CN102644213A - 一种兼柔软的抗菌原纸及其应用 - Google Patents

Abstract

一种兼柔软的抗菌原纸，在该抗菌原纸制备的过程中添加有相对于绝干浆重量的如下成分：0.6-1.5wt％的三烷氧基硅烷季铵盐，其结构式为：

其中R为烷氧基，R₁可为烃基、含氧或含氮基团，R₂可为具有1-20个碳原子的烃基，其中R₁和R₂中至少一个为具有12-18个碳原子的长链烷基，X-为酸根阴离子。与现有技术相比，本发明由于采用三烷氧基硅烷季铵盐作为添加剂添加到制备纸张的纸浆中，使得纸张不但具有优良的抗菌效果，确保原纸的卫生指标符合要求，且可使得纸张具有柔软特性，尤其适用于纸手帕、餐巾纸、美容纸等这些与皮肤直接接触的纸张的生产；另外，本发明采用在配浆池添加三烷氧基硅烷季铵盐，使得纸浆对三烷氧基硅烷季铵盐具有最佳的吸附效率。

Description

一种兼柔软的抗菌原纸及其应用

技术领域

本发明涉及一种原纸，特别是指一种兼柔软的抗菌原纸及其作为用于制造与皮肤直接接触的纸制品的原料的应用。

背景技术

在现代社会，一次性生活用纸制品如纸手帕、餐巾纸、美容纸等的使用十分普遍，由于这些纸制品直接与皮肤接触，为了防止纸制品使用过程中的有害细菌的传播和交叉感染所引起的各种传染病，保护人体的健康，研究和开发具有抗菌功能的抗菌纸具有很重要的意义。

如CN1928228A公开了一种抗菌纸制备方法及其应用，(纸张)内含有0.001％-1％的2，4，4-三氯-2-羟基二苯醚和过氧化银抗菌成分，其制备方法为将抗菌成分加入到表面施胶剂中均匀混合，使抗菌成分在表面施胶剂中的浓度为10-500ppm，然后将表面施胶剂涂到纸张中，表面施胶剂涂在纸张上的厚度为5-30微米，再将纸张在130-170℃下烘干后，包装。

再如广西大学黄崇杏等在2009年10月份的《包装学报》中的“抗菌纸的研究进展”一文中所提到的，抗菌纸中添加的抗菌剂主要包括无机抗菌剂、有机抗菌剂以及天然抗菌剂，添加方式包括浆内添加、后加工方式添加等。

从现有技术中可以看出，现有的这些抗菌纸只专注于如何使得纸张具有抗菌功能，但由于纸手帕、餐巾纸、美容纸等这些与皮肤直接接触的纸制品对柔软程度、手感滑腻程度也均有较高的要求，因此现有技术未关注纸制品的柔软特性。

现有技术中，如果要使得纸张同时具备抗菌功能和柔软特性，就要进行抗菌和柔软处理，需要分别添加抗菌剂和柔软剂，工序繁琐，添加剂的种类和数量多，成本高。如果添加一种成分就可同时使得纸张具备抗菌功能和柔软特性，不但可以减少工序，而且可以减少添加剂的种类及数量的添加，纸制品的生产成本将大为降低。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点，提供一种兼柔软的抗菌原纸及其作为用于制造与皮肤直接接触的纸张的原料的应用，通过添加一种添加剂同时使得纸张具备抗菌功能和柔软特性。

本发明首先对适合用于纸张的抗菌剂和柔软剂分别进行分析。

1.本发明考虑纸张抗菌的实施工艺及纸张本身的性能要求，选择有机硅季铵盐作为抗菌剂，有机硅季铵盐是一类新型阳离子表面活性剂，它具有耐高温、耐冲洗、持久的效果，抑菌范围广，能有效地抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌。其杀菌机理是：以有机硅作为媒介，将具有杀菌性能的铵阳离子基团强有力地吸附于细菌的表面，改变细菌细胞壁的通透性，使菌体内的酶、辅酶和代谢中间产物溢出，致使微生物停止呼吸功能而致死，从而达到杀菌、抑菌的作用，即发生了“接触死亡”。

