提高卫生纸柔软度的方法

我国卫生纸的消费量正在逐渐增加 , 消费者对其质量的要求也越来越高 , 其中柔软度是个非常重要的指标 。
对卫生纸柔软度的改善可以在整个生产过程中进行控制,包括浆料制备 、湿部调控、控制起皱和加入柔软剂等。

1 浆料制备
1 .1 适当的浆料组成
适当的长短纤维配比是抄造柔软卫生纸的前提,长纤维浆赋予卫生纸足够的强度, 短纤维浆则对手感尤其是柔软度影响较大 , 要抄出强度和柔软度均佳的高档卫生纸,长 、短纤维配比要合理, 根据目前几个生产厂家的经验, 长纤维一般采用进口或国产的漂白针叶木浆,短纤维采用进口或国产的漂白阔叶木浆, 长、短纤维配比为 3 ∶7 或 4 ∶6 较合理, 这种配比的浆料抄出的卫生纸柔韧舒适[ 1 , 2] 。
适当的纸浆配浆可以改善柔软性, 少量增加阔叶木浆的含量可改善某些手感因素。阔叶木短纤维可提供较低的抗张强度 ,因此可改善卫生纸的悬垂性。但阔叶木短纤维若在纸页表面 ,它们在表面上的结合力较差, 便会有少许纺织品的手感。采用所谓易打浆的纸浆也很重要, 因为这样可避免纤维过度降解以及不良成形和细小纤维的产生。从化学的角度上说 ,在碎浆机中也可对配浆进行改性[ 3] 。
含有较多的细小杂细胞和半纤维素的纤维 ,对皱纹原纸性能影响很大, 在打浆时, 纸浆水化作用较强,纤维结合力大, 且有细小杂细胞的作用 ,使得纸页紧度大,因此, 降低了纸质的柔软度 。并且白度低的纸浆，含有木素较多, 制成的原纸既硬且有脆性,其物理强度亦低 。所以要想改进纸张的柔软性 ,必须纯化纤维 ,除去其中的杂细胞。
对于含有半纤维素多的纸浆, 纤维显得比较刚硬。因为半纤维素是天然的增强剂 ,会促进纤维的结合 ,使成纸的紧度大, 手感粗硬 ,所以半纤维素的含量要尽量少一些。
1 .2 提高打浆质量
短纤维纸浆 ,不要过分磨浆。在抄造皱纹原纸时,为获得其必要的加工性能 ,必须在打浆过程中尽量避免纤维切短和过分水化 , 因此对这种浆在一般打浆机中合理的操作方法是采用“轻刀细磨” , 即打浆方式以疏解为主 ,再辅以轻刀切断。短纤维在减少磨浆的情况下,可以通过加入干强剂(DSA)保持强度 。大量的实验室试验数据一致表明 ,采用此方法可在强度保持不变的同时使纸页的挺度明显下降, 因此提高了柔软度 ,干强剂产生的表面固结作用也可提高表面手感。长纤维必须磨浆 。所以为了优化纸页性能 ,长短纤维一般分开磨浆。
对于漂白麦草浆 ,打浆对柔软度的影响不大, 而且造成电耗比较高 ,强度下降 。实际操作中采取不打浆直接抄造的方式生产[ 5] 。
1 .3 控制原纸定量在较低范围内
卫生纸的柔软度与原纸的定量影响更为突出 。实践表明,其纸张定量愈低 ,纸的厚度小, 纸质亦愈柔软。其原因可由下面力学分析来解释。在紧度相同的情况下,定量大意味着在纸平面垂直方向的纤维加厚, 纤维在该方向上受力弯曲时抵抗外力作用的纤维数量增加,表现出较大的抗弯曲力, 同时弯曲半径明显增大,呈现出较大的挺度 ,因而柔软度差。在预计定量一定时,以较低的原纸定量配以较大的速比所成的纸页 ,其起皱前纤维层较薄, 且起皱后叠成的层间间隙较大 ,因而柔软度有所改善。

