面膜用竹炭粘胶纤维水刺非织造布关键技术的研究

吴伟

东纶科技实业有限公司 河北廊坊 065001

1 引言

近几年，面膜作为化妆品行业的一个新兴子行业，凭借其能便捷、快速改善肤质的特性，销量呈现井喷式增长。目前，国内市场面膜还主要集中于中低档，产品同质化严重且价格竞争激烈，自主创新性较弱，高端市场的面膜基布或其纤维原材料多数为国外品牌[1-2]。

竹炭粘胶纤维是以毛竹为原料，经高温炭化及氮气煅烧工艺形成竹炭，并将竹炭微粉化，使其具有的微孔更加蜂窝化，然后与粘胶纺丝原液共混经湿法纺丝工艺，制备出竹炭粘胶纤维，具有天然环保、高吸附、抗菌抑菌、发射远红外和释放负离子等功能，目前主要应用于内衣、运动休闲服装、毛巾以及床上用品等面料，在卫材领域的应用尚属空白[3-5]。竹炭粉的加入降低了竹炭粘胶纤维的可加工性，对水刺加工工艺提出新的技术要求。

本文对竹炭粘胶短纤维水刺加工工艺进行了研究，通过多种梳理水刺工艺试验和设备改造，制备出竹炭粘胶纤维水刺非织造布，可用于面膜等美妆材料。

纤维原料—开松混合—梳理—铺网—牵伸—水刺—烘干—卷绕。

2 工艺研究

高比例竹炭粉的加入使竹炭粘胶纤维具有不同的可纺性，要制备布面均匀度良好且质量稳定的水刺非织造布，需对各工艺流程进行优化改进。其中梳理和水刺是影响水刺非织造布质量的关键工序，水刺非织造布的工艺流程如下：

2.1 梳理工艺的开发

梳理工艺直接决定了纤网质量，各梳理元件之间合理的速度配置保证了纤网能够连续均匀地输出。在梳理工艺调整和优化过程中，预先设定一组经验数据为参数，观察输出纤网的成网情况，根据纤网质量对各梳理元件参数进行调整，最终得出一组优选的梳理参数。初设参数与最终参数如表1所示。

表1第一组数据为根据经验值设定的初始工艺参数，以其为工艺参数得到的纤网均匀度较差，纤维损伤较大，纤维网短绒和棉结现象严重，由此可判断该组参数不适于竹炭粘胶纤维的梳理成网。经分析，梳理单元转速过高使纤维受到的梳理不够充分且作用于纤维的力过大对纤维造成严重损伤，从而使纤网短绒和棉结现象严重。通过对多种梳理工艺方式进行试验，最终采用以第二组数据为基础的“轻梳理快转移”梳理工艺，即降低主锡林和工作辊的速度，降低梳理力，减小工作辊和主锡林、道夫和主锡林间的隔距，减少纤维的循环梳理次数。通过该工艺，输出的纤维网短绒和棉结减少，纤维损伤得到了有效控制，得到均匀度较好的竹炭粘胶纤维网。

表1 梳理工艺参数（单位：m/min）

表2 水刺压力工艺（单位：bar）

2.2 水刺工艺的开发

水刺工艺的研究包括水刺单元配置和生产工艺优化，水刺元器件优化主要是水针板的规格和托持网的选型，而生产工艺的优化主要是水刺压力的合理配置和抽吸负压的调整。对于竹炭粘胶短纤维，主要为水刺压力的合理配置，由于竹炭与纤维素之间的连接强度相对于分子链结合或离子络合要低，高压水会对竹炭粉产生冲击并导致竹炭粉脱落。

优化水刺工艺，既要尽量避免竹炭粉末脱落，又要使纤维充分缠结，满足面膜基布对强力的要求。本文设计了3 组水刺压力试验方案，如表2所示。对不同水刺工艺制备的水刺非织造布的拉伸性能、厚度、吸水倍率、氨吸附率等性能进行测试，测试结果如图1到图4所示。

由图1到图4可知，水刺压力和水刺道数的不同对水刺非织造材料的拉伸性能、厚度、吸水倍率、氨吸附率均有影响。随着水刺压力和水刺道数的增加，作用于纤维上的水针能量增大，有利于纤维间互相缠结，纤维间缠结增加、空隙减小，使得水刺非织造材料厚度、断裂伸长率、吸水倍率均随水刺压力的增加而下降。随着水刺压力的进一步增加，由于水刺压力过大对纤维造成损伤，使得竹炭粉脱落，导致水刺非织造材料的拉伸断裂强力随水针能量的增加先升高后降低，由于竹炭粉的减少，氨吸附率随着水刺压力的增加而降低。

图1 纵横向断裂强力测试结果

图2 纵横向断裂伸长率测试结果

图3 厚度测试结果

图4 吸水倍率和氨吸附率测试结果

通过对由3 组不同水刺压力制备的水刺非织造布的性能进行测试，最终选择方案B 水刺参数用于生产，并得出合理配置各道水刺压力，降低后道压力，适当减少水刺头，能够有效减少竹炭粉的脱落，减少纤维的损伤，保持竹炭粘胶纤维高吸附、发射远红外和释放负离子等功能，并且强度达到产品使用要求。

表3 50g/m2 竹炭粘胶纤维水刺非织造材料性能

2.3 面膜用非织造布性能指标

对50g/m2竹炭粘胶纤维水刺非织造材料进行了性能测试，各项性能指标符合面膜用水刺非织造布的要求。详见表3。

3 结论

通过“轻梳理快转移”的梳理技术、配置“中压”水刺压力，解决了竹炭粘胶纤维在梳理和水刺过程中受损严重、竹炭粉颗粒散失的技术难题，形成竹炭粘胶纤维水刺非织造布关键技术，制成40g/m2～55g/m2的卫材用竹炭粘胶纤维水刺非织造布，并且纵横向断裂强力（5cm 条样）≥40N，负离子发生量≥500 个/cm3，远红外发射率≥0.80，抑菌率（金黄色葡萄球菌抑菌率、大肠杆菌抑菌率）≥70%，适用于面膜等美妆材料。