原纸主要是纤维与纤维之间通过形成氢键结合在一起，添加剂的种类和数量越多，越容易吸附在纤维表面，影响纤维表面之间氢键的形成。现有技术中，如果要使得纸张同时具备抗菌功能和柔软特性，需要分别添加抗菌剂和柔软剂，不仅成本高、工序繁琐，而且添加剂的种类多、总浓度高，不利于纤维表面之间氢键的形成，使得生产出来的原纸虽然具有柔软性但抗张指数较差。一般的，当双层纸的柔软度不大于40mN、抑菌率＞50％时，纵向抗张指数不大于1.6N·m/g；而采用有机硅季铵盐作为纸张抗菌柔软剂，不但可以减少工序、减少添加剂的种类和数量、降低生产成本，而且使得生产出来的原纸在兼具柔软抗菌的同时，其纵向抗张指数也较好，当双层纸的柔软度不大于35mN、抑菌率＞90％时，纵向抗张指数能够达到2.0N·m/g。

本发明是在抗菌原纸制备的过程中添加有相对于绝干浆重量0.6-1.5wt％的三烷氧基硅烷季铵盐。三烷氧基硅烷季铵盐的百分比直接影响着纸张的性能，因为纤维素大分子链上能形成氢键的羟基数目一定，当三烷氧基硅烷季铵盐的含量超过1.5wt％时，容易吸附在纤维表面，阻碍纤维之间氢键的形成，使得纸张的强度降低，纵向抗张指数小于1.5N·m/g，无法达到GBT 20808-2006中的要求；当三烷氧基硅烷季铵盐的含量小于0.6wt％时，纸张的抑菌率小于50％，达不到到有效的抑菌效果。大部分柔软剂都是具有12～18(一般为16～18)个碳原子的长链烷基有机化合物，并带有短链的可溶性基团，属于表面活性剂。使得具备柔软性的成分主要是长链烷基，因其保留着油脂的性质，称为亲油性或憎水性基。在其端部带有亲水基，能与纸浆纤维素分子形成氢键而使柔软剂分子吸附于纤维素纤维上。合适的柔软剂应憎水性高，短链的可溶性基的主要作用是使柔软剂在水介质中易于溶解，与柔软性无直接关系，但它有决定烷基在纤维素纤维周围取向的作用。

而用于纸张的柔软剂，其作用之一在于降低纤维素纤维间的结合力，使纸张刚性下降，减少纸张对皮肤的摩擦；其二是减少纸张中纤维素纤维之间的静摩擦力，改善纤维的平滑性，使纸张变得柔软并增加纸张滑腻的手感；其三是增加纸张(纸制品)的可塑性。

要实现以上作用，柔软剂分子必须吸附在纸浆中的纤维素纤维表面上，并形成一层油膜。这样纤维素纤维之间的氢键减少，纸张的刚性下降。并且纤维素纤维表面变得光滑，纤维素纤维间静摩擦力下降，纤维素纤维容易产生相对滑动，纸张就变得柔软，具有滑腻的手感，其可塑性也增加了。

综合考虑纸张抗菌和柔软性能的要求，本发明选用有机硅季铵盐中的三烷氧基硅烷季铵盐作为添加剂，其结构如下：

其中R为烷氧基，如-OCH₃、-OC₂H₅等，可水解成易起交联反应的硅羟基，与纤维素表面上的羟基脱水缩合，由共价键将它附着和固定在纤维素纤维表面，同时又通过有机硅的接枝聚合，形成一层能够杀菌抑菌的牢固的薄膜，此薄膜无毒，无刺激性气味，对人体无害，安全可靠；R₁可为烃基、含氧或含氮基团，如-(CH₂)₃NHCH₂CH₂-、-CH₂COCH₂CH₂-、-CH₂-等，由于烃基、含氧或含氮基团上含有电负性大的N、O原子，易与纤维表面的羟基及羧基形成氢键，增强分子间的作用力；R₂可为具有1-20个碳原子的烃基，其中R₁和R₂中至少一个为具有12-18个碳原子的长链烷基，X^-为酸根阴离子。

