刁云云 劉彥雪 劉玉新

（1.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局實(shí)用新型審查部，北京，100088 2.昆明理工大學(xué) 制漿造紙工程研究中心，云南昆明 ，650500）

近年來，隨著新潮時(shí)裝輕便鞋的出現(xiàn)及制鞋工業(yè)對相關(guān)成本的控制，使用纖維類物質(zhì)替代皮革做為鞋用內(nèi)底板原材料逐漸成為一種新趨勢[1-2]，這種鞋用紙板在有效降低制鞋行業(yè)成本的同時(shí)，也滿足了足部的舒適衛(wèi)生性和現(xiàn)代熱熔粘接等制鞋技術(shù)的要求。但有研究表明，未經(jīng)處理的鞋用紙板，它的耐磨、耐折及濕強(qiáng)度與應(yīng)用要求還有一定的差距，如單純采用長纖維制備的鞋用內(nèi)底板，其強(qiáng)度表現(xiàn)為一撕就裂和一折就斷的狀態(tài)，但若經(jīng)適量的浸漬處理后，強(qiáng)度有著明顯的上升[3-4]。因此，對鞋用紙板原紙進(jìn)行浸涂處理就被認(rèn)為是決定鞋用紙板質(zhì)量的另一關(guān)鍵要素。因此，本文在前期對鞋用內(nèi)底板配抄研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合配抄纖維原料的特性，采用具有低粘度、低表面自由能、高固含量的特點(diǎn)[5]的羧基丁苯膠乳（Styrofan SD 332S）對鞋用紙板原紙進(jìn)行浸漬處理[6-7]，通過對鞋用內(nèi)底板層間剝離強(qiáng)度、吸水率和耐折度等指標(biāo)的檢測，研究浸漬工藝對鞋用內(nèi)底紙板性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

黃麻纖維，以廢舊麻袋為原料，經(jīng)洗滌、漂選、裁切和疏解處理后，風(fēng)干，平衡水分后備用。

針葉木纖維，采用進(jìn)口硫酸鹽針葉木(落葉松)漿板，經(jīng)分散、疏解和平衡水分后備用。

Styrofan SD 332S，產(chǎn)自上海高橋巴斯夫分散體有限公司，固含量為50.94%。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鞋用紙板的制備

依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和鞋用紙板的國家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，廢舊黃麻漿和進(jìn)口硫酸鹽針葉木漿分別在盤式磨漿機(jī)中磨打漿至 45 °SR 和 35 °SR 后，按照 7∶3（針∶黃）的比例進(jìn)行混合，并抄造單層定量為100 g/m2的鞋用紙板原紙，再將5張紙板原紙?jiān)谟蛪簷C(jī)中進(jìn)行壓合處理。

1.2.2 鞋用紙板的浸漬處理

將壓合處理后的針葉木/黃麻纖維的鞋用內(nèi)底板在一定溫度下，浸入到不同濃度的Styrofan SD 332S膠乳體系中，室溫下處理一段時(shí)間后，取出，緩慢烘干。

1.2.3 浸漬處理后的鞋用紙板物理性能檢測

依據(jù)文獻(xiàn)[3]對紙板的層間剝離強(qiáng)度、吸水率、耐折度等強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行測定。4 h抗張強(qiáng)度的測定是將130 mm×10 mm紙板樣條置入 （20±1）℃的去離子水中處理4 h后取出，緩慢烘干后測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 Styrofan SD 332S膠乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鞋用內(nèi)底板性能的影響

在濕紙板干度50%、浸漬時(shí)間2 min、浸漬溫度30℃、膠乳用量為300 mL的條件下，研究膠乳濃度對鞋用內(nèi)底板性能的影響。

圖1 膠乳濃度對紙板抗張強(qiáng)度和吸水率的影響

圖2 膠乳濃度對紙板剝離強(qiáng)度和耐折度的影響

圖3 紙板干度對紙板抗張強(qiáng)度和吸水率的影響

圖4 紙板干度對紙板剝離強(qiáng)度和耐折度的影響

圖5 紙板干度對紙板抗張強(qiáng)度和吸水率的影響

圖6 紙板干度對紙板剝離強(qiáng)度和耐折度的影響

圖7 浸漬溫度對紙板抗張強(qiáng)度和吸水率的影響

圖8 浸漬溫度對紙板剝離強(qiáng)度和耐折度的影響

由圖1和圖2可知，當(dāng)膠乳濃度由5%增加至35%時(shí)，鞋用內(nèi)底紙板的4h抗張強(qiáng)度和層間剝離強(qiáng)度都呈上升趨勢，尤其是在10%～15%的區(qū)間內(nèi)，紙板的抗張強(qiáng)度由0.21 kN/cm2增加至0.28 kN/cm2,增加了33%，但膠乳質(zhì)量分?jǐn)?shù)由20%增加至25%時(shí)，抗張強(qiáng)度反而出現(xiàn)下降的趨勢。層間剝離強(qiáng)度雖未出現(xiàn)此種現(xiàn)象，但膠乳濃度超過30%時(shí)，其強(qiáng)度增量不明顯。上述現(xiàn)象可能是因?yàn)樵谝欢ǖ臏囟群湍z乳用量下，膠乳的濃度決定了膠乳的滲透量和流動性。當(dāng)膠乳濃度很低時(shí)，其具有較好的流動性和滲透性，可迅速滲透到紙板的內(nèi)部，從而提高纖維間結(jié)合力。當(dāng)膠乳濃度過高時(shí)，雖然其滲入到纖維內(nèi)部的絕對量沒有減少，但因其流動性下降，會造成局部吸膠量的不均，反而會影響紙板整體的強(qiáng)度，從而出現(xiàn)4 h抗張強(qiáng)度下降的現(xiàn)象。另外，由圖1還可以看出，提高膠乳濃度，有助于改善紙板的阻水能力，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，其吸水率由7.61%下降至6.81%。綜合紙板的強(qiáng)度可以看出，當(dāng)膠乳濃度在20%時(shí)，紙板性能較好。

