保湿纸的试制_何廷龙.pdf

工艺技术82 0 2 3 年 1 月 第 4 2 卷 第 1 期doi:10.13472/j.ppm.2023.01.002保湿纸的试制何廷龙1，雷明勇1，宋庆元1，莫春华1，刘一山2（1.重庆龙璟纸业有限公司，重庆丰都 408200；2.中国轻工业竹材纤维印刷包装材料研发及质量评价重点实验室，四川省竹子制浆造纸工程技术研究中心，科创中国都江堰海智基地四川竹资源高质化利用研究工作站，四川工商职业技术学院，四川都江堰 611830）摘要：保湿纸是近年出现的一种生活用纸新产品，该产品用植物纤维纸加工而成，具有可再生、可降解、无污染的特性。本公司进行了保湿纸试制，产品各项性能指标均达到客户要求。关键词：保湿纸；生活纸中图分类号：TS721，U214.7+1 文献标识码：A 文章编号：1001-6309(2023)01-0008-04项目基金：四川省科技厅项目（2021YFH0105，23RCYJ0063）。作者简介：何廷龙先生（1982-），从事生活用纸技术研发与生产管理工作；联系电话：13883706234，电子邮箱：。普通纸巾在干燥状态下使用，尽管通过造纸工艺改进和抄纸化学品添加，可改善纸巾的柔软性，但擦拭过程中与皮肤产生的摩擦作用仍会使人感到不适。特别是对一些特殊人群，如婴幼儿和鼻炎、感冒、发烧等病患者，高频次擦拭会造成皮肤干燥、损伤，甚至会危害健康。纸巾润湿后，其柔软性提高、摩擦减轻、还可润湿皮肤，从而有效避免对皮肤的伤害，于是出现了湿巾产品。湿巾产品中的液体含量高达 40%以上，普通纸张在这么高的含水量时强度很低，不能满足擦拭要求，所以目前湿巾产品大多以无纺布为“原纸”加工而成，而生产无纺布的主要原料为不可再生、难以降解的化学纤维1,2，因此利用植物纤维生产可替代湿巾产品具有重要的意义。为了满足市场需求，本公司进行了保湿纸的试制。1 保湿纸及其特性保湿纸也叫乳霜纸，是近年新出现的一种生活纸品。保湿纸以皱纹生活纸为原纸，通过喷涂具有保湿作用的乳霜，湿含量达到 15%左右，其柔软度和保湿度达到普通纸巾的 23 倍，并能保持较高的机械强度。乳霜中含对皮肤有保湿、消毒和滋养作用的组分，喷涂后纸页表面就像“镀”了一层润肤露，使纸质变得湿润、柔软、光滑，可减轻对皮肤的摩擦，使皮肤得到一定的增湿、滋润和抑菌。对鼻炎患者、敏感肌和婴幼儿来说真的是福音，在使用擦拭时不会出现皮肤发干、发红和破皮等现象。2 试制情况保湿纸的试制过程包括原纸生产、乳霜喷涂及成品加工三个阶段，原纸为定量 15 gm-2的皱纹纸，参照生活用纸的工艺进行生产；乳霜喷涂在盘纸分切工序中进行，通过喷雾装置将乳霜喷到纸上；成品加工按照抽纸的工艺进行。2.1 原辅材料2.1.1 纸浆为了满足纸页机械强度的要求，选用针叶木浆与阔叶木浆配抄，阔叶木浆使用一部分国产浆以降低成本。具体浆料配比：智利银星针叶木浆 35%、巴西克拉宾阔叶木浆 35%、中国云景桉木浆 30%，均为商品浆板，各浆板的性质如表 1 所示。表1 浆板性质原材料名称银星针叶木浆克拉宾阔叶木浆云景桉木浆白度/%88.689.385.0打浆度/SR101515纤维湿重/g9.62.11.5包重/kg2502502002.1.2 化工辅料烧碱，含量 99%的离子膜固体工业烧碱，新疆某公司生产。羧甲基纤维素，白色粉末，产品型工艺技术9P a p e r a n d P a p e r Ma k in g V o l.4 2 N o.1 J a n 2 0 2 3号 AQUASTR30，江苏昆山某公司生产。打浆酶，淡黄色液体，有轻微发酵气味，密度 1.001.20 gmL-1，pH4.06.0，广东某公司生产。柔软剂，产品型号SF231，无色透明液体，上海某公司生产。树脂控制剂，透明液体，产品型号 NT SPERSE1300，山东某公司生产。湿强剂为 PAE，淡黄色透明液体，pH 值25，成都某公司生产。分散剂为 PEO，白色粉末，产品型号 ALKOX SW，日本明成公司生产。