可冲散湿巾材料及性能研究

李伟岸，刘 诺，聂 渡，李素英

（1.江苏金三发卫生材料科技有限公司，江苏 南通 226114；2.南通大学，江苏 南通 226019）

随着经济社会的发展，人们对湿巾等用即弃卫生产品的需求迅速增加，同时，其废弃物对环境造成的负担也愈加突出，急需开发一种绿色环保的湿巾用卫生材料[1-2]。本研究以造纸技术为基础，利用湿法成网水刺加固等非织造技术制备可冲散非织造材料。一方面，可以在造纸技术与非织造技术有机融合方面积累经验；另一方面，可以获得优化的工艺参数，指导生产[3-4]。

1 实验

1.1 原料及设备

实验原料：日本大和黏胶短纤（2.2 dtex×8 mm，2.2 dtex×10 mm，2.2 dtex×12 mm），北木木浆浆粕（白色，84.0 cm×82.0 cm×0.1 cm）。试样制备采用江苏金三发湿法水刺设备。试样性能评价仪器如表1所示。

表1 实验仪器

1.2 实验方案设计

选择黏胶纤维、木浆纤维为原料，设计产品面密度为50 g/m2，三因素三水平的正交实验如表2～3所示。10号试样为市售清风卷纸，11号试样为市售斑布本色卷纸。选择制备工艺为湿法成网工艺。

表2 实验因素设计

1.3 试样制备

工艺流程：备料→打浆→混合→湿法成网→水刺加固→烘干→收卷。

将木浆纤维浸泡水中1 h，然后放入搅拌机，搅拌打浆10 min，使木浆纤维均匀分散在水中后，输送到调浆桶，将预湿的黏胶纤维按配比要求输送到调浆桶。在调浆桶中，将木浆和黏胶纤维充分搅拌混合后，同步冲浆系统送入成网帘，控制冲浆速度和成网帘速度，在网帘上形成木浆/黏胶混合纤维的湿纸页，经水刺预刺后，将湿纸页转移到下网，经多道水刺加固后，负压脱水和干燥，即制成所需要的可冲散湿巾卷材试样。

2 性能测试及数据分析

2.1 试样外观形貌

利用COXEM（库赛姆）EM-30 Plus扫描电镜对试样进行扫描，从图1（a）中可以明显看出纤维之间在水刺水流作用下产生了相互缠结，图1（b）中可以明显看出试样只含有木浆和黏胶两种纤维，没有其他物质，使用的安全性更强，而图1（c）～（d）中除了木浆纤维以外，还有其他物质。

2.2 均匀性及结果分析

正交实验数据如表4所示，均匀性分析如表5所示。

表5 正交实验均匀性分析

根据表5中面密度R值大小顺序可以得出，首先影响试样均匀性的主要因素是水刺道数，其次是纤维长度，最后是木浆质量分数。水刺道数的增加加剧了木浆纤维的流失，导致试样面密度均匀性下降、纤维长度增加，与木浆纤维混合的均一性变差，导致试样面密度的均匀性下降。根据表4中厚度R值大小顺序可以得出，影响试样均匀性的主次因素顺序为水刺道数、木浆质量分数、纤维长度，与面密度影响因素相比，木浆质量分数与纤维长度两个因素影响大小的顺序相反，但差异很小。总体来看，湿法成网水刺加固的非织造试样的面密度均匀性、厚度均匀性都很好。

2.3 力学性能及结果分析

正交实验力学性能分析如表6所示。

表6 正交实验力学性能分析

由表6实验结果可以看出，影响试样横向湿态断裂强力的主次因素顺序为水刺道数、木浆纤维质量分数，黏胶纤维长度对试样横向湿态强力几乎没有影响。主要是因为水刺道数增加，纤维间抱合增强，使试样湿态断裂强力增大，黏胶纤维湿态断裂强力至少下降50%，且有纵向取向趋势，因此，表现为影响试样横向湿态断裂强力的最次要因素。影响试样纵向湿态断裂强力的主次因素顺序为水刺道数、黏胶纤维长度、木浆纤维质量分数，主要是因黏胶纤维在纵向上取向，对周围纤维起到束缚作用，纤维长度越长，束缚作用越明显，纵向湿态断裂强力则显示出提升趋势。

2.4 可冲散性能及结果分析

将磁力搅拌器转子放入含有300 mL蒸馏水的500 mL的烧杯中，将烧杯放在TTP磁力搅拌器上，启动搅拌器，转动速度定为600 r/min。将一块11.4 cm×11.4 cm的试样放入上述烧杯中开始计时，每隔30 s记录一次磁力搅拌器转速，180 s后停止磁力搅拌器，观察并拍照记录试样状态。分散性变化规律如图2所示，分散性状态如表7所示。由图2分散性变化规律可见，4号试样经过30 s磁力搅拌后，试样已经开始分散，转动阻力减小，搅拌速度就开始回升。其他8块试样经过90 s磁力搅拌后，试样已经开始分散，转动阻力减小，搅拌速度回升。10号试样经过30 s磁力搅拌后，搅拌速度就呈直线回升，180 s后已经接近600 r/min，说明材料接近完全冲散成短纤维状，转动阻力接近原水转动状态。总之，9块可冲散试样的可冲散性能比市售清风卷纸差，但完全满足可冲散导则要求。

图2 分散性变化规律

表7 分散性效果

3 结语

（1）影响试样面密度均匀性的主要因素是水刺道数，其次是纤维长度，最后是木浆质量分数。水刺道数增加，试样面密度均匀性下降。

（2）影响试样厚度均匀性的主次因素顺序为水刺道数、木浆质量分数、纤维长度，与面密度影响因素相比，木浆质量分数与纤维长度两个因素影响顺序相反，但差异很小。

（3）影响试样横向湿态断裂强力的主次因素顺序为水刺道数、木浆纤维质量分数，水刺道数增加，纤维间抱合增强，试样湿态断裂强力增大。影响试样纵向湿态断裂强力的主次因素顺序为水刺道数、黏胶纤维长度、木浆纤维质量分数，水刺道数增加，纤维长度增长，试样纵向湿态断裂强力增大。

（4）4号试样A2B1C2，即木浆纤维质量分数为75%、纤维长度为12 mm、水刺道数为4道时，30 s时就开始分散，但180 s后达到冲散预期效果，其他8块试样经过90 s磁力搅拌后开始分散，180 s后均能达到冲散预期效果。