Weefsel met lotion

Achtergrond

Gezichtsdoekjes behoren tot een klasse papierproducten die in de moderne samenleving op grote schaal worden gebruikt voor persoonlijke hygiëne. Andere producten van dit type zijn papieren handdoeken, servetten en sanitair (of toiletpapier). Deze producten zijn ontworpen om zeer absorberend, zacht en flexibel te zijn. Deze aangename tactiele eigenschappen zijn vooral belangrijk voor gezichts- en badkamertissues, gezien het gebruik ervan. Om een ​​aangenaam huidgevoel te optimaliseren, zijn tissues ontwikkeld met weekmakers of lotionachtige ingrediënten om het schurende effect op gevoelige delen van het lichaam te verminderen.

Weefsels van dit type worden gemaakt door een proces waarbij de niet-geweven stof wordt gemaakt van een oplossing van cellulosevezels en water, tot een vel gevormd en vervolgens bedekt met weekmakers. Ten slotte wordt de gecoate stof in afzonderlijke tissues gesneden, gevouwen en verpakt voor verkoop.

Weefselzachtheid is een tactiele waarneming die wordt gekenmerkt door de fysieke eigenschappen van het vel, zoals flexibiliteit of stijfheid, textuur en wrijvingseigenschappen. Historisch gezien was het moeilijk om het weefseloppervlak zachter te maken zonder andere eigenschappen van het weefsel te verstoren. De zachtheid kan bijvoorbeeld worden verhoogd door middelen toe te voegen die interfereren met de manier waarop de vezels in het weefsel op elkaar inwerken, waardoor ze minder nauw aan elkaar hechten. Deze staan ​​bekend als onthechtingsmiddelen. Deze materialen hebben echter de neiging de treksterkte van de stof te verminderen en kunnen bij contact de huid irriteren. Verhoogde zachtheid kan ook worden bereikt door de stof te coaten met olieachtige materialen. Dit beperkt echter de hoeveelheid vocht die het weefsel kan opnemen. Sterker nog, de coating kan de stof ook zo hydrofoob (waterhatend) maken dat deze niet goed verwerkt kan worden in rioolwaterzuiveringsinstallaties. Een ander probleem is dat sommige coatingmaterialen de sterkte van het weefsel kunnen verminderen tot het punt waarop het weefsel niet bruikbaar is. Om dit probleem op te lossen, kan de weefselsterkte worden verhoogd door bepaalde harsen toe te voegen of door mechanische processen die ervoor zorgen dat de vezels beter aan elkaar hechten. Echter, toenemende sterkte heeft de neiging om de stof stijver en harder aan te voelen. Om deze uitdagingen aan te gaan, hebben tissuefabrikanten methoden ontworpen die zachtheid met succes in evenwicht brengen met absorptievermogen en sterkte om een ​​product te creëren dat consumenten acceptabel vinden.

Grondstoffen

Nonwoven tissuepapier

Tissuepapier is een niet-geweven stof gemaakt van cellulosevezelpulp. Veel voorkomende vezels die in tissuepapierpulp worden gebruikt, zijn hout (van loof- of naaldbomen), rayon, bagasse (een soort suikerrietstengel) en gerecycled papier. Deze vezels worden gemacereerd in een machine die bekend staat als een hydropulper, een cilindrische tank met een snel draaiende rotor aan de onderkant die vezelbundels uit elkaar breekt. Bij dit proces worden de vezels in een kookvloeistof gemengd met water en calcium, magnesium, ammoniak of natriumbisulfiet. Dit mengsel wordt gekookt tot een viskeuze slurry die ongeveer 0,5% vaste stof op basis van gewicht bevat. Aan dit mengsel worden bleekmiddelen toegevoegd om de pulp witter en helderder te maken. Gebruikelijke bleekmiddelen zijn chloor, peroxiden of hydrosulfieten. De pulp wordt vervolgens meerdere keren gewassen en gefilterd totdat de vezels volledig vrij zijn van verontreinigingen. Dit mengsel van pulp en water, ook wel 'furnish' genoemd, is dan klaar voor het papierfabricageproces.