粘缸剂、剥离剂和改良剂，均为液体产品，产品编号分别为 6175、6233 和 6190，上海某公司生产。2.1.3 乳霜选用市面上目前流行的日本、法国和台湾生产的乳霜产品，主要由 28 份荷荷巴油、2040 份芦荟萃取液、28 份葡萄籽油、28 份透气油、28份甘油和 4080 份纯水组成。荷荷巴油渗透性强、稳定耐光性佳、亲肤性好；芦荟萃取液具有调节人体免疫力、促进细胞再生和血液循环、排除体内毒素的功能，还可补充人体所需的维生素、氨基酸和矿物质等；葡萄籽油具有很好的抗氧化性，对皮肤有保健作用；甘油可吸取空气中的水分给皮肤增湿，也能将皮肤中的水分锁住起到保湿作用。因此，乳霜具有十分优异的润湿作用和亲肤性能，可显著提高纸张的柔软性，鼻炎或者过敏人群使用时，能够减轻纸巾与敏感皮肤的摩擦；通过纸巾的擦拭，还能将乳霜涂覆在敏感肌肤表面，改善肌肤的敏感性。2.2 原纸抄造2.2.1 浆板碎浆采用 8 m3间歇式水力碎浆机进行浆板碎浆，碎浆浓度控制在 9%左右，使用纸机白水以减少清水消耗。为了加快浆板碎解，生产中用烧碱将 pH调整到 7.5 左右，有利于纤维的润胀，以减轻打浆过程中纤维切断，每吨浆板烧碱的添加量为 2.85 kg，烧碱在浆板投入之前直接加入到碎浆机白水中。增强剂羧甲基纤维素的添加比例为每吨浆 1.43 kg，浆板投入后用烧杯称取直接加入碎浆机中，在浆板碎解过程中溶解并与纸浆均匀混合。按照每吨浆板 89 mL 的比例添加打浆酶，用量筒量取一定量的打浆酶，按照 1:8 的比例加清水稀释，搅拌均匀后缓慢导入碎浆机中与浆料均匀混合。打浆酶通过有限降解纤维细胞壁的纤维素，有助于细胞壁剥离，促进纤维分丝帚化或细纤维化，有效降低磨浆能耗；纤维初生壁和次生壁外层的破坏，促进纤维内部细纤维化和纤维的吸水润胀，增加纤维间结合力，从而提高成纸强度。按照每吨浆板 140 mL 的比例添加柔软剂，用量筒量取一定量柔软剂，按照 1:10 的比例加清水稀释，搅拌均匀后缓慢导入碎浆机中与浆料均匀混合。柔软剂是一种水溶性阳离子纤维改性剂，能提高生活用纸的柔软性和表面手感。2.2.2 打浆打浆使用日本相川公司生产的 AWN-20 双盘磨浆机，打浆浓度 4.8%，纸浆流量 40 m3h-1，单台双盘磨打浆，打浆机功率 182 kW，打浆压力（打浆机出口压力）为 0.12 MPa。打浆时控制打浆度22SR、纤维湿重 4.5 g 左右。打浆后在纸浆中添加树脂控制剂，以防止树脂积累给纸机系统带来危害。树脂控制剂在打浆机出浆管直接加入，浆料在管道中可与树脂控制剂充分混合，加入量为 15 mLmin-1，用隔膜式计量泵进行控制。2.2.3 原纸抄造选用公司 2 号纸机进行保湿纸原纸的抄造，为日本川之江公司生产的真空圆网生活用纸机，其型号为 BF10-EX，幅宽 2680 mm，设计车速为 700 mmin-1，按照 15 gm-2的定量要求抄造细微皱纹纸，每小时产纸量 1578 kg。选用 BTG 陶瓷刮刀，试 制 前 换 为 新刀，毛毯使用 23天。纸机运行参数如表 2 所示。在高速卫生纸机的运行中，化学品发挥着非常重要的作用。纸机部分使用的化 学 品 主 要 有湿强剂、分散剂和起皱剂。湿强剂为 12.5%浓度 PAE 溶液，用计量泵将其送至冲浆泵入口，通过冲浆泵叶轮与纸浆快速混合。分散剂为 PEO 高分子聚合物，使用时充分溶解，先制成0.1%的溶液，然后通过计量泵在纸机流浆箱进浆总管处加入。起皱剂包括粘缸剂、剥离剂和改良剂，表2 纸机运行参数项目单位数据上网打浆度SR20纤维湿重g3.7纸机速度（网速）mmin-1740浆料速度mmin-1750浆网速比-1:1.013伏辊压力MPa0.28一压压力MPa0.34二压压力MPa0.36烘缸汽压MPa0.70气罩温度125起皱率%21.6分散剂添加量Lmin-14.6粘缸剂用量mLmin-120剥离剂用量mLmin-115改良剂用量mLmin-12湿强剂用量mLmin-11600注 伏辊压力、一压压力、二压压力为压辊加压的压缩空气压力。