可沖散濕巾材料及性能研究

李偉岸，劉 諾，聶 渡，李素英

（1.江蘇金三發(fā)衛(wèi)生材料科技有限公司，江蘇 南通 226114；2.南通大學(xué)，江蘇 南通 226019）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)濕巾等用即棄衛(wèi)生產(chǎn)品的需求迅速增加，同時(shí)，其廢棄物對(duì)環(huán)境造成的負(fù)擔(dān)也愈加突出，急需開發(fā)一種綠色環(huán)保的濕巾用衛(wèi)生材料[1-2]。本研究以造紙技術(shù)為基礎(chǔ)，利用濕法成網(wǎng)水刺加固等非織造技術(shù)制備可沖散非織造材料。一方面，可以在造紙技術(shù)與非織造技術(shù)有機(jī)融合方面積累經(jīng)驗(yàn)；另一方面，可以獲得優(yōu)化的工藝參數(shù)，指導(dǎo)生產(chǎn)[3-4]。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)原料：日本大和黏膠短纖（2.2 dtex×8 mm，2.2 dtex×10 mm，2.2 dtex×12 mm），北木木漿漿粕（白色，84.0 cm×82.0 cm×0.1 cm）。試樣制備采用江蘇金三發(fā)濕法水刺設(shè)備。試樣性能評(píng)價(jià)儀器如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器

1.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

選擇黏膠纖維、木漿纖維為原料，設(shè)計(jì)產(chǎn)品面密度為50 g/m2，三因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)如表2～3所示。10號(hào)試樣為市售清風(fēng)卷紙，11號(hào)試樣為市售斑布本色卷紙。選擇制備工藝為濕法成網(wǎng)工藝。

表2 實(shí)驗(yàn)因素設(shè)計(jì)

1.3 試樣制備

工藝流程：備料→打漿→混合→濕法成網(wǎng)→水刺加固→烘干→收卷。

將木漿纖維浸泡水中1 h，然后放入攪拌機(jī)，攪拌打漿10 min，使木漿纖維均勻分散在水中后，輸送到調(diào)漿桶，將預(yù)濕的黏膠纖維按配比要求輸送到調(diào)漿桶。在調(diào)漿桶中，將木漿和黏膠纖維充分?jǐn)嚢杌旌虾?，同步?jīng)_漿系統(tǒng)送入成網(wǎng)簾，控制沖漿速度和成網(wǎng)簾速度，在網(wǎng)簾上形成木漿/黏膠混合纖維的濕紙頁，經(jīng)水刺預(yù)刺后，將濕紙頁轉(zhuǎn)移到下網(wǎng)，經(jīng)多道水刺加固后，負(fù)壓脫水和干燥，即制成所需要的可沖散濕巾卷材試樣。

2 性能測(cè)試及數(shù)據(jù)分析

2.1 試樣外觀形貌

利用COXEM（庫賽姆）EM-30 Plus掃描電鏡對(duì)試樣進(jìn)行掃描，從圖1（a）中可以明顯看出纖維之間在水刺水流作用下產(chǎn)生了相互纏結(jié)，圖1（b）中可以明顯看出試樣只含有木漿和黏膠兩種纖維，沒有其他物質(zhì)，使用的安全性更強(qiáng)，而圖1（c）～（d）中除了木漿纖維以外，還有其他物質(zhì)。

2.2 均勻性及結(jié)果分析

正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示，均勻性分析如表5所示。

表5 正交實(shí)驗(yàn)均勻性分析

根據(jù)表5中面密度R值大小順序可以得出，首先影響試樣均勻性的主要因素是水刺道數(shù)，其次是纖維長(zhǎng)度，最后是木漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)。水刺道數(shù)的增加加劇了木漿纖維的流失，導(dǎo)致試樣面密度均勻性下降、纖維長(zhǎng)度增加，與木漿纖維混合的均一性變差，導(dǎo)致試樣面密度的均勻性下降。根據(jù)表4中厚度R值大小順序可以得出，影響試樣均勻性的主次因素順序?yàn)樗痰罃?shù)、木漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)、纖維長(zhǎng)度，與面密度影響因素相比，木漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)與纖維長(zhǎng)度兩個(gè)因素影響大小的順序相反，但差異很小?？傮w來看，濕法成網(wǎng)水刺加固的非織造試樣的面密度均勻性、厚度均勻性都很好。

