強(qiáng)力均衡的薄型水刺非織造布的研究

（東綸科技實(shí)業(yè)有限公司 河北 廊坊 065001）

隨著美容業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)面膜舒適度要求越來越高，同時(shí)對(duì)面膜的透明度也有了新的要求，傳統(tǒng)面膜基布主要由粘膠纖維加工而成，這類面膜布存在手感厚實(shí)、貼服性差、不美觀等問題，已不能滿足消費(fèi)者的需求[1]。

強(qiáng)力均衡的薄型水刺非織造布應(yīng)用于面膜基布，可緊密貼附于面部，形成相對(duì)密閉的隔離層，有利于肌膚吸收所需的營養(yǎng)和水分，給消費(fèi)者帶來良好的體驗(yàn)感。

目前最具代表性的薄型面膜是以銅氨纖維長絲經(jīng)水刺加工而成，手感柔軟，輕薄，通透性好，濕態(tài)下接近透明，滿足了人們對(duì)面膜實(shí)用、美觀的雙重需求，但這種薄型面膜基布生產(chǎn)技術(shù)被國外壟斷，價(jià)格偏高[2]。再生纖維素纖維中的萊賽爾纖維也常被用作面膜基布，萊賽爾纖維面膜基布的保液率和穩(wěn)定性等方面均優(yōu)于銅氨纖維面膜基布[3]。萊賽爾纖維被譽(yù)為人造纖維史上最具價(jià)值的綠色纖維，兼具天然纖維和合成纖維的多種優(yōu)良性能，是歐盟最新擬實(shí)施的限塑令中未禁止的再生纖維素纖維。

本文基于對(duì)薄型面膜基布的研究，以新溶劑法纖維素纖維為原料，采用水刺加固技術(shù)開發(fā)一款手感柔軟、吸水性好、縱橫向強(qiáng)力均衡且輕薄的面膜基布。

1 強(qiáng)力均衡的薄型水刺非織造布工藝研究

利用新溶劑法纖維素纖維，制備低克重、布面均勻度良好且質(zhì)量穩(wěn)定的水刺非織造布，需對(duì)各工藝流程進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，其中鋪網(wǎng)工藝的選擇和梳理工藝參數(shù)的優(yōu)化是影響水刺非織造布質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

1.1 鋪網(wǎng)工藝

水刺非織造布根據(jù)纖維網(wǎng)層疊方式，主要分為交叉鋪網(wǎng)、直鋪和一種介于交叉鋪網(wǎng)與直鋪之間新的鋪網(wǎng)方式——半交叉鋪網(wǎng)。交叉鋪網(wǎng)是指梳理機(jī)梳出的纖維網(wǎng)經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)機(jī)“Z”形層疊鋪制，再進(jìn)入水刺工序，其特點(diǎn)是適合較高克重的水刺非織造布，產(chǎn)品的橫向強(qiáng)力較高，缺點(diǎn)是生產(chǎn)線速度較低[4]。直鋪水刺非織造布生產(chǎn)線是指梳理機(jī)梳出的纖維網(wǎng)不經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)機(jī)，直接進(jìn)入水刺工序，其特點(diǎn)是生產(chǎn)線速度高，適合較低克重的水刺非織造布，但產(chǎn)品縱橫向強(qiáng)力比值較大，通常在4:1～6:1之間。通過高速雜亂輥或全轉(zhuǎn)移輸出輥（TT輥）技術(shù)，直鋪水刺生產(chǎn)線產(chǎn)品的橫向強(qiáng)力有較大提升，縱橫向強(qiáng)力比值可以達(dá)到3:1左右。直鋪水刺生產(chǎn)線的產(chǎn)品縱向強(qiáng)力要比橫向強(qiáng)力高很多，在拉力作用下極易拉伸變形，應(yīng)用領(lǐng)域受到很大限制[5]。

表1為采用相同纖維原料不同鋪網(wǎng)工藝制備的水刺非織造布的物性指標(biāo)數(shù)據(jù)。由表可知：當(dāng)克重大致相同時(shí)，直鋪水刺非織造布的縱橫向強(qiáng)力比約為4:1；全交鋪水刺非織造布的縱橫向強(qiáng)力比約為0.93:1，鋪網(wǎng)方式是影響水刺非織造布縱橫向強(qiáng)力的關(guān)鍵因素。

表1 不同鋪網(wǎng)方式產(chǎn)品物性指標(biāo)對(duì)比

半交叉鋪網(wǎng)工藝兼具生產(chǎn)線速度較高和產(chǎn)品縱橫向強(qiáng)力比較接近的優(yōu)點(diǎn)，目前已在水刺非織造布行業(yè)廣泛采用。但在一般的半交叉鋪網(wǎng)工藝條件下，40g/m2以下的薄型水刺非織造布的縱橫向強(qiáng)力比值在2.5:1～3.0:1之間。如果采用半交叉工藝生產(chǎn)縱橫向強(qiáng)力比值小于1.5:1的強(qiáng)力均勻的薄型水刺非織造布，對(duì)設(shè)備和工藝都有較高的要求。