2 湿部控制
2 .1 湿强剂的应用
湿强剂加入要适量。湿强剂的加入会造成纸的白度降低,皱纹细腻程度下降, 柔软度下降 , 但是为了增加湿强度不得不加入湿强剂 ,所以要根据实际需要加入合适的湿强剂 。
2 .2 分散剂的使用
由于抄造低定量卫生纸的上网浓度很低, 浆料在输送上网及脱水成型的过程中容易发生匀度不良的情况,影响纸的柔软度和外观,所以需要使用分散剂。分散剂有天然植物黏液如刺槐、壳聚糖,也有人工合成的如聚丙烯酰胺和聚氧化乙烯(PEO),通过加入一定黏度的溶液使纤维间互相缠绕的趋势受阻,从而分散纤维,抄造匀度优良的纸页。分散剂在低添加量下能促进造纸纤维的良好分散和极佳的纸张成形效果,增加柔软度。
2 .3 膨化剂的加入
膨化剂能够提高卫生纸的发泡程度 , 对纸张的柔软度有一定的改善 。对于杂细胞、半纤维素含量大的纸浆 ,其浆料比较黏 ,容易粘缸, 膨化剂同时起到脱缸作用 ,有利于抄造。加入膨化剂后的卫生纸手触光滑、饱满 ,给人以柔软感 。
2 .4 胶粘剂的使用
向浆料中加入胶粘剂主要是为了控制纸页与烘缸的粘附力 。纸页与烘缸粘附力小 ,皱纹粗 ,柔软度差;纸页与烘缸粘附力大 ,皱纹细 ,柔软度好 。提高纸页与烘缸粘附力简单的办法是控制水分, 即降低纸页的水分含量 ———3 %或更小 ,但单纯控制起皱前的水分较困难 ,一般采取向纸料或白水中加胶粘剂的方法, 可取得较好效果。可以使用氧化淀粉, 氧化淀粉和原淀粉相比黏度较小, 用量范围比较大,便于操作。