2.3 力學(xué)性能及結(jié)果分析

正交實(shí)驗(yàn)力學(xué)性能分析如表6所示。

表6 正交實(shí)驗(yàn)力學(xué)性能分析

由表6實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，影響試樣橫向濕態(tài)斷裂強(qiáng)力的主次因素順序?yàn)樗痰罃?shù)、木漿纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，黏膠纖維長(zhǎng)度對(duì)試樣橫向濕態(tài)強(qiáng)力幾乎沒有影響。主要是因?yàn)樗痰罃?shù)增加，纖維間抱合增強(qiáng)，使試樣濕態(tài)斷裂強(qiáng)力增大，黏膠纖維濕態(tài)斷裂強(qiáng)力至少下降50%，且有縱向取向趨勢(shì)，因此，表現(xiàn)為影響試樣橫向濕態(tài)斷裂強(qiáng)力的最次要因素。影響試樣縱向濕態(tài)斷裂強(qiáng)力的主次因素順序?yàn)樗痰罃?shù)、黏膠纖維長(zhǎng)度、木漿纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，主要是因黏膠纖維在縱向上取向，對(duì)周圍纖維起到束縛作用，纖維長(zhǎng)度越長(zhǎng)，束縛作用越明顯，縱向濕態(tài)斷裂強(qiáng)力則顯示出提升趨勢(shì)。

2.4 可沖散性能及結(jié)果分析

將磁力攪拌器轉(zhuǎn)子放入含有300 mL蒸餾水的500 mL的燒杯中，將燒杯放在TTP磁力攪拌器上，啟動(dòng)攪拌器，轉(zhuǎn)動(dòng)速度定為600 r/min。將一塊11.4 cm×11.4 cm的試樣放入上述燒杯中開始計(jì)時(shí)，每隔30 s記錄一次磁力攪拌器轉(zhuǎn)速，180 s后停止磁力攪拌器，觀察并拍照記錄試樣狀態(tài)。分散性變化規(guī)律如圖2所示，分散性狀態(tài)如表7所示。由圖2分散性變化規(guī)律可見，4號(hào)試樣經(jīng)過30 s磁力攪拌后，試樣已經(jīng)開始分散，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力減小，攪拌速度就開始回升。其他8塊試樣經(jīng)過90 s磁力攪拌后，試樣已經(jīng)開始分散，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力減小，攪拌速度回升。10號(hào)試樣經(jīng)過30 s磁力攪拌后，攪拌速度就呈直線回升，180 s后已經(jīng)接近600 r/min，說明材料接近完全沖散成短纖維狀，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力接近原水轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。總之，9塊可沖散試樣的可沖散性能比市售清風(fēng)卷紙差，但完全滿足可沖散導(dǎo)則要求。

圖2 分散性變化規(guī)律

表7 分散性效果

3 結(jié)語

（1）影響試樣面密度均勻性的主要因素是水刺道數(shù)，其次是纖維長(zhǎng)度，最后是木漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)。水刺道數(shù)增加，試樣面密度均勻性下降。

（2）影響試樣厚度均勻性的主次因素順序?yàn)樗痰罃?shù)、木漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)、纖維長(zhǎng)度，與面密度影響因素相比，木漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)與纖維長(zhǎng)度兩個(gè)因素影響順序相反，但差異很小。

（3）影響試樣橫向濕態(tài)斷裂強(qiáng)力的主次因素順序?yàn)樗痰罃?shù)、木漿纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，水刺道數(shù)增加，纖維間抱合增強(qiáng)，試樣濕態(tài)斷裂強(qiáng)力增大。影響試樣縱向濕態(tài)斷裂強(qiáng)力的主次因素順序?yàn)樗痰罃?shù)、黏膠纖維長(zhǎng)度、木漿纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，水刺道數(shù)增加，纖維長(zhǎng)度增長(zhǎng)，試樣縱向濕態(tài)斷裂強(qiáng)力增大。

（4）4號(hào)試樣A2B1C2，即木漿纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%、纖維長(zhǎng)度為12 mm、水刺道數(shù)為4道時(shí)，30 s時(shí)就開始分散，但180 s后達(dá)到?jīng)_散預(yù)期效果，其他8塊試樣經(jīng)過90 s磁力攪拌后開始分散，180 s后均能達(dá)到?jīng)_散預(yù)期效果。