带乳液的纸巾

背景

面巾纸属于现代社会广泛用于个人卫生的一类纸制品。其他此类产品包括纸巾、餐巾纸和卫生（或厕所）纸巾。这些产品的设计具有高吸水性、柔软性和柔韧性。考虑到它们的用途，这些令人愉悦的触感特性对于面巾纸和浴室纸巾尤其重要。为了优化令人愉悦的肤感，组织已开发出含有软化剂或乳液类成分的组织，以减少对身体娇嫩部位的任何摩擦作用。

这种类型的纸巾是通过一种工艺制成的，在这种工艺中，无纺布由纤维素纤维和水的溶液制成，形成片材，然后涂上柔软剂。最后，将涂层织物切成单独的纸巾，折叠并包装出售。

组织柔软度是一种触觉感知，其特征在于片材的物理特性，例如柔韧性或刚度、质地和摩擦特性。从历史上看，在不干扰织物的其他特性的情况下软化薄纸表面是很困难的。例如，可以通过添加干扰组织内纤维相互作用方式的试剂来增加柔软度，使它们彼此之间的结合不那么紧密。这些被称为脱粘剂。然而，这些材料往往会降低织物的拉伸强度，并可能在接触时刺激皮肤。还可以通过在织物上涂上油性材料来增强柔软度。然而，这限制了组织可以吸收的水分量。事实上，涂层还可以使织物变得如此疏水（憎水），以至于无法在污水处理厂中进行适当的处​​理。另一个问题是一些涂层材料可能会降低织物的强度，以至于织物无法使用。为了克服这个问题，可以通过添加某些树脂或通过确保纤维更好地结合在一起的机械工艺来增加织物强度。然而，增加强度往往会使织物更硬，触感更粗糙。面对这些挑战，纸巾制造商设计了一些方法，成功地平衡了柔软度与吸收性和强度，以创造出消费者认为可以接受的产品。

原材料

无纺布薄纸

卫生纸是由纤维素纤维浆制成的无纺布。用于薄纸纸浆的常见纤维包括木材（来自落叶树或针叶树）、人造丝、甘蔗渣（一种甘蔗茎）和再生纸。这些纤维在称为水力碎浆机的机器中浸渍，水力碎浆机是一个圆柱形罐，底部有一个快速旋转的转子，可将纤维束分开。在这个过程中，纤维在蒸煮液中与水和钙、镁、氨或亚硫酸氢钠混合。将该混合物蒸煮成含有约0.5%重量固体的粘稠浆液。将漂白剂添加到该混合物中以增白和提亮纸浆。常见的漂白剂包括氯、过氧化物或连二亚硫酸盐。然后多次洗涤和过滤纸浆，直到纤维完全没有污染物。这种纸浆和水的混合物，被称为“配料”，然后准备用于造纸过程。

乳液（柔软剂）

柔软剂是涂在薄纸织物上以改善其触觉特性的油性或蜡质材料。这些材料太浓，不能直接涂在纸上，所以必须先用水稀释。然而，这些油不溶于水，它们必须借助称为表面活性剂或表面活性剂的化学品分散在水中。水、油和表面活性剂的混合物被称为乳液。蛋黄酱是食品乳液的一个例子。

乳液中使用的油性材料通常包括植物油和矿物油、植物或动物来源的蜡、脂肪材料和硅油。虽然理论上所有这些材料都是合适的薄纸柔软剂，但经验表明，它们中的许多不能很好地发挥作用，因为它们会干扰纸的其他理想特性，如吸收性。纸巾行业不得不开发自己的专利乳液材料组合，当以正确的比例混合和应用时，可以提供适当的软化，而不会对纸巾产生负面影响。这些材料包括具有多个氧-氢基团的多羟基化合物，使它们能够与水相互作用。因此，这些化合物能够软化纸张表面而不会阻塞过多的水。多羟基化合物的实例包括甘油、丙二醇、聚氧乙烯乙二醇和聚氧丙烯二醇。它们以基于干组织重量的 0.1% 和 1% 之间的浓度使用。其他有用的试剂包括石油和硅油的混合物，明智地添加它们以进一步软化纸张。这些油必须以低含量使用，以避免使网防水并破坏其吸收性。添加表面活性剂以将油分散在水中。纸张处理乳液中使用的典型表面活性剂是鲸蜡醇，这是一种脂肪物质，其化学结构允许它结合油和水。

制造
过程

无纺布的制备

使用各种专用设备将纸浆混合物或配料压制成类似织物的无纺布片。无纺布与传统织物的不同之处在于它们的制作方式。传统织物是通过将纤维编织在一起以形成纤维环的互锁网络而制成的。非织造布通过机械、化学或热互锁纤维组装而成。组装非织造布有两种主要方法，湿法成网工艺和干法成网工艺。湿法成网工艺用于制造用于纸巾生产的非织造布类型。

• 1 浆液流入称为流浆箱的设备，然后将浆液散布在称为长网的移动金属丝网上。长网机是一条连续的金属丝带，长度约为 50 英尺 (15 m) 或更长，像桌子一样伸展开来。当纤维沿着这条皮带向下移动时，大部分水会通过金属丝网中的孔排出。湿纤维片由一系列称为毛毡的羊毛毯承载，位于几组辊之间，进一步压缩它并去除更多水分。此时，纸张强度足以转移到特别适用于制造薄纸的干燥机。

