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    耐水洗仿皮纸生产工艺研究

    阅读次数:     发布时间:2021-06-30 11:30:03

           耐水洗仿皮纸是一类高档包装用纸,主要应用于皮包、手袋、鞋材里衬、高档西装肩衬、牛仔裤吊牌、皮牌等方面。顾名思义,其具备良好的耐水洗能力,使用洗衣机对纸张进行反复洗涤,纸张不会被洗烂。在室温环境下具有良好的耐撕裂强度,不容易被撕裂,手感柔软具有皮质感。其生产工艺对原纸要求比较苛刻,特别是原纸浆料配比和打浆度,严格把控原纸纤维空隙的分布,保证浸渍液能够浸透整个纸张,特别是浸渍液要能达到纸张芯层。另外,需要保证浸渍液进入纸张内部后,能够保留在纸张内部。其浸渍液一般是以丙烯酸类胶乳为主,辅助其它化工材料。耐水洗仿皮纸颜色有白色、棕色、黑色、古铜色、茶色、石头色、巧克力色和象牙色,常见颜色为白色、黑色和棕色。

           耐水洗仿皮纸以德国泰嵩和美国杜邦公司生产的纸张较为畅销,市场价格18元/m2。中国国内杭州特种纸有限公司、浙江金昌特种纸股份有限公司、东莞日大皮革有限公司均有生产耐水洗仿皮纸,其产品质量较国外公司还有一定差距,但也可满足下游客户的应用要求。国产耐水洗仿皮纸市场价格约15~16元/m2。

           本论文探索了耐水洗仿皮纸实验室与大生产工艺方面的研究。

           1  实验

           1.1实验原料

           针叶浆:凯利浦;阔叶浆:亚太森博;绒毛浆:国内某公司;聚酯纤维:国内某公司;PAE湿强剂:湖北某公司;丙烯酸类胶乳:广东某公司;纯丙胶乳:山东某公司;渗透剂:美国某公司;防霉剂:凯松;蒸馏水:实验室自制;甘油:日本进口。

           立式磨浆机TD7-PFI、页面成形器TD10-200B、纤维标准疏解机TD15-A、肖伯尔打浆度仪,咸阳通达轻工设备有限公司;百分天平一台JJ500,常熟市双杰测试仪器厂;热风干燥箱GZX-9070,上海上迈电子仪器有限公司;台式调速胶水机,佛山市力万达包装机械厂;电脑抗张试验机RH-KZY,广州润湖仪器有限公司;美工刀;家用洗衣机,海尔滚筒洗衣机。

           1.3原纸制备

           按照针叶浆40%、阔叶浆30%、绒毛浆15%、聚酯纤维15%比例进行配浆,然后使用PFI对浆料进行打浆处理,要求打浆度控制在(18±1)°SR左右,湿重≥25g,原纸紧度≤0.55g/cm3,湿强剂加入量450kg/t纸,进行抄样备用。

           1.4浸渍液制备

           按照丙烯酸胶乳用量100%计算,分别添加羧基丁苯胶乳3%、渗透剂0.2‰、防霉剂1.0%、水蒸馏水0.5%,搅拌均匀后备用。

           1.5仿皮纸实验室制备工艺

           将1.3步骤纸样浸渍于1.4步骤的浸渍液中,然后进行挤胶、烘干。

           1.6分析与检测

           1.6.1芯部浸胶情况检测,使用美工刀在纸张表面划一道缺口,使用抗张测定仪按照《GB/T 453-2002纸和纸板抗张强度的测定》测定其抗张强度,根据数据分析判定芯部浸胶情况。