工艺技术1 02 0 2 3 年 1 月 第 4 2 卷 第 1 期分别通过计量泵送到混合器中，用 5565温度的热水稀释后喷在烘缸下部，如图 1 所示。起皱剂喷到烘缸表面后很快形成涂层，可避免刮刀与烘缸直接接触，避免磨损，延长刮刀使用寿命并保护烘缸表面；涂层与纸页产生适当的粘结力，在刮刀将纸页从烘缸上刮落时，可产生优良的起皱效果3,4。图1 烘缸喷涂剂的喷涂位置试制过程中进行抽检，原纸的主要性质如表 3所示。表3 原纸性质纸卷编号123456定量/(gm-2)15.315.515.315.715.615.5白度/%85.785.885.685.685.685.7伸长率/%20.218.219.117.619.117.5纵向拉力/(Nm-1)15021726159618011636 1500横向拉力/(Nm-1)8101037113310139701025湿抗张强度/(Nm-1)454147504252柔软度(3层)/mN 1081141141201151162.2.4 分切及乳霜喷涂使用公司 2 号分切机进行原纸分切，分切车速100 mmin-1，分切宽度 1340 mm。为保证保湿纸的柔软性，原纸的定量偏小，强度降低。如用 1 层或2 层，喷涂乳霜后很容易破裂，所以采用 3 层设计。乳霜通过恒温加热器使其温度保持在 3438，通过输送泵加入到德国 WIKO 公司生产的自动转盘喷涂装置上，将乳液喷涂到 3 层纸页复合后的两侧每种乳霜喷涂产品抽取两卷检测，其性质如表 4 所示。表4 盘纸性质乳霜产地原纸日本法国台湾编号-123456定量/(gm-2)15.417.418.519.019.318.619.6湿含量/%8.19.59.912.813.411.912.4白度/%86.286.085.785.785.585.885.8伸长率/%16.714.814.417.615.217.014.6纵向拉力/(Nm-1)2342 1417 1053 1350 1009 1477954横向拉力/(Nm-1)1073603414554530647622湿抗张强度/(Nm-1)43434239373837柔软度(3层)/mN105868578838786由表 4 看出，皱纹纸喷涂乳霜后，纸页的定量和湿含量增加，喷涂不同乳霜产品，定量和湿含量不同，这应该与乳霜的喷涂量和挥发物的含量不同所致。喷涂乳霜后，由于纸页的湿含量增加，从而导致纸页的机械强度降低，因此纵横向拉力大幅下降，但湿强的变化不明显。喷涂乳霜后，纸页的柔软度从 105 mN 降至 87 mN 以下，降幅超过 17%，使纸页的柔软性显著提高。2.2.5 成品加工成品加工使用佛山宝索公司提供的 7 排 190型抽纸生产线进行，产品规格 130190 mm，每包抽 100 抽（300 张）。分切喷涂乳霜后的盘纸缠绕塑料膜紧密包裹后入库常温存放熟化 48 h 后进行成品加工，每种乳霜喷涂产品抽取两个样品进行检测，其性质如表 5 所示。表5 成品保湿纸巾得性质乳霜产地日本法国台湾编号123456定量/(gm-2)16.918.317.118.217.218.3湿含量/%11.914.110.413.111.415.4白度/%86.286.286.286.286.286.4伸长率/%20.120.121.320.319.818.4纵向拉力/(Nm-1)152813662092151417081291横向拉力/(Nm-1)732581833549608456湿抗张强度/(Nm-1)394245443738柔软度(3层)/mN535073755948与盘纸相比，成品纸的纵横向拉力都有一定提高，这可能是因为盘纸在存放熟化过程中，乳霜在纸卷中渗透扩散，其分布更加均匀所致。同时，纸页的柔软度进一步下降、柔软性改善，这可能是乳霜渗入纤维内部，使纤维本身柔软性改善所致。3 总