• 2 薄纸干燥机称为扬克式干燥机，由一个直径为 10-12 英尺 (3-4 m) 的蒸汽加热、高度抛光的滚筒组成。湿床单由厚重的帆布毛毡承载，并缠绕在滚筒上和周围。每次连续通过时，滚筒都会去除更多的水，直到纸张充分干燥。如果需要，可以在脱水过程中通过将幅材并列在支撑物阵列上而将图案压印在薄纸上。 （或者，可以将幅材脱水并转移到单独的压印线。）线上的凸起支撑在织物上产生凹凸。这些是纤维密度不同的区域，在最终片材上表现为微小的带图案的“枕头”。如有必要，可通过对片材的选定部分施加真空来进一步致密化这些高松密度区域。

  在织物被压缩到所需厚度后，它被称为“网”。网络现在已准备好进行额外的处理。它可能会被涂上或储存在称为日历堆栈的大型垂直滚筒上，以等待进一步的操作。

乳液的制备和应用

• 3 乳液在配备高速搅拌叶片的蒸汽加热间歇罐中制备。油和水可以预热并在高剪切下混合在一起以形成乳液。完成的乳液准备好涂抹在纸张表面上，并从配料罐中泵送到与涂层设备相连的储存容器中。
• 4 无纺布被送入一系列造纸带上。当它通过传送带时，卷筒纸与乳液分配辊接触，后者将乳液从储罐中拉出并在卷筒纸上涂上一层薄膜。理想情况下，涂抹少量乳液（0.3% 或更少）以防止幅材被覆盖。然而，如果涂层设计有额外的表面活性剂，作为润湿剂，帮助组织通过其疏水层吸收水分，则可以使用更高的水平。通过涂布辊后，纸幅继续沿着皮带到达其他辊，从织物上去除多余的乳液。在过程之间，皮带通过皮带清洁喷淋器​​保持清洁，可去除纸纤维、粘合剂和其他添加剂。

成型操作和包装

• 5 幅材通过一系列旋转刀具，将其切割成所需的宽度。然后将涂有涂层的纸巾以纸巾大小的间隔切片、折叠并包装在盒子或玻璃纸包装中。

副产品/废物

纸巾制造和涂层过程会产生大量废料，但其中大部分是可回收的。制浆过程中产生的废纤维可以清洗和再利用。浆料和后续操作中使用的水可以循环使用。不幸的是，在涂层和其他处理中使用的化学品很少或根本没有回收，并且各种用过的溶液的处理是该行业的一个问题。

质量控制

卫生纸行业采用了许多质量控制措施。与乳液应用相关的包括分析测试和主观小组评估。由于沉积在组织上的材料量至关重要，因此业界已经建立了各种测试来测量组织表面上实际存在的材料量。例如，存在的多羟基化合物的量可以通过使用称为 Webul 溶剂提取的方法从组织样本中提取化合物来确定。然后在光谱仪或色谱仪上测量化合物的量。表面活性剂的浓度可以类似的方式确定。

虽然这些分析技术可以精确确定特定化学品的含量，但它们无法评估织物柔软度。这种触觉特性是由受过训练的小组成员通过主观评价来评估的。在进行这些评估之前，将薄纸织物平衡到 72-111°F (22-44°C) 的恒温和 10-35% 的相对湿度。然后将织物在 50% 的湿度下再调理 24 小时。然后要求小组成员感受样品并评价柔软度、柔韧性和光滑度。评估是通过配对比较完成的，如美国材料试验协会 (ASTM) 所述。受试者在盲目的基础上提供样品，并要求根据触觉柔软度选择一个。结果以小组评分单位报告，该评分单位根据“更柔软”、“稍微柔软”、“同样柔软”、“不太柔软”等对织物进行评分。

吸收性，即组织被水润湿的能力，通过测量干燥的组织完全被水饱和所需的时间来量化。这种测量被称为润湿时间。再次将织物平衡到指定的温度和湿度。然后将其切成小方块，揉成一团，并放置在 3 夸脱 (3-1) 烧杯水的表面上。当球碰到水时启动计时器，并测量球完全被水浸湿的时间。测试五组五个球以获得平均测量值。在制造后立即测量新鲜组织样品和至少两周后的样品的吸光度。这很重要，因为随着涂层剂在组织表面固化，吸收能力会随着时间的推移而降低。

组织的密度也用厚度测试仪测量，以评估布料的厚度，然后计算其质量、体积和面积。掉毛（从纸巾上脱落的松散棉绒量）是通过称为 Sutherland Rub Tester 的电机驱动装置摩擦一块黑色羊毛来测量的。然后可以使用比色分析来确定转移到羊毛上的皮棉数量。

未来

对废弃化学品日益增加的环境关注可能会导致未来使用可生物降解或可回收原材料的乳液配方改进。该行业正在不断研究使制造过程更快、更节能的方法。最后，可以开发方法来提高非织造织物的强度，而不会牺牲令人愉悦的触感特性，这使得涂有乳液的纸巾如此受欢迎。