木浆水刺非织造布的性能研究

木浆水刺非织造布的性能研究

近年来，天然生活纸已成为行业的亮点，并已进入“井喷式”。本色生活用纸越来越受到广大消费者的青睐，被认为是“绿色、健康”生活用纸的发展趋势。传统白色纸浆需要进行化学漂白处理，去除纸浆中的发色或助色基团，使纸浆变亮、变白，而本色纸浆则几乎免去了漂白工段，不使用或极少使用漂白化学品，降低了漂白过程所造成的污染，减少了资源消耗，更绿色环保。木浆水刺非织造布是水刺非织造布中的一个差别化产品，被广泛应用于医疗防护、工业擦拭、电子洁净等领域。目前水刺用木浆纸基本都是使用100%漂白针叶纸浆，有色产品通常采用后期染色完成，其产业链不可避免地会有更多的污染和能耗。因此，研发一款更加环保的木浆水刺非织造布产品具有重要意义。文章结合本色木浆纸的流行趋势，对本色木浆纸在木浆复合水刺非织造材料应用方面进行了研究，从本色木浆水刺非织造布的加工工艺、性能测试以及应用3个方面对产品进行了研究分析。1试验工艺生产工艺流程：本色木浆纸→喂入→梳理→铺网→水刺Ⅰ区→水刺Ⅱ区→烘干→卷取→分切。1.1原材料准备本试验采用涤纶复合本色木浆纸的工艺配方；涤纶：1.4D×38mm（仪征水刺专用），占比50%；本色木浆纸：30g/m1.2成网均匀性为了保证产品具有更好的复合效果，梳理环节需保持较好的成网均匀性和杂乱效果。根据针布情况和多次验证总结，本文确立了适当的高速杂乱工艺，主要工艺参数如表1所示。1.3刺将梳理成网的纤维网采用转鼓水刺后再利用平网复合水刺工艺与木浆纸复合。1.4干燥采用圆网热风穿透式烘干技术，烘干完成后经卷绕、检测、分切完成产品的试制。2断裂强力及伸长测试方法为更好地验证产品的性能，分别选取了60g/m其中，样品A:60g/m对比试验按行业标准相应的项目进行，产品的内在质量测试方法如下：厚度采用GB/T24218.2—2009《纺织品非织造布试验方法第2部分：厚度的测定》进行测试；强力及伸长测试方法为GB/T24218.3—2010《纺织品非织造布试验方法第3部分：断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》；吸液性能测试与分析方法为GB/T24218.6—2010《纺织品非织造布试验方法第6部分：吸收性的测定》；液体扩散性测试与分析方法为：用量程为2.5mL的针筒取1.5mL的自来水（配有红色染料）分别滴在25cm×25cm大小的3个样品上，记时1min后，分别画出自来水渗透3个样品的4条边，形成一个长方形，标出各自长方形的长边、宽边数值，再算出各自长方形的渗透面积；耐磨性测试与分析方法参照GB/T21196.2—2007《纺织品马丁代尔法织物耐磨性的测定第2部分：试验破损的测定》。3测试结果与讨论3.1密度和密度3种样品的厚度如表2所示。从表2中可以看出，样品B、样品C的厚度较样品A明显偏薄，说明木浆布产品具有更好的致密性和面密度；样品B、样品C厚度一致，说明本色木浆水刺非织造布产品在水刺工艺技术应用时能保持木浆布的特性，达到水刺木浆布的厚度性能要求。3.2复合纤维与涤纶水刺复合3种产品的纵横向强力及断裂伸长率测试结果见表3。从表3可以看出，样品B、样品C的纵向断裂强力明显比样品A高，说明木浆布产品相比粘涤半交叉铺网混纺水刺布具有更好的纤维复合效果，木浆纤维与涤纶水刺复合时，纤维与纤维之间的抱合、缠结更加紧密。在烘干的过程中，木浆纤维纤维素大分子间仍会以氢键的形式很好地结合起来，使产品具有更好的强力。在横向断裂强力方面，样品A比样品B、样品C高，说明半交叉铺网混纺的纤维横纵向排列较为一致，所以具有更好的横向断裂强力。然而，比较样品B、样品C可以看出，本色木浆水刺非织造布产品C具有更好的横纵向强力，说明本色木浆纸更好地保存了木浆纤维的纤维素及半纤维素成分，使得木浆纤维内部结构被破坏的程度更少，在经水刺复合时抱合、缠结更为紧密，横纵向强力更好。