2.2 濕紙板干度對鞋用內(nèi)底板性能的影響

在浸漬時(shí)間為4 min、浸漬溫度為35℃、膠乳用量為300 mL的條件下，研究濕紙板干度對鞋用內(nèi)底板性能的影響，結(jié)果如圖3、圖4所示。

濕紙板干度直接影響著紙板的吸膠量，進(jìn)而影響浸漬紙板的各種性質(zhì)。由圖3可以看出，隨著濕紙板干度的提高，紙板的吸水率逐漸下降，這間接說明紙板的吸膠量逐步上升，從而極大的提高了紙板的內(nèi)部結(jié)合力。這一點(diǎn)由紙板的4 h抗張強(qiáng)度和層間結(jié)合力（圖4）的變化都可以得到進(jìn)一步驗(yàn)證。如當(dāng)紙板干度由35%增加至45%時(shí)，紙板的4 h抗張強(qiáng)度和層間結(jié)合力分別上升了138%和62.5%，耐折度也由4213次上升至5743次。但當(dāng)紙板干度超過45%時(shí)，這些強(qiáng)度指標(biāo)都出現(xiàn)了不同程度的下降。這說明一定含量的水分存在，可以起到加速膠料滲透的作用，同時(shí)，適當(dāng)水分的存在，有助于促進(jìn)濃度和粘度較高的膠乳在纖維內(nèi)部的分散和流動，從而使其在纖維表面和內(nèi)部形成均勻連續(xù)的薄膜，這樣紙板的結(jié)合強(qiáng)度提高，吸水率降低。因此，濕紙板干度為45%時(shí)，可以取得較好的研究結(jié)果。

2.3 浸漬時(shí)間對鞋用內(nèi)底板性能的影響

在濕紙板干度為45%、浸漬溫度為35℃、膠乳濃度為20%、膠乳用量為300 mL的條件下，研究浸漬時(shí)間對紙板性能的影響，結(jié)果如圖5、圖6所示。

由圖5、圖6中可以看出，隨著浸漬時(shí)間的延長，紙板的4 h抗張強(qiáng)度和層間剝離強(qiáng)度稍有上升；與之相反，吸水率和耐折度則都有著明顯的下降，尤其是吸水率，浸漬時(shí)間由2 min延長至3 min時(shí)，吸水率下降了約0.5個百分點(diǎn)。這說明僅就吸水率而言，浸漬時(shí)間為3 min時(shí)就可以滿足要求，過長的浸漬時(shí)間對改善鞋用內(nèi)底板的阻水方面改善不明顯，甚至?xí)斐赡驼鄱?、層間剝離強(qiáng)度等指標(biāo)的下降，如紙板的層間剝離強(qiáng)度隨著浸漬時(shí)間的延長下降了約20個百分點(diǎn)。這可能是由于紙板在膠料浸漬時(shí)間過長，纖維吸水潤脹程度高，影響了鞋用內(nèi)底板的內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度。而浸漬時(shí)間較短時(shí)，又由于紙板的吸膠量不夠，纖維間的結(jié)合差，導(dǎo)致各強(qiáng)度指標(biāo)較低。因此，浸漬最佳時(shí)間為4 min時(shí)紙板性能較好。

2.4 浸漬溫度對鞋用內(nèi)底板性能的影響

在濕紙板干度為40%、浸漬時(shí)間為4 min，膠乳濃度為15%、膠乳用量為300 mL的條件下，研究浸漬時(shí)間對鞋用內(nèi)底板性能的影響，結(jié)果如圖7、圖8所示。

由圖7可以看出，隨著浸漬溫度的提高，浸漬效果明顯得到改善，尤其是層間剝離強(qiáng)度幾乎以每度0.03 mkN的線性關(guān)系增加；與室溫下（25℃）下的浸漬效果相比較，耐折度也增加了44%。上述現(xiàn)象可能是因?yàn)榻n溫度的提高，極大的降低了膠乳的粘性，從而使其滲透性和流動性增加，提高了紙板纖維內(nèi)部和纖維間的結(jié)合力。綜合其強(qiáng)度結(jié)果可以看出，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，當(dāng)浸漬溫度為40℃時(shí)，其強(qiáng)度效果較好。

3 結(jié)論

采用羧基丁苯膠乳（Styrofan SD 332S）對黃麻/針葉木纖維鞋用內(nèi)底板進(jìn)行浸漬處理時(shí)，在一定的膠乳用量下，膠乳濃度對紙板的抗張強(qiáng)度和層間剝離強(qiáng)度影響比較大，但過高的膠乳濃度也會造成紙板吸膠量不均，強(qiáng)度下降。在一定膠乳濃度下，紙板浸漬溫度和時(shí)間決定了紙板的主要性能，適當(dāng)延長浸漬時(shí)間或提高溫度，有助于改善膠乳的流動性和紙板的吸膠量。當(dāng)濕紙板干度45%、浸漬時(shí)間4 min、浸漬溫度40℃時(shí)，在強(qiáng)度和吸水性方面可獲得的指標(biāo)為：浸水4 h抗張強(qiáng)度0.34 kN/cm2，吸水性6.46%，層間剝離強(qiáng)度0.29 kN/m，耐折度5721次，均接近于B級紙板的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

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