強力均衡的薄型水刺非織造布的研究

（東綸科技實業有限公司 河北 廊坊 065001）

隨著美容業的發展，人們對面膜舒適度要求越來越高，同時對面膜的透明度也有了新的要求，傳統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、貼服性差、不美觀等問題，已不能滿足消費者的需求[1]。

強力均衡的薄型水刺非織造布應用于面膜基布，可緊密貼附于面部，形成相對密閉的隔離層，有利于肌膚吸收所需的營養和水分，給消費者帶來良好的體驗感。

目前最具代表性的薄型面膜是以銅氨纖維長絲經水刺加工而成，手感柔軟，輕薄，通透性好，濕態下接近透明，滿足了人們對面膜實用、美觀的雙重需求，但這種薄型面膜基布生產技術被國外壟斷，價格偏高[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定性等方面均優于銅氨纖維面膜基布[3]。萊賽爾纖維被譽為人造纖維史上最具價值的綠色纖維，兼具天然纖維和合成纖維的多種優良性能，是歐盟最新擬實施的限塑令中未禁止的再生纖維素纖維。

本文基于對薄型面膜基布的研究，以新溶劑法纖維素纖維為原料，采用水刺加固技術開發一款手感柔軟、吸水性好、縱橫向強力均衡且輕薄的面膜基布。

1 強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，其中鋪網工藝的選擇和梳理工藝參數的優化是影響水刺非織造布質量的關鍵因素。

1.1 鋪網工藝

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

表1為采用相同纖維原料不同鋪網工藝制備的水刺非織造布的物性指標數據。由表可知：當克重大致相同時，直鋪水刺非織造布的縱橫向強力比約為4:1；全交鋪水刺非織造布的縱橫向強力比約為0.93:1，鋪網方式是影響水刺非織造布縱橫向強力的關鍵因素。

表1 不同鋪網方式產品物性指標對比

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

相對于全交鋪生產線，半交鋪生產線由于第二臺梳理機的引入，生產線速度有較大的提升，如圖1、圖2所示。半交鋪生產線產品的單位面積質量一部分來自于交鋪梳理機，一部分來自于直鋪梳理機。在半交鋪工藝下，通常鋪網機采用更少的鋪網層數以獲得更輕的質量，因而鋪網機的輸出速度更快。對于質量既輕、傳輸速度又快的纖維網，在交叉鋪網機的鋪網過程及其隨后的傳輸過程中，如何控制張力穩定并保持既定的纖維網形態，是生產強力均勻的薄型水刺非織造布的工藝關鍵。

圖1 交鋪示意圖

圖2 半交鋪示意圖

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

半交叉鋪網工藝采用交叉鋪網纖維網和直鋪纖維網相結合，兩種纖維網合并后經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量的橫向均勻度更好，同時還彌補了交叉鋪網車速較慢的不足，相比直鋪非織造布提高了產品的橫向強力，產品的縱橫向強力比值接近交叉鋪網型。

1.2 梳理工藝

由于新溶劑法纖維素纖維相對不易開松，生產時宜盡量提高纖維的開松度，有助于提高產品的穩定性和均勻性。纖維經開松、混合后，喂給梳理機進一步加工。

梳理是干法非織造材料成網生產中的一道關鍵工序。梳理工序主要是將纖維進一步開松，將原料進一步混合，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。梳理工藝參數直接決定了纖網的質量，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[6]。

為獲得強力均衡的纖維網及其水刺非織造布，工藝上主要采取以下措施：

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

（2）降低鋪網機的鋪網層數和牽伸機的牽伸倍數，降低纖維縱向排列占比；

（3）降低水刺工序的牽伸系數。

表2是兩種直鋪梳理機工藝及在相同水刺工藝下最終產品的物性指標表。工藝1為直鋪側喂入量相對較高的工藝設置，制得31.1g/m2水刺非織造布縱橫向強力比值為1.80:1。工藝2為直鋪側喂入量相對較低的工藝設置，制得32.3g/m2水刺非織造布縱橫向強力比值為1.15:1。通過工藝試驗驗證，直鋪梳理機纖維網重量占比對縱橫向強力比值有顯著影響。

表2 直鋪梳理喂入量及產品物性指標

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

2 結論及展望

以半交鋪鋪網工藝為基礎，通過降低直鋪梳理機纖維網占比，降低交鋪纖維網牽伸機牽伸倍數，最終突破了交叉鋪網工藝對梳理機輸出纖維網克重的限制，制得35±5g/m2、MD/CD≤1.5:1的縱橫向強力均勻的薄型水刺布產品，實現面膜產品的輕薄化。

基于現有設備技術條件，強力均衡的薄型水刺非織造布相對常規工藝半交鋪水刺非織造布產量較低，后期有待鋪網機、牽伸機等關鍵設備性能提升，從而進一步降低強力均衡的薄型水刺非織造布的生產成本，有利于產品推廣。