           1.6.2按照《GB/T 457-2008纸和纸板耐折度的测定》,测定纸张耐折强度。

           1.6.3按照《GB/T 453-2002纸和纸板抗张强度的测定》,测定纸张抗张强度。

           1.6.4耐水洗测定,将纸张放置于家用洗衣机中,加入一定量洗衣液,连续洗涤8h,观察纸张耐水洗情况。

           1.6.5耐搓揉测定,将纸张放置于水盆中,待纸张完全浸透后对纸张进行来回搓揉50次,观察其是否分层。

           1.6.6抗撕裂强度测定,在室温环境下,用手撕裂纸张不会被轻易撕裂为准。
     

           2  结果与讨论

           2.1仿皮纸原纸工艺

           按照针叶浆40%、阔叶浆30%、绒毛浆15%、聚酯纤维15%比例进行配浆。使用凯利浦针叶浆作为主体浆料;使用阔叶浆主要是为了控制纤维空隙分布,提高浸渍过程中浸渍液的有效保留率;绒毛浆具有良好的吸水性,有利于浸渍液向原纸芯层渗透;使用6mm长度聚酯纤维,提高纸张强度,作为纸张龙骨使用。在打浆过程中,由于机械交缠会对纸张强度方面提供一定帮助。当然为了保证纸张纤维结构比较疏松,可以选用不同粗细程度的合成纤维控制纤维空隙的分布,更加有利于浸渍液向原纸内部渗透,可以促使浸渍液均匀分布于整个纸幅。为了保证原纸结构疏松,顺利浸渍到原纸芯部,其打浆度控制在(18±1)°SR较为合适。需要明确指出打浆度偏高,会导致纸张结构紧密不利于浸渍液向原纸内部渗透,原纸紧度应≤0.55g/cm3。在抄纸过程中湿强剂添加量450kg/t纸。

           2.2浸渍工艺

           按照丙烯酸胶乳用量100%计算,分别添加羧基丁苯胶乳3%、渗透剂0.2‰、防霉剂1.0%、蒸馏水0.5%。

           将原纸浸渍于浸渍槽中,进行反复浸渍三次、挤胶等工序,然后将纸张进行烘干。为了使胶料达极限强度,建议最后一组烘缸温度应≥165℃。

           在配制浸渍液过程中,应注意渗透剂用量不宜偏高,渗透剂是一类良好的表面活性剂,其有热迁移性,会导致纸张芯层胶料在高温烘干过程中向原纸表面迁移,造成芯层强度偏低。

           在纸张浸渍过程中,建议车速控制在30~45 m/min较为适宜。

           2.2.1不同比例羧基丁苯胶乳对强度的影响

           选用的丙烯酸类胶乳是应用于纺织行业与浸渍壁纸行业用到的胶乳,此类胶乳存在一定的弊端。单纯使用丙烯酸胶乳短时间内(一个月)可以保持纸张具有良好的强度,但是长期暴露于空气中会使纸张强度变差,分析是由于受到紫外线照射造成强度丧失较大,故需要添加一定量建筑涂料应用的羧基丁苯胶乳,改善胶乳抗紫外线照射能力,结果如表1所示。

           实验结果表明:在同等实验条件下,随着丁苯胶乳加入量的提高,纸张手感变硬、很容易就能被撕裂、抗紫外线效果良好。这是由于所选用的羧基丁苯胶乳是建筑外墙涂料使用的胶乳,其自身抗紫外线效果较好。由于胶乳自身玻璃化温度(Tg)值较高,纸张放置一段时间后会变硬,导致纸张很容易被撕裂。因此,根据实验效果可以看出羧基丁苯胶乳用量应≤3%较为适宜。

           2.2.2不同比例渗透剂对强度的影响

           渗透剂是一类良好的表面活性剂,能够促进浸渍液向原纸内部渗透,浸渍液能否到达纸张芯部对纸张强度至关重要,特别是纸张在水中不断地搓揉会出现分层现象。所以渗透剂的使用,对纸张强度产生至关重要的影响,结果如表2所示。

           实验条件下,一定用量的渗透剂对纸张层间结合力的提高是有帮助的,但是超出一定范围(0.3‰)后,纸张层间结合力变低。并且纸张在水洗搓揉过程中出现分层现象,这是由于渗透剂具有热迁移效应引起的。在一定温度下,渗透剂会向纸张表面进行迁移,渗透剂在迁移过程中将芯层胶乳带到纸张表面,从而导致芯层胶乳含量偏低,出现分层现象。因为,渗透剂用量不宜过高,建议用量不超过0.2‰。

