如何改善卫生纸的柔软度
总工室崔建同
现在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。卫生纸质量发展的主要趋势是生产具有更高的柔软度、更大的松厚度和更好的吸收性的卫生纸。现在造纸技术的迅速发展逐步可以满足市场的这些要求。
目前恒安集团，包括中纸、湖南、山东使用的都是新月形成型器，其双层流浆箱可使在网层中使用柔软的短纤维，而在毯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。
对卫生纸柔软度的鉴定较大程度上依赖于主观上与人类皮肤接触的判断。高柔软性和高吸水能力是建立在生活用纸上的主要特征。纸张的柔软度可分为：a)体积柔软度，定义为当人们用双手挤压卫生纸时所能感受到纸的柔软程度。b)表面柔软度，定义为指尖在材料表面轻微按压，并来回触摸纸面感受到的纸的柔软程度。其中整体性质的测试包括：可压缩性、抗张挺度、伸长率、弯曲挺度和声波模数。中纸对柔软度的测试其实是对纸张挺度和纸页摩擦力矢量和的测定，其数值越大，柔软性越低。表面性质的测试包括纸样的手感和外观特性以及摩擦性。柔软度的只要影响因素有：
图1 卫生纸柔软度的影响因素
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。PM4和PM6纸机长、短纤配比一般为3：7，纸种不同，配比会略有变化。
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。
对于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，所以要半纤维素的含量要尽量少一些。而且木素和半纤维素含量高的纤维对涂层的粘结性较强，实际生产中发现明星粘结性较强，而小叶相思木浆则易造成飘缸。
1.2 提高打浆质量
对于短纤维纸浆，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最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。如果再含有较多的半纤维素，水化作用较强，纤维结合力大以及杂细胞填充的关系，使纤维组织紧度大，纸质硬性
增加。因此这种浆在打浆过程中采取不施胶不加填的措施，来提高纤维组织的有孔性和吸收性。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，这是因为与磨浆后的纤维自然形成的氢键键合长度相比，干强剂聚合物(天然的或合成的)与纤维的键合长度较大，使柔软度提高。干强剂产生的表面固结作用也可提高表面手感。
毛巾变硬怎么办
在卫生纸的生产中，长短纤维适当的配比才能达到最好的效果，所以还得加入长纤维，长纤维层支撑着整个纸幅，并赋予其机械强度。而长纤维必须磨浆。所以为了优化纸页性能，长短纤维一般分开磨浆。
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，因而柔软性差。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 湿强剂的控制
中纸使用的湿强剂成分为PAE(聚酰胺多胺环氧氯丙烷)，固含量为12.5%，添加点为抄前池。湿强剂添加量过多会造成柔软性降低，此外湿强剂的添加会增加涂料对纸的粘着力，使起皱皱纹致密，因此应控制好湿强剂的用量，使之提高纸页湿强度的同时，不损害纸页的柔软性。
2.2 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。对于网毯，有以下几点需要注意：
①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，使纸页赋予柔软性。
②使用细纹毛毯对提高原纸表面细腻程度能起很大作用，毛毯规格为4支1／3破斜纹，定量550g／m2，在使用斜纹毛毯时，主要解决以下几个关键问题。
1)增加洗毛毯用水和喷水压力，以保持毛毯清洁。
2)针对斜纹毛毯不易滤水的特点，应充分利用真空箱现有真空度，加强湿纸层强力抽吸，有利于纸页大量脱水。
3)合理使用打毯辊，促使毛毯脱水通畅。
③托辊的压力很好地加以控制，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。
2.3 靴形压榨
压榨后纸页的干度主要取决于线压力和回湿作用，与纸机车速关系不大。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可以减少纸页的回湿。同时由于在线压力固定的条件下，靴形压榨压区越长，压区最大压力就越低，降低对纸页的压力会导致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。PM6靴形压榨技术(图2)将靴形压榨装置直接靠在扬克式烘缸上，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。生产实际中，PM4纸机真空压榨辊压力为线压力为90k N/m，而PM6靴形压榨可以达到120 kN/m，大大提高了纸页干度，降低燃气能耗。
图2 PM6 靴形压榨技术
3 起皱控制速比和涂料配比
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。为了使起皱率达到最佳值，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，并具有高粘附力，这样才能获得柔软的卫生纸。
3.4干燥技术
3.4.1 扬克式烘缸控制技术
图3 起皱示意图
为了使卫生纸具有最佳的柔软度，卫生纸生产商在扬克式烘缸上行之有效的一套方法包括：
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黏贴紧密性之间需要一个平衡点，以获得纸幅的最佳特性。采用先进的刮刀起皱技术，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。目前中纸主要采用10°、15°钢制刮刀，生产较柔软的卫生纸比如超柔面巾纸、柔肤卷筒纸等要用15°刮刀。
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。
采用高温热风罩及小心的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。
3.4.2 其他
目前有两种动力促使卫生纸生产商选用TAD：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。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。
还有的厂家采用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。
最新的干燥技术是气浮干燥技术，该技术不经压榨、无扬克烘缸，通过真空吸移辊将纸页转移至气浮干燥室，利用高温气体对纸页进行悬浮干燥，由于该干燥技术不经过任何挤压作用，因此纸页保持极好的松厚度，具有极佳的体积柔软度，但目前国内厂家还没有引进该技术。
3.4 压光
纸页离开刮刀之时是提高柔软度进程中最后一步的开始。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，最后借助于其他方法可同时获得所要求的厚度和柔软度。
压光是在较低的额外成本下有效地改进产品柔软度的最好方法之一。压光降低柔软度的机理在于降低了纸页的厚度，从而降低纸页的挺度，提高表面光滑度，改善了表面柔软度，但不利于体积柔软度的改善，因此如果压光超过一定的量，纸页被压缩过度会大大降低体积柔软性。
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。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。
柔软剂的作用是在纤维之间形成非极性隔离膜，从而使分子链易在应力下发生相互滑移和运动。在适宜工艺条件下，疏水性基团附着在纤维表面，形成包裹纤维的疏水膜，从而使纸页柔软性得到改善。总之柔软剂可在纤维表面形成疏水基向外的反向吸附，降低纤维物质的动、静摩擦因数，从而获得平滑柔软的手感。
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。
4.1.1 浆内柔软剂
浆内柔软剂的使用足有30多年。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—纤维之间的结合面积，进而弱化纤维之间的结合力，结合力破坏剂达到了其功用。虽然结合力破坏剂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。
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人脂肪物质或者蜡质，降低纤维之间的摩擦性能而起作用。通过减少纸幅内的摩擦力，可以在某种程度上强化松厚柔软性。润滑柔软剂对纸幅抗张强度的降低一般低于10％；其作用如同织物柔软剂，可以在不降低织物强度的情况下使得织物手感更加柔软。然而，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。
4.1.2 纸面柔软剂
在纸页被干燥之前纤维间并没有结合，纤维依靠纸页中残留水的内聚力彼此紧密地接触。由于在进入扬克式烘缸之前纸页纤维间还没有结合，所以，通过在纸页的表面喷涂适当的柔软剂，在某种程度上影响体积柔软度。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，但是它的使用最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最佳的解键效果。
卫生纸中湿部用阳离子柔软剂/解键剂的用量取决于纤维原料和解键剂的种类，其用量在0.5～4kg／t绝干浆之间(重量百分比为0.05～0.4％)。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。