3 控制起皱
3 .1 合理使用造纸网毯
假如原纸表面粗糙, 网痕深 ,毛布纹重, 在加工过程中会产生皱纹不良 ,甚至由于纸面粗糙,经刮刀起皱后,产生不规则的皱折,影响皱纹外观质量和手感 。因此对于网毯,有以下几点需要注意 :使用细目(80 目)铜网 , 衬网也随之改细, 一方面保护面网和防止网孔变形 ,保持网的滤水性, 另一方面更主要的是网痕较轻 ,白水流失少 ,纸内保留较多的细小纤维,使纸页柔软 。
很好地控制托辊的压力, 尽量轻压 ,不仅能改善原纸表面细腻程度 ,而且能提高纸的柔软度。
3 .2 软压辊和靴形压榨
靴形压榨的压区比普通压榨的压区要长的多, 而且在压区长度上的压力分布曲线还可以通过靴的形状加以调整 。在线压力固定的条件下, 靴形压榨压区越长,压区大压力就越低 ,降低对纸页的压力会使纸页的松厚度和柔软度提高。软压辊同样可以降低压力。并且软压辊和靴形压榨这些机械手段还有助于获得均匀的纸页粘附性和高密度的微小皱纹[ 6 , 7]。还有 TissueFlex靴形压榨技术将靴形压榨装置直接靠在杨克式烘缸上 ,使改善松厚度和柔软度与较高的压榨干度得到完美的结合 。
3 .3 控制起皱速比
起皱速比的控制也很重要。速比过大,皱纹细密不易剥缸易发生塞纸,从而提高刮刀对缸面的线压力造成刮刀与烘缸的磨损;速比过小,皱纹粗大甚至不起皱。另外起皱率是决定纸页松厚度和伸长率的重要因素。为了使起皱率达到佳值, 化学涂料必须具有可控制和可预测的粘缸性和脱缸性,这是很重要的。并且涂料要非常柔软,具有高粘附力,这样才能获得柔软的卫生纸。
3 .4 扬克式烘缸控制技术/空气穿透干燥技术(TAD)
3 .4 .1 扬克式烘缸控制技术
为了使卫生纸具有佳的柔软度, 卫生纸生产商在扬克式烘缸上采用了一套行之有效的方法[ 8] :纸幅要想获得柔软度 ,就意味着在撞击刮刀刀刃时,增加爆裂, 减少弯曲, 即增加微皱, 减少粗大的起皱。在卫生纸的生产中 , 纸幅与扬克烘缸在结合强度和粘贴紧密性之间需要一个平衡点, 以获得纸幅的佳特性[ 9] 。采用的刮刀起皱技术, 并且降低刮刀的接触角度,使起皱刮刀的斜角锋利 ,即达到 20°。斜角刮刀将产生较细密的皱纹 ,它使纸页具有较好的手感表面柔软度。
在扬克式烘缸表面喷镀金属材料的发展趋势和新型起皱刮刀(特别是陶瓷刮刀)已经确切无疑地被公认可明显提高柔软度[ 3] 。
采用高温热风罩及小心地控制纸卷的张力就能提高卫生纸机的生产能力 。还可以保持较高的干燥能力、较高的产量 、较高的松厚度、更好的纸页横向水分分布[ 10 , 11] 。
3 .4 .2 空气穿透干燥技术(TAD)
选用 TAD 可降低成本和提高质量 。 TAD 产品在相同的定量下具有更高的松厚度和吸水性 ,进而可以节约纤维用量和降低成本[ 12] 。如这种工艺令卫生纸和餐巾纸摸起来更柔软 ,用起来有一种绒毛的感觉,而且比传统的杨克式烘缸生产的卫生纸和餐巾纸有更好的强度 。
3 .4 .3 扬克式烘缸和热风穿透干燥技术(TAD)结合使用
纸页首先使用热风穿透干燥技术(TAD)对纸页进行干燥, 再将纸页从吸移辊带到扬克式烘缸 。从吸移辊带到扬克式烘缸的毛布比干毯具有更好的成形性,毛布通常是用模板生产出来的 ,以便把毛布上的图案印在纸页上。在到达转鼓之前真空把纸页吸在毛布上,这令纸页能印上毛布表面的图案并且改善纸页的结构 ,从而赋予纸页更好的松厚度 、吸收性和柔软度。因为纸页压在烘缸表面上的压力远低于传统的干燥部,由强制通过的热空气产生的松厚结构可以一直保持在纸页中[ 13 , 14] 。
3 .5 后起皱和后加工(压光)
纸页离开刮刀之时是提高柔软度进程中后一步的开始。对各种面巾纸来说, 在纸页被卷取之前, 纸页的松厚度和表面柔软度要受到纸页压光工艺的控制。在这种情况下, 通过使用 具有高粘附力的新型柔软薄膜,可能使离开刮刀的纸页具有过高的松厚度 。这样,离开刮刀的纸页就具有高柔软度, 良好的抗断头性和高于标准的松厚度 。然后再用压光机加以控制 ,后借助于其他方法可同时获得所要求的厚度和柔软度[ 3] 。
压光是在较低的额外成本下有效地改进产品柔软度的好方法之一。压光 ,尤其是钢对钢辊的压光 ,使得卫生纸产品获得额外的表面平滑度, 从而改善了总的柔软度 。柔软度随着压光程度的增加受益减少 。如果压光超过一定的量 ,纸页被压缩从而降低柔软度。同时 ,初始柔软度越高 ,压光所能提高的柔软度越低。近年来,在这个领域有了新的发展 ,已开发了称之为以图案装饰的成形网和压榨毛毯, 可显著提高纸页的松厚度 ,进而改善柔软度[ 15] 。

