面膜用竹炭粘膠纖維水刺非織造布關鍵技術的研究

吳偉

東綸科技實業有限公司 河北廊坊 065001

1 引言

近幾年，面膜作為化妝品行業的一個新興子行業，憑借其能便捷、快速改善膚質的特性，銷量呈現井噴式增長。目前，國內市場面膜還主要集中于中低檔，產品同質化嚴重且價格競爭激烈，自主創新性較弱，高端市場的面膜基布或其纖維原材料多數為國外品牌[1-2]。

竹炭粘膠纖維是以毛竹為原料，經高溫炭化及氮氣煅燒工藝形成竹炭，并將竹炭微粉化，使其具有的微孔更加蜂窩化，然后與粘膠紡絲原液共混經濕法紡絲工藝，制備出竹炭粘膠纖維，具有天然環保、高吸附、抗菌抑菌、發射遠紅外和釋放負離子等功能，目前主要應用于內衣、運動休閑服裝、毛巾以及床上用品等面料，在衛材領域的應用尚屬空白[3-5]。竹炭粉的加入降低了竹炭粘膠纖維的可加工性，對水刺加工工藝提出新的技術要求。

本文對竹炭粘膠短纖維水刺加工工藝進行了研究，通過多種梳理水刺工藝試驗和設備改造，制備出竹炭粘膠纖維水刺非織造布，可用于面膜等美妝材料。

纖維原料—開松混合—梳理—鋪網—牽伸—水刺—烘干—卷繞。

2 工藝研究

高比例竹炭粉的加入使竹炭粘膠纖維具有不同的可紡性，要制備布面均勻度良好且質量穩定的水刺非織造布，需對各工藝流程進行優化改進。其中梳理和水刺是影響水刺非織造布質量的關鍵工序，水刺非織造布的工藝流程如下：

2.1 梳理工藝的開發

梳理工藝直接決定了纖網質量，各梳理元件之間合理的速度配置保證了纖網能夠連續均勻地輸出。在梳理工藝調整和優化過程中，預先設定一組經驗數據為參數，觀察輸出纖網的成網情況，根據纖網質量對各梳理元件參數進行調整，最終得出一組優選的梳理參數。初設參數與最終參數如表1所示。

表1第一組數據為根據經驗值設定的初始工藝參數，以其為工藝參數得到的纖網均勻度較差，纖維損傷較大，纖維網短絨和棉結現象嚴重，由此可判斷該組參數不適于竹炭粘膠纖維的梳理成網。經分析，梳理單元轉速過高使纖維受到的梳理不夠充分且作用于纖維的力過大對纖維造成嚴重損傷，從而使纖網短絨和棉結現象嚴重。通過對多種梳理工藝方式進行試驗，最終采用以第二組數據為基礎的“輕梳理快轉移”梳理工藝，即降低主錫林和工作輥的速度，降低梳理力，減小工作輥和主錫林、道夫和主錫林間的隔距，減少纖維的循環梳理次數。通過該工藝，輸出的纖維網短絨和棉結減少，纖維損傷得到了有效控制，得到均勻度較好的竹炭粘膠纖維網。

表1 梳理工藝參數（單位：m/min）

表2 水刺壓力工藝（單位：bar）

2.2 水刺工藝的開發

水刺工藝的研究包括水刺單元配置和生產工藝優化，水刺元器件優化主要是水針板的規格和托持網的選型，而生產工藝的優化主要是水刺壓力的合理配置和抽吸負壓的調整。對于竹炭粘膠短纖維，主要為水刺壓力的合理配置，由于竹炭與纖維素之間的連接強度相對于分子鏈結合或離子絡合要低，高壓水會對竹炭粉產生沖擊并導致竹炭粉脫落。

優化水刺工藝，既要盡量避免竹炭粉末脫落，又要使纖維充分纏結，滿足面膜基布對強力的要求。本文設計了3 組水刺壓力試驗方案，如表2所示。對不同水刺工藝制備的水刺非織造布的拉伸性能、厚度、吸水倍率、氨吸附率等性能進行測試，測試結果如圖1到圖4所示。

由圖1到圖4可知，水刺壓力和水刺道數的不同對水刺非織造材料的拉伸性能、厚度、吸水倍率、氨吸附率均有影響。隨著水刺壓力和水刺道數的增加，作用于纖維上的水針能量增大，有利于纖維間互相纏結，纖維間纏結增加、空隙減小，使得水刺非織造材料厚度、斷裂伸長率、吸水倍率均隨水刺壓力的增加而下降。隨著水刺壓力的進一步增加，由于水刺壓力過大對纖維造成損傷，使得竹炭粉脫落，導致水刺非織造材料的拉伸斷裂強力隨水針能量的增加先升高后降低，由于竹炭粉的減少，氨吸附率隨著水刺壓力的增加而降低。

圖1 縱橫向斷裂強力測試結果

圖2 縱橫向斷裂伸長率測試結果

圖3 厚度測試結果

圖4 吸水倍率和氨吸附率測試結果

通過對由3 組不同水刺壓力制備的水刺非織造布的性能進行測試，最終選擇方案B 水刺參數用于生產，并得出合理配置各道水刺壓力，降低后道壓力，適當減少水刺頭，能夠有效減少竹炭粉的脫落，減少纖維的損傷，保持竹炭粘膠纖維高吸附、發射遠紅外和釋放負離子等功能，并且強度達到產品使用要求。

表3 50g/m2 竹炭粘膠纖維水刺非織造材料性能

2.3 面膜用非織造布性能指標

對50g/m2竹炭粘膠纖維水刺非織造材料進行了性能測試，各項性能指標符合面膜用水刺非織造布的要求。詳見表3。

3 結論

通過“輕梳理快轉移”的梳理技術、配置“中壓”水刺壓力，解決了竹炭粘膠纖維在梳理和水刺過程中受損嚴重、竹炭粉顆粒散失的技術難題，形成竹炭粘膠纖維水刺非織造布關鍵技術，制成40g/m2～55g/m2的衛材用竹炭粘膠纖維水刺非織造布，并且縱橫向斷裂強力（5cm 條樣）≥40N，負離子發生量≥500 個/cm3，遠紅外發射率≥0.80，抑菌率（金黃色葡萄球菌抑菌率、大腸桿菌抑菌率）≥70%，適用于面膜等美妝材料。