3.3吸收性能的比较3.3.1纤维单体内部的芯吸效应3种产品的吸液能力测试结果见表4，从表4可以看出，粘涤混纺产品A的吸水量最高，样品B、样品C的吸水性接近，在吸水时间上3种样品相当。芯吸效应是指纤维集合体润湿之后，液体在表面张力的作用下沿着纤维集合体内毛细孔隙流动扩散的现象。3种样品的芯吸效应见表5。从表5可以看出，在60s内同时测试3种样品的芯吸高度时，粘涤混纺产品A的芯吸高度最高，而木浆布产品B、产品C的芯吸高度相似。说明在吸水时间相似的情况下，吸水量越大，产品的芯吸高度越高；表明本色木浆布产品C不使用或极少使用漂白化学品，既环保又能保持木浆布特有的快速吸湿及锁水性能，可很好地应用于擦拭洁净材料。3.3.2液体扩散剂的应用擦拭材料在实际应用时，液体扩散面积的大小与液体吸收的快慢决定了材料的综合液体清洁性能。3种产品的测试结果如图1所示。根据测试结果分别进行3个样品的扩散面积大小计算，具体测试结果见表6。由图1及表6可以看出，样品A的滴液扩散面积最小，样品B与样品C的滴液扩散面积基本相同，说明木浆水刺非织造布的滴液扩散能力比粘涤混纺产品强，扩散更快，出现此情况的具体原因可能有以下两点。(1）涤纶具有较强的刚性，使其蓬松性较好，纤维之间可以依靠自身的刚性形成孔隙。但由于粘胶纤维刚性小，水刺后会快速吸水，纤维内部迅速饱和从而会相互伏贴在一起，粘胶与涤纶复合后，两种纤维运动、位移困难，无法再次得到有效缠结，会导致布面储水能力较差，虽具有较好的芯吸高度，但并不具有很好的吸湿保水性，液体扩散能力不强，布面容易受挤压后脱水。(2）木浆纸主要由纤维素、半纤维素、木质素组成，而纤维素是由葡萄糖结构单位构成的直链状高分子碳水化合物，本身具有吸水润胀的特性。同时木浆纤维分子内含有大量的亲水基团——羟基，水分子进入纤维素纤维的无定形区和结晶区以氢键形式与羟基形成大量结合水，使木浆纤维发生润胀，并放出热量。当木浆纤维与涤纶复合时，木浆纤维会充斥在涤纶之间，两种纤维发生氢键或者化学键的结合，木浆纤维含量的增多，使得布面更加紧密，液体扩散能力增强，木浆布吸水润胀能力随之增大，吸湿保水能力也会增强。3.3.3复合织物的耐磨性作为工业擦拭用品，耐磨与掉屑是擦拭材料最重要的两个指标，利用马丁代尔耐磨仪可检测织物的耐磨性，3种产品的耐磨性如表7所示。从表7可以看出，在相同速度、压力的作用下，样品C的摩擦次数最高，样品A最低，说明粘涤半交叉铺网混纺水刺布的耐磨性不如木浆布产品，样品B、样品C均具有较好的耐磨性。这是由于涤纶的截面为圆形，在生产过程中加入油剂会使纤维变得光滑，纤维间的抱合力较小，在摩擦过程中容易起毛起球，所以样品A布面纤维更容易在机械力的作用下被带到织物表面形成绒毛，继续摩擦则会形成小球直至布面破损。木浆布在水刺复合经烘干后，木浆纤维的纤维素分子在氢键的作用下重新结合成交联结构，使纤维变得硬挺、伸直、收紧，纤网中的浆粕纤维形成较好的结合，有效防止了起毛和脱落现象，所以木浆布产品具有较高的耐磨性。样品C因不使用或极少使用漂白化学品，能很好地保留木浆纤维中的纤维素、半纤维素含量，与涤纶水刺缠结更紧密，所以具有更好的耐磨性。从实际的测试情况看，木浆布的耐磨次数远好于粘涤类常规水刺产品，本色木浆布测试好于传统木浆布，说明该类产品的耐磨性优越，是制作工业擦拭、生活擦拭及抽巾的良好材料。4木浆水刺非织造布本文以本色木浆纸、水刺专用涤纶为原料，通过梳理成网，经特有水刺复合技术，生产试制出本色木浆水刺非织造布材料，并对所试制出的产品进行相关性能测试，结合产品性能推广其应用领域，得出以下结论。(1）本色木浆纸不使用或极少使用漂白化学品，有效保存了木浆纤维的纤维素及半纤维素成分，在经水刺复合时抱合、缠结更为紧密，比常规木浆布产品具有更好的横纵向强力、吸湿性和耐磨性能等。(2）本色木浆布产品环保且能保持木浆布特有的快速吸湿及锁水性能，可很好地应用于擦拭洁净材料，适用于电子设备表面、机械加工