Lotion (Verzachtende toevoegingen)

Verzachtende middelen zijn olieachtige of wasachtige materialen die op het weefsel worden gecoat om de tactiele eigenschappen te verbeteren. Deze materialen zijn te geconcentreerd om direct op het papier te coaten, dus moeten ze eerst worden verdund met water. Deze oliën lossen echter niet op in water, ze moeten in water worden gedispergeerd met behulp van chemicaliën die bekend staan ​​als oppervlakteactieve stoffen of oppervlakteactieve stoffen. Een mengsel van water, oliën en een oppervlakteactieve stof staat bekend als een emulsie. Mayonaise is een voorbeeld van een voedingsproductemulsie.

De olieachtige materialen die in lotions worden gebruikt, omvatten typisch plantaardige en minerale olie, plantaardige of dierlijke wassen, vette materialen en op siliconen gebaseerde oliën. Hoewel in theorie al deze materialen geschikte verzachters voor tissuepapier zouden zijn, heeft de ervaring geleerd dat veel van hen niet goed functioneren omdat ze interfereren met andere gewenste eigenschappen van het papier, zoals het absorptievermogen ervan. De tissue-industrie heeft haar eigen gepatenteerde combinaties van lotionmaterialen moeten ontwikkelen die, wanneer gemengd en toegepast in de juiste verhouding, zorgen voor de juiste verzachting zonder de tissue negatief te beïnvloeden. Deze materialen omvatten polyhydroxyverbindingen met meerdere zuurstof-waterstofgroepen waardoor ze kunnen interageren met water. Daarom zijn deze verbindingen in staat om het papieroppervlak zachter te maken zonder al te veel water te blokkeren. Voorbeelden van polyhydroxyverbindingen omvatten glycerine, propyleenglycol, polyoxyethlyenglycol en polyoxypropyleenglycol. Ze worden toegepast in concentraties tussen 0,1 en 1% op basis van het droge weefselgewicht. Andere bruikbare middelen zijn mengsels van oliën op petroleum- en siliconenbasis, die oordeelkundig worden toegevoegd om het papier nog zachter te maken. Deze oliën moeten in lage hoeveelheden worden gebruikt om te voorkomen dat het web waterdicht wordt en het absorptievermogen verliest. Oppervlakteactieve stoffen worden toegevoegd om de oliën in water te dispergeren. Een typische oppervlakteactieve stof die in emulsies voor papierbehandeling wordt gebruikt, is cetylalcohol, een vettig materiaal waarvan de chemische structuur het mogelijk maakt om olie en water te combineren.

Het fabricageproces

Voorbereiding van het vlies

Een verscheidenheid aan gespecialiseerde apparatuur wordt gebruikt om het pulpmengsel te persen, of te leveren, in een niet-geweven vel stofachtig papier. Vliesstoffen verschillen van traditionele stoffen vanwege de manier waarop ze zijn gemaakt. Traditionele stoffen worden gemaakt door vezels samen te weven om een ​​in elkaar grijpend netwerk van vezellussen te creëren. Nonwovens worden geassembleerd door de vezels mechanisch, chemisch of thermisch in elkaar te grijpen. Er zijn twee primaire methoden voor het assembleren van nonwovens, het natgelegde proces en het drooggelegde proces. Het natgelegde proces wordt gebruikt voor het maken van het type nonwoven dat wordt gebruikt bij de productie van weefsels.

• 1 De slurry stroomt in een apparaat dat bekend staat als een headbox, dat het op zijn beurt verspreidt op een bewegend gaas dat bekend staat als een Fourdrinier. De Fourdrinier is een doorlopende draadband met een lengte van ongeveer 15 meter of meer, die is uitgerekt als een tafel. Terwijl de vezels door deze band worden getransporteerd, wordt veel van het water afgevoerd door de gaten in het gaas. Het natte vel vezels wordt gedragen door een reeks wollen dekens, vilt genaamd, tussen verschillende sets rollen, die het verder samendrukken en meer water verwijderen. Op dit punt is het vel sterk genoeg om te worden overgebracht naar een droogmachine die speciaal is aangepast voor het maken van tissuepapier.