R1和R2可以选择长链饱和或不饱和烷基，长链饱和烷基可赋予纸张以平滑性及丰满的手感，长链不饱和烷基可给予纸张较强的柔软而有弹性及发暖的手感。长链烷基的链长越长，柔软性越好，但是亲水性越差。当R₁和R₂的碳原子数均小于12，有机硅季铵盐的添加量加大到1.5wt％，原纸的柔软度也只有42mN；当R₁和R₂的碳原子数均大于20，有机硅季铵盐的亲水性差，溶解度小，严重影响其保留百分比。因此，R₁和R₂中至少一个为具有12-18个碳原子的长链烷基，优选16-18个碳原子的长链烷基。而X^-可以选择强亲水性的硫酸基、磺酸基、磷酸基或氨基磺酸基等基团，以作为对R₁和R₂柔软性起辅助作用的亲水基，增强有机硅季铵盐的亲水性能。

另外，所述三烷氧基硅烷季铵盐在该抗菌原纸制备过程中的配浆池添加。浆池通常分为配浆池、成浆池和流浆池，在三个浆池中，配浆池所含水的百分比最小，其次是成浆池，流浆池最高。若在成浆池、流浆池添加，水太多，三烷氧基硅烷季铵盐被极大地稀释，不利吸附到纸浆的纤维素纤维表面上，有机硅季铵盐的保留百分比在流浆池添加只能达到0.35wt％，成浆池也只有1.20wt％；若通过滤网喷洒添加，对原纸的平整度有影响，且容易喷洒不均匀。为此，本申请采用在配浆池中添加，使得纸浆对三烷氧基硅烷季铵盐具有最佳的吸附效率，可以达到平均3.25wt％、最大3.50wt％的保留百分比。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的一种兼柔软的抗菌原纸由于采用三烷氧基硅烷季铵盐作为添加剂添加到纸张中，使得纸张不但具有优良的抗菌效果，确保原纸的卫生指标符合要求，且可使得纸张具有柔软特性，尤其适用于纸手帕、餐巾纸、美容纸等这些与皮肤直接接触的纸张的生产；另外，本发明采用在配浆池添加三烷氧基硅烷季铵盐，使得纸浆对三烷氧基硅烷季铵盐具有最佳的吸附效率。

本领域内公知，纸张：即纸的总称(一般克重在200g/m²以下，厚度在500μm以下)，因纸以张计，故称纸张，二者可以替换。原纸：是指需要经过加工处理的纸，用以进一步加工成各种纸制品。纸制品(也称加工纸)：是由原纸经过相应的加工制成的具有相应性能的可以满足多种用途需要的产品。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例一

按重量百分比计，阔叶木浆70％，针叶木浆30％，三烷氧基硅烷季铵盐0.6％，于配浆池添加，常规打浆、配浆、稀释、成形、烘干、卷取、分切。其它造纸助剂(湿强剂、干强剂、防腐剂、分散剂、沉积物控制剂等)按常规添加。抗菌及柔软特性检测如下：

质量指标	检测结果
		金黄色葡萄球菌20分钟抑菌率，％	96.25
大肠杆菌20分钟抑菌率，％	92.88
		白色念珠菌20分钟抑菌率，％	90.35
柔软度(双层)(mN)	40.5

实施例二

按重量百分比计，阔叶木浆70％，针叶木浆30％，三烷氧基硅烷季铵盐1.0％，于配浆池添加，常规打浆、配浆、稀释、成形、烘干、卷取、分切。其它造纸助剂(湿强剂、干强剂、防腐剂、分散剂、沉积物控制剂等)按常规添加。抗菌及柔软特性检测如下：

质量指标	检测结果
		金黄色葡萄球菌20分钟抑菌率，％	97.55
大肠杆菌20分钟抑菌率，％	95.68
		白色念珠菌20分钟抑菌率，％	92.20
柔软度(mN)	37.5

实施例三

按重量百分比计，阔叶木浆70％，针叶木浆30％，三烷氧基硅烷季铵盐1.5％，于配浆池添加，常规打浆、配浆、稀释、成形、烘干、卷取、分切。其它造纸助剂(湿强剂、干强剂、防腐剂、分散剂、沉积物控制剂等)按常规添加。抗菌及柔软性能检测如下：

质量