相對(duì)于全交鋪生產(chǎn)線，半交鋪生產(chǎn)線由于第二臺(tái)梳理機(jī)的引入，生產(chǎn)線速度有較大的提升，如圖1、圖2所示。半交鋪生產(chǎn)線產(chǎn)品的單位面積質(zhì)量一部分來自于交鋪梳理機(jī)，一部分來自于直鋪梳理機(jī)。在半交鋪工藝下，通常鋪網(wǎng)機(jī)采用更少的鋪網(wǎng)層數(shù)以獲得更輕的質(zhì)量，因而鋪網(wǎng)機(jī)的輸出速度更快。對(duì)于質(zhì)量既輕、傳輸速度又快的纖維網(wǎng)，在交叉鋪網(wǎng)機(jī)的鋪網(wǎng)過程及其隨后的傳輸過程中，如何控制張力穩(wěn)定并保持既定的纖維網(wǎng)形態(tài)，是生產(chǎn)強(qiáng)力均勻的薄型水刺非織造布的工藝關(guān)鍵。

圖1 交鋪示意圖

圖2 半交鋪示意圖

在鋪網(wǎng)機(jī)和牽伸機(jī)中間增加緩沖簾，通過中間簾子有效工作長度的有規(guī)則變化，可以減少由于鋪網(wǎng)機(jī)鋪網(wǎng)小車換向引起的輸出簾速度變化而產(chǎn)生的張力波動(dòng)，從而有效控制纖維網(wǎng)在縱向的短片段均勻度，輸出克重較低、成型良好且穩(wěn)定的纖維網(wǎng)。

半交叉鋪網(wǎng)工藝采用交叉鋪網(wǎng)纖維網(wǎng)和直鋪纖維網(wǎng)相結(jié)合，兩種纖維網(wǎng)合并后經(jīng)水刺工序加固形成非織造布，相比全交鋪非織造布單位面積質(zhì)量的橫向均勻度更好，同時(shí)還彌補(bǔ)了交叉鋪網(wǎng)車速較慢的不足，相比直鋪非織造布提高了產(chǎn)品的橫向強(qiáng)力，產(chǎn)品的縱橫向強(qiáng)力比值接近交叉鋪網(wǎng)型。

1.2 梳理工藝

由于新溶劑法纖維素纖維相對(duì)不易開松，生產(chǎn)時(shí)宜盡量提高纖維的開松度，有助于提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和均勻性。纖維經(jīng)開松、混合后，喂給梳理機(jī)進(jìn)一步加工。

梳理是干法非織造材料成網(wǎng)生產(chǎn)中的一道關(guān)鍵工序。梳理工序主要是將纖維進(jìn)一步開松，將原料進(jìn)一步混合，塊狀纖維梳理成束狀，最終梳理成單根纖維狀并形成纖維網(wǎng)。梳理工藝參數(shù)直接決定了纖網(wǎng)的質(zhì)量，各梳理元件之間合理的速度配置保證了纖網(wǎng)能夠連續(xù)均勻地輸出[6]。

為獲得強(qiáng)力均衡的纖維網(wǎng)及其水刺非織造布，工藝上主要采取以下措施：

（1）降低直鋪纖維網(wǎng)在成品單位面積質(zhì)量中的占比。通過降低直鋪梳理機(jī)上下棉箱壓力以降低棉層密度從而降低喂入梳理機(jī)的纖維層單位面積質(zhì)量，并降低直鋪梳理機(jī)喂棉簾子和喂棉羅拉速度，最終使得直鋪梳理機(jī)輸出的纖維網(wǎng)克重大幅降低；

（2）降低鋪網(wǎng)機(jī)的鋪網(wǎng)層數(shù)和牽伸機(jī)的牽伸倍數(shù)，降低纖維縱向排列占比；

（3）降低水刺工序的牽伸系數(shù)。

表2是兩種直鋪梳理機(jī)工藝及在相同水刺工藝下最終產(chǎn)品的物性指標(biāo)表。工藝1為直鋪側(cè)喂入量相對(duì)較高的工藝設(shè)置，制得31.1g/m2水刺非織造布縱橫向強(qiáng)力比值為1.80:1。工藝2為直鋪側(cè)喂入量相對(duì)較低的工藝設(shè)置，制得32.3g/m2水刺非織造布縱橫向強(qiáng)力比值為1.15:1。通過工藝試驗(yàn)驗(yàn)證，直鋪梳理機(jī)纖維網(wǎng)重量占比對(duì)縱橫向強(qiáng)力比值有顯著影響。

表2 直鋪梳理喂入量及產(chǎn)品物性指標(biāo)

通過梳理工藝參數(shù)的優(yōu)化以及半交鋪鋪網(wǎng)工藝的選擇，配以合理的水刺工藝參數(shù)，最終制備出的水刺非織造布的縱橫向強(qiáng)力比值為1.15:1，接近全交鋪縱橫向強(qiáng)力比值，滿足面膜使用要求。

2 結(jié)論及展望

以半交鋪鋪網(wǎng)工藝為基礎(chǔ)，通過降低直鋪梳理機(jī)纖維網(wǎng)占比，降低交鋪纖維網(wǎng)牽伸機(jī)牽伸倍數(shù)，最終突破了交叉鋪網(wǎng)工藝對(duì)梳理機(jī)輸出纖維網(wǎng)克重的限制，制得35±5g/m2、MD/CD≤1.5:1的縱橫向強(qiáng)力均勻的薄型水刺布產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)面膜產(chǎn)品的輕薄化。

基于現(xiàn)有設(shè)備技術(shù)條件，強(qiáng)力均衡的薄型水刺非織造布相對(duì)常規(guī)工藝半交鋪水刺非織造布產(chǎn)量較低，后期有待鋪網(wǎng)機(jī)、牽伸機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備性能提升，從而進(jìn)一步降低強(qiáng)力均衡的薄型水刺非織造布的生產(chǎn)成本，有利于產(chǎn)品推廣。