提供極低的壓力損失。

與這兩種成型系統(tǒng)搭配的是OptiSAP專(zhuān)利播撒系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于SAP量的控制，最大能力可以達(dá)到1,200kg/h，同時(shí)在設(shè)計(jì)上采用了獨(dú)立的電器控制，避免了電器系統(tǒng)的干擾，標(biāo)準(zhǔn)偏差可以控制在0.25%～1%。

圖3 OptiSAP專(zhuān)利播撒系統(tǒng)

圖4 芯體吸水后的情況

圖4 是在法麥凱尼柯設(shè)備上成型的芯體，SAP含量都超過(guò)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在芯體中的分布比較均勻。

3 SAP定向添加解決方案

為了配合超薄的絨毛漿芯體，我們推出了新一代SAP定向添加解決方案。用過(guò)紙尿褲的父母都知道，紙尿褲的前端和后端都很難用到，只有中間部分是經(jīng)常用到的。這就對(duì)設(shè)備提出了一個(gè)問(wèn)題，如何把SAP只添加到使用的部位，而前部和后部盡量少添加。法麥凱尼柯最新推出的SAP定向添加解決方案就是致力于解決這個(gè)問(wèn)題。應(yīng)用這項(xiàng)新技術(shù)可使每片芯體的SAP用量節(jié)約2g。

圖5 SAP定向添加系統(tǒng)

圖5 為法麥凱尼柯最新一代間歇式的SAP定向添加系統(tǒng)，由3個(gè)單元組成，即SAP添料和撒播系統(tǒng)、間歇添加單元、X-THRUE視覺(jué)反饋系統(tǒng)。這套系統(tǒng)區(qū)別于其他廠家的獨(dú)特之處在于實(shí)時(shí)在線的X-THRUE視覺(jué)反饋系統(tǒng)。其原理類(lèi)似于X光，設(shè)備在運(yùn)行的時(shí)候，通過(guò)這一套視覺(jué)反饋系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)地看到SAP在芯體中的位置。實(shí)際上SAP都是白色的，在芯體成型之后，很難知道它加在什么位置，使用X-THRUE系統(tǒng)，除了能看到SAP的實(shí)時(shí)分布狀態(tài)，還能將反饋信號(hào)發(fā)送到間歇添加單元，真正做到閉環(huán)控制。

圖6 X-THRUE系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

圖6 所示為X-THRUE系統(tǒng)在1,000片/min高速設(shè)備上的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，可以看到這個(gè)芯體上有兩個(gè)SAP的添加位置，最終芯體吸水測(cè)試結(jié)果跟系統(tǒng)顯示的SAP添加位置是完全一致的。借助X-THRUE系統(tǒng)，法麥凱尼柯可以提供最高精度的SAP定向添加，芯體中間的SAP添加量可以達(dá)到兩邊添加量的7倍以上。同時(shí)，該系統(tǒng)還具備卓越的靈活性，可實(shí)現(xiàn)雙區(qū)域定向添加SAP。

4 在線無(wú)絨毛漿超薄芯體解決方案

為了適應(yīng)超薄化的需求，法麥凱尼柯最新推出一項(xiàng)無(wú)絨毛漿芯體技術(shù)，最大的特色在于它是一個(gè)在線的工藝，不需要額外采購(gòu)預(yù)制芯體。它是通過(guò)專(zhuān)利技術(shù)將SAP添加到導(dǎo)流層內(nèi)部，這種技術(shù)既可應(yīng)用在成人紙尿褲設(shè)備上，也可應(yīng)用在嬰兒紙尿褲設(shè)備上，甚至是衛(wèi)生巾設(shè)備上。芯體的厚度取決于導(dǎo)流層的定量和厚度，實(shí)驗(yàn)證明，50～140g/m2的導(dǎo)流層都可以應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。

為了更好地呈現(xiàn)這款無(wú)絨毛漿芯體的吸收速度，法麥凱尼柯在意大利的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了量化的測(cè)試。

表1 無(wú)絨毛漿芯體吸收速度測(cè)試結(jié)果

表1所示為這款無(wú)絨毛漿芯體吸收速度測(cè)試結(jié)果。首先，關(guān)于測(cè)試方法，現(xiàn)在很多人為了突出產(chǎn)品的吸收速度，都會(huì)一次性向紙尿褲添加很多的液體，但是其實(shí)這種測(cè)試方法并不能完全體現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用狀態(tài)。因?yàn)閶雰翰豢赡芤淮斡心敲创蟮哪蛄?，都是一次一次地尿上去的。所以我們采用的測(cè)量方法是分批次添加，每次70mL液體，每次間隔5min，這樣可以觀測(cè)芯體重復(fù)利用時(shí)的吸收性能。由數(shù)據(jù)可知，這款芯體的吸收速度比較平穩(wěn)，每次都可以在目標(biāo)值100s之內(nèi)。

作為對(duì)比，我們也測(cè)試了中國(guó)市場(chǎng)上一些主流產(chǎn)品。同樣的測(cè)試方法，可以看到目前的超薄預(yù)制復(fù)合芯體，普遍存在第一次吸收速度比較好，之后吸收速度嚴(yán)重下降的缺陷。而傳統(tǒng)的絨毛漿芯體，在這方面體現(xiàn)出較平衡的吸收速度。

表2 中國(guó)市場(chǎng)上超薄芯體產(chǎn)品的吸收速度測(cè)試結(jié)果

為了更直觀地體現(xiàn)這款芯體的特性，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的斜坡吸收速度對(duì)比實(shí)驗(yàn)（圖7）。將吸收芯體放置在一個(gè)斜坡上，左側(cè)是中國(guó)市場(chǎng)的預(yù)制復(fù)合芯體，右側(cè)是法麥凱尼柯最新的無(wú)絨毛漿芯體。從同一點(diǎn)分3次每次添加70mL液體，間隔時(shí)間為5min。不能被芯體及時(shí)吸收的液體會(huì)被收集到量杯中。

圖7 斜坡吸收速度對(duì)比實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，預(yù)制復(fù)合芯體在第一次吸收時(shí)，沒(méi)有液體泄漏，但第二次，第三次，吸收速度明顯下降，有較多的液體泄漏，最后總的液體泄漏量為45mL。而法麥凱尼柯最新的無(wú)絨毛漿芯體在三次液體添加中，吸收速度始終出色，沒(méi)有液體泄漏。

通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們希望呼吁國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)，除了關(guān)注紙尿褲外觀的輕薄、透氣，同時(shí)兼顧到芯體吸收性能的本質(zhì)。

（孫靜整理）