• 2 De tissuepapierdroger wordt een Yankee-droger genoemd en bestaat uit een met stoom verwarmde, hooggepolijste rol met een diameter van 10-12 voet (3-4 m). Het natte laken wordt gedragen door een zwaar canvas vilt, dat over en om de rollen is geregen. Bij elke volgende passage verwijderen de rollen meer water totdat het papier voldoende is gedroogd. Indien gewenst kan een patroon in het weefsel worden gedrukt door de baan tijdens het ontwateringsproces naast elkaar op een reeks dragers te plaatsen. (Als alternatief kan het web worden ontwaterd en overgebracht naar een aparte opdruklijn.) De verhoogde steunen op de lijn creëren hobbels en dalen op de stof. Dit zijn gebieden met verschillende vezeldichtheid en zijn zichtbaar als kleine "kussens" met patronen op het uiteindelijke vel. Indien nodig kunnen deze gebieden met een hoog volume nog verder worden verdicht door een vacuüm aan te brengen op geselecteerde delen van het vel.

  Nadat het weefsel tot de gewenste dikte is samengeperst, wordt het een "web" genoemd. Het web is nu klaar voor verdere verwerking. Het kan worden gecoat of opgeslagen op grote verticale rollen, ook wel kalenderstapels genoemd, om verdere bewerkingen af ​​te wachten.

Lotion voorbereiding en toepassing

• 3 De lotion wordt bereid in met stoom verwarmde batchtanks die zijn uitgerust met snelle mengbladen. De oliën en het water kunnen worden voorverwarmd en worden onder hoge afschuiving met elkaar gemengd om een ​​emulsie te vormen. De voltooide lotion is klaar om op het papieroppervlak te worden aangebracht en wordt vanuit de batchtanks naar een opslagvat gepompt dat is aangesloten op de coatingapparatuur.
• 4 Het nonwoven vlies wordt op een reeks papierfabricagebanden gevoerd. Terwijl het over de banden beweegt, komt de baan in contact met een emulsieverdelende rol, die lotion uit de vuilwatertank trekt en een dunne film op de baan aanbrengt. Idealiter worden kleine hoeveelheden lotion aangebracht (0,3% of minder) om te voorkomen dat de baan overschilderd wordt. Hogere niveaus kunnen echter worden gebruikt als de coating is ontworpen met extra oppervlakteactieve stoffen die zullen werken als bevochtigingsmiddelen om het weefsel te helpen vocht te absorberen via de hydrofobe laag. Na door de coatingrollen te zijn gegaan, gaat de baan verder langs de banden naar andere rollen, die overtollige lotion van de stof halen. Tussen de processen door worden de banden schoon gehouden door bandreinigende douches die papiervezels, lijmen en andere additieven verwijderen.

Vormbewerkingen en verpakking

• 5 Het web gaat door een reeks roterende messen die het op de gewenste breedte snijden. Het gecoate weefsel wordt vervolgens met tussenpozen ter grootte van een weefsel gesneden, gevouwen en verpakt in dozen of cellofaanfolie.

Bijproducten/afval

Het weefselproductie- en coatingproces genereert aanzienlijke hoeveelheden afvalmateriaal, maar veel hiervan kan worden teruggewonnen. Afvalvezels van het pulpproces kunnen worden gewassen en hergebruikt. Het water dat in de slurry en in de daaropvolgende bewerkingen wordt gebruikt, kan worden gerecycled. Helaas is er weinig of geen terugwinning van de chemicaliën die worden gebruikt in coatings en andere behandelingen, en de verwijdering van de verschillende gebruikte oplossingen is een probleem voor de industrie.

