吳偉

東綸科技實(shí)業(yè)有限公司 河北廊坊 065001

1 引言

近幾年，面膜作為化妝品行業(yè)的一個(gè)新興子行業(yè)，憑借其能便捷、快速改善膚質(zhì)的特性，銷(xiāo)量呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)面膜還主要集中于中低檔，產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重且價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)激烈，自主創(chuàng)新性較弱，高端市場(chǎng)的面膜基布或其纖維原材料多數(shù)為國(guó)外品牌[1-2]。

竹炭粘膠纖維是以毛竹為原料，經(jīng)高溫炭化及氮?dú)忪褵に囆纬芍裉浚⒅裉课⒎刍?，使其具有的微孔更加蜂窩化，然后與粘膠紡絲原液共混經(jīng)濕法紡絲工藝，制備出竹炭粘膠纖維，具有天然環(huán)保、高吸附、抗菌抑菌、發(fā)射遠(yuǎn)紅外和釋放負(fù)離子等功能，目前主要應(yīng)用于內(nèi)衣、運(yùn)動(dòng)休閑服裝、毛巾以及床上用品等面料，在衛(wèi)材領(lǐng)域的應(yīng)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(duì)水刺加工工藝提出新的技術(shù)要求。

本文對(duì)竹炭粘膠短纖維水刺加工工藝進(jìn)行了研究，通過(guò)多種梳理水刺工藝試驗(yàn)和設(shè)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(kāi)松混合—梳理—鋪網(wǎng)—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(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)。其中梳理和水刺是影響水刺非織造布質(zhì)量的關(guān)鍵工序，水刺非織造布的工藝流程如下：

2.1 梳理工藝的開(kāi)發(fā)

梳理工藝直接決定了纖網(wǎng)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。在梳理工藝調(diào)整和優(yōu)化過(guò)程中，預(yù)先設(shè)定一組經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為參數(shù)，觀察輸出纖網(wǎng)的成網(wǎng)情況，根據(jù)纖網(wǎng)質(zhì)量對(duì)各梳理元件參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終得出一組優(yōu)選的梳理參數(shù)。初設(shè)參數(shù)與最終參數(shù)如表1所示。

表1第一組數(shù)據(jù)為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定的初始工藝參數(shù)，以其為工藝參數(shù)得到的纖網(wǎng)均勻度較差，纖維損傷較大，纖維網(wǎng)短絨和棉結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，由此可判斷該組參數(shù)不適于竹炭粘膠纖維的梳理成網(wǎng)。經(jīng)分析，梳理單元轉(zhuǎn)速過(guò)高使纖維受到的梳理不夠充分且作用于纖維的力過(guò)大對(duì)纖維造成嚴(yán)重?fù)p傷，從而使纖網(wǎng)短絨和棉結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)多種梳理工藝方式進(jìn)行試驗(yàn)，最終采用以第二組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的“輕梳理快轉(zhuǎn)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(huán)梳理次數(shù)。通過(guò)該工藝，輸出的纖維網(wǎng)短絨和棉結(jié)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(wǎng)。

表1 梳理工藝參數(shù)（單位：m/min）

表2 水刺壓力工藝（單位：bar）

2.2 水刺工藝的開(kāi)發(fā)

水刺工藝的研究包括水刺單元配置和生產(chǎn)工藝優(yōu)化，水刺元器件優(yōu)化主要是水針板的規(guī)格和托持網(wǎng)的選型，而生產(chǎn)工藝的優(yōu)化主要是水刺壓力的合理配置和抽吸負(fù)壓的調(diào)整。對(duì)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(qiáng)度相對(duì)于分子鏈結(jié)合或離子絡(luò)合要低，高壓水會(huì)對(duì)竹炭粉產(chǎn)生沖擊并導(dǎo)致竹炭粉脫落。

優(yōu)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(jié)，滿足面膜基布對(duì)強(qiáng)力的要求。本文設(shè)計(jì)了3 組水刺壓力試驗(yàn)方案，如表2所示。對(duì)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(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)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(shù)的不同對(duì)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(shù)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(jié)，纖維間纏結(jié)增加、空隙減小，使得水刺非織造材料厚度、斷裂伸長(zhǎng)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(jìn)一步增加，由于水刺壓力過(guò)大對(duì)纖維造成損傷，使得竹炭粉脫落，導(dǎo)致水刺非織造材料的拉伸斷裂強(qiáng)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(qiáng)力測(cè)試結(jié)果

圖2 縱橫向斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)試結(jié)果

圖3 厚度測(cè)試結(jié)果

圖4 吸水倍率和氨吸附率測(cè)試結(jié)果

通過(guò)對(duì)由3 組不同水刺壓力制備的水刺非織造布的性能進(jìn)行測(cè)試，最終選擇方案B 水刺參數(shù)用于生產(chǎn)，并得出合理配置各道水刺壓力，降低后道壓力，適當(dāng)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(fā)射遠(yuǎn)紅外和釋放負(fù)離子等功能，并且強(qiáng)度達(dá)到產(chǎn)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(biāo)

對(duì)50g/m2竹炭粘膠纖維水刺非織造材料進(jìn)行了性能測(cè)試，各項(xiàng)性能指標(biāo)符合面膜用水刺非織造布的要求。詳見(jiàn)表3。

3 結(jié)論

通過(guò)“輕梳理快轉(zhuǎn)移”的梳理技術(shù)、配置“中壓”水刺壓力，解決了竹炭粘膠纖維在梳理和水刺過(guò)程中受損嚴(yán)重、竹炭粉顆粒散失的技術(shù)難題，形成竹炭粘膠纖維水刺非織造布關(guān)鍵技術(shù)，制成40g/m2～55g/m2的衛(wèi)材用竹炭粘膠纖維水刺非織造布，并且縱橫向斷裂強(qiáng)力（5cm 條樣）≥40N，負(fù)離子發(fā)生量≥500 個(gè)/cm3，遠(yuǎn)紅外發(fā)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。