4 柔软剂和解键剂
4 .1 柔软剂
使用柔软剂的目的在于降低纤维之间的结合力,使纸张刚性下降 、挺硬性降低以减少纸张对皮肤的摩擦力而给人以平滑、柔顺之感受;其二是具有湿润纤维的作用,通过改善纤维的平滑性, 增加纸张的光滑、湿润、细腻的感觉 ,具有湿润剂的作用;其三对纸张具有可塑作用[ 16 , 17] 。柔软剂对纸张表面进行处理的过程中,还起着固定纸页纤维组织的作用。
主要的柔软剂有阳离子表面活性剂 , 两性离子表面活性剂 ,有机硅表面活性剂(包括季铵盐化有机硅油乳液 、氨基硅油及其乳液 、阳离子羟基硅油乳液等),硬脂酸聚氧乙烯酯 ,聚氧化乙烯 ,羊毛脂, 乳化蜡 ,天然油脂、石蜡类柔软剂,高分子聚合物乳液(包括聚乙烯 ,聚丙烯 ,有机硅树脂,聚氨酯树脂等)[ 18] 。
4 .1 .1 浆内柔软剂
咪唑啉衍生物是浆内柔软剂的典型例子 ,它通过破坏浆料结合力而起作用。简单来说, 通过修饰纤维表面 ,降低纤维-纤维之间结合面积 ,进而弱化纤维之间的结合力,虽然对改善松厚柔软性有效,但是它们对纸幅的强度有显著的影响 ,会使得抗张强度降低 15 %或者更多[ 19] 。
纤维润滑剂是另外一类浆内柔软剂 。这类柔软剂通过在纸幅上引入脂肪物质或者蜡质, 降低纤维之间的摩擦性能而起作用 。润滑柔软剂对纸幅抗张强度的降低一般低于 10 %。润滑柔软剂对表面柔软性的贡献更多源于纸幅光滑性的强化, 它使纸幅手感更加平滑[ 20]。
4 .1 .2 纸面柔软剂
柔软剂于扬克烘缸前在纸面施加, 这是一种强化纸幅柔软性的相对较新的技术 。其作用方式为纤维表面改性,降低纸幅表面的摩擦性能 ,其表面柔软性强化效果惊人 。纸面施加柔软剂的优点之一是提高了成本效率 。由于柔软剂的施加接近扬克烘缸 , 柔软剂的成膜性能就会影响起皱方案 。柔软剂作用如同温和的涂布改良剂 ,使得扬克烘缸的涂层更加有弹性, 使其涂布更容易实现。虽然它可能会使体积柔软度稍有提高,但是它的使用好要与造纸工作者的目标相一致, 如果主要是为了提高体积柔软度 ,那么,采用浆内添加用柔软剂就比使用纸页喷涂用柔软剂更合适。
4 .2 解键剂
解键剂具有强大的阳离子功能, 可抑制纤维间的氢键结合 ,使纸页的抗张强度和挺度下降,在碎浆机中加入解键剂可获得佳的解键效果 。
由于柔软剂/解键剂用量的微小变化会在卫生纸厂产生问题,因此必须严格控制好柔软剂/解键剂在卫生纸中的含量, 过量使用会使纸页飘离杨克式烘缸 ,并因抗张强度下降 ,增加纸页的断头次数 ,这对工厂的生产效率有很大的影响 。用量不足会使卫生纸变得粗糙,从根本上影响卫生纸产品的质量。

5 其他
5 .1 特种柔软技术
特种柔软化是现在常用的另一种化学柔软技术。所使用的方法和化学品变化多端 ,喷涂 、辊印式涂布、接触辊式涂布是常用的几种方法。可使用水分散体、无水热熔胶或纯低黏度配方组成的化学柔软剂。它们可用在杨克式烘缸之后或加工生产线上[ 21]。好和经济有效的方法是将湿部添加和特种涂布相结合,这样柔软性大大提高 。
5 .2 使用双层流浆箱
双层流浆箱可使生产厂家在一层中使用柔软的短纤维, 而在另一层中使用能提高强度的长纤维 。流浆箱的中间有一刚性隔板, 使层间不发生混合, 而且成形好,不会产生条纹。在以后的加工中,可把纸页叠在一起,使成品的外表面是柔软、平滑的表面。
 

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