Kwaliteitscontrole

Er worden veel kwaliteitscontrolemaatregelen gebruikt in de tissuepapierindustrie. Die met betrekking tot lotiontoepassing omvatten analytische testen en subjectieve panelevaluaties. Omdat de hoeveelheid materiaal die op het weefsel wordt afgezet van cruciaal belang is, heeft de industrie verschillende tests opgezet om te meten hoeveel er daadwerkelijk op het weefseloppervlak aanwezig is. De hoeveelheid aanwezige polyhydroxyverbindingen kan bijvoorbeeld worden bepaald door de verbindingen uit een weefselmonster te strippen met behulp van een methode die bekend staat als de Webul-oplosmiddelextractie. De hoeveelheid verbinding wordt vervolgens gemeten op een spectroscoop of chromatograaf. Op soortgelijke wijze kan de concentratie aan oppervlakteactieve stoffen worden vastgesteld.

Hoewel deze analytische technieken de niveaus van specifieke chemicaliën nauwkeurig kunnen bepalen, kunnen ze de zachtheid van de stof niet beoordelen. Deze tactiele eigenschap wordt beoordeeld door subjectieve evaluatie door getrainde panelleden. Voorafgaand aan deze evaluaties wordt het weefselweefsel geëquilibreerd tot een constante temperatuur van 72-111°F (22-44°C) en een relatieve vochtigheid van 10-35%. De stof wordt vervolgens nog 24 uur geconditioneerd bij 50% luchtvochtigheid. Panelleden wordt vervolgens gevraagd om stalen te voelen en de mate van zachtheid, flexibiliteit en gladheid te beoordelen. De evaluatie wordt gedaan door gepaarde vergelijking, zoals beschreven door de American Society for Testing Materials (ASTM). Proefpersonen krijgen op blinde basis monsters aangeboden en moeten er een kiezen op basis van tactiele zachtheid. De resultaten worden gerapporteerd in Panel Score Units die de stof beoordelen op een schaal van "Veel zachter", "Iets zachter", "Even zacht", "Minder zacht", enz.

Absorptievermogen, het vermogen van het weefsel om met water te worden bevochtigd, wordt gekwantificeerd door de tijdsduur te meten die nodig is voor droog weefsel om volledig met water verzadigd te raken. Deze meting staat bekend als bevochtigingstijd. Nogmaals, de stof wordt geëquilibreerd met een gespecificeerde temperatuur en vochtigheid. Het wordt vervolgens in kleine vierkanten gesneden, tot een bal verkreukeld en op het oppervlak van een 3-qt (3-1) beker water geplaatst. Er wordt een timer gestart wanneer de bal het water raakt en wordt gemeten hoe lang het duurt voordat de bal volledig nat is geworden door het water. Er worden vijf sets van vijf ballen getest om een ​​gemiddelde meting te verkrijgen. Absorptievermogen wordt gemeten op verse weefselmonsters onmiddellijk na vervaardiging en op monsters die ten minste twee weken oud zijn. Dit is belangrijk omdat het absorptievermogen na verloop van tijd zal afnemen, aangezien de coatingmiddelen op het oppervlak van het weefsel uitharden.

De dichtheid van het weefsel wordt ook gemeten met een diktetester om te beoordelen hoe dik doek is, waarna de massa, het volume en het oppervlak worden berekend. Linting (de hoeveelheid losse pluisjes die loskomt van het weefsel) wordt gemeten door een monster tegen een stuk zwarte wol te schuren met een motoraangedreven apparaat dat bekend staat als de Sutherland Rub Tester. Colormetrische analyse kan vervolgens worden gebruikt om de hoeveelheid pluis te bepalen die op de wol wordt overgebracht.

De Toekomst

De toegenomen bezorgdheid over het milieu over afvalchemicaliën kan in de toekomst leiden tot verbeterde lotionformuleringen waarin biologisch afbreekbare of recyclebare grondstoffen worden gebruikt. De industrie onderzoekt voortdurend manieren om het productieproces sneller en energiezuiniger te maken. Ten slotte kunnen methoden worden ontwikkeld om de sterkte van niet-geweven stoffen te verbeteren zonder de aangename tactiele eigenschappen op te offeren die met lotion beklede weefsels zo wenselijk maken.