           2.2.3不同比例柔软剂对强度的影响

           为了使纸张具有良好的柔软效果和皮革感,需要在浸渍液中添加一定量的柔软剂,提高其手感。柔软剂大部分都是硅类改性产品,其对强度影响较大。需要确定柔软剂的用量,结果如表3所示。

    表1 不同用量羧基丁苯胶乳对强度的影响

      配方一 配方二 配方三 配方四 配方五
    丙烯酸胶乳/% 100 100 100 100 100
    羧基丁苯胶乳/% 0 3 6 12 18
    渗透剂/% 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
    蒸馏水/% 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
    防霉剂/% 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
    手感 柔软 柔软 柔软 较硬 较硬
    手撕难易程度 难撕裂 难撕裂 容易撕裂 容易撕裂 容易撕裂
    抗紫外线 不抗光化 抗光化 抗光化 抗光化 抗光化
     
     
    表2 不同用量羧基丁苯胶乳对强度的影响
     
      配方一 配方二 配方三 配方四 配方五
    丙烯酸胶乳/% 100 100 100 100 100
    羧基丁苯胶乳/% 1.0 3 6 12 18
    渗透剂/% 0 0.1 0.2 0.3 0.4
    蒸馏水/% 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
    防霉剂/% 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
    手感 柔软 柔软 柔软 较硬 较硬
    层间结合力/N 4.2 5.3 6.5 5.5 4.9
    搓揉分层现象 分层 不分层 不分层 分层 分层
     

           结果表明:在同等实验条件下,随着柔软剂用量的提高,纸张变得很柔软,手感更加接近动物皮革。但是,纸张的强度损失较大,层间结合力、拉伸强度、耐折强度均出现不同程度的损失。这是由于柔软剂分子吸附在纸浆中的纤维表面上,并形成一层油膜,这样纤维之间的氢键减少,并且纤维表面变得光滑,产生相对滑动,造成纸张的力学性能下降。因此,在达到手感的前提下,不建议使用柔软剂。可以通过调整丙烯酸胶乳的玻璃化温度改善纸张的
    手感。


           2.3表面处理工艺

           由于仿皮纸自身经过浸渍加工后,在不同环境下水分散失情况不同,为了保证纸张水分维持在5.0%~6.5%,需要对纸张表面进行处理。将甘油与水按照1∶10或者1∶15的比例进行稀释,均匀地涂布到纸张正反面。甘油学名是丙三醇,是一类良好的保湿剂,其能够从空气中吸收水分,保证纸张的水分。

           不建议将甘油直接加入浸渍液中进行使用,加入浸渍液中会造成纸张强度下降。分析其原因可能会导致纤维表面打滑,影响氢键结合强度。

           2.4耐水洗仿皮纸技术指标

           耐水洗仿皮纸主要检测指标是手感柔软、具有皮革感、高干强度、高湿强度、不容易撕裂、耐水洗性能、耐摩擦性、耐候等指标,如表4。其中绝大部分指标均由丙烯酸胶乳提供,丁苯胶乳主要提供良好的抗光老化能力、耐候指标。植物纤维和化学纤维提供的强度较小,可以认为是浸渍液的良好载体。

           3  总结

           耐水洗仿皮纸是一类高档包装用纸,其具有良好的耐水洗、高强度、质地柔软等特点。可以用于表面黏合PU层和棉纱等材料,是一类良好的皮革替代品。产品具有良好的可降解性,不会对环境造成伤害。

           生产耐水洗仿皮纸较为合理的工艺。

           3.1原纸浆料配比:针叶浆40%、阔叶浆30%、绒毛浆15%、聚酯纤维15%。打浆度控制在(18±1)°SR,湿重≥25g较为合理。

           3.2浸渍液配制,丙烯酸胶乳用量100%计算,羧基丁苯胶乳3%、渗透剂0.2‰、防霉剂1.0%、蒸馏水0.5%。

           3.3将甘油与水按照1∶10或者1∶15比例进行稀释,均匀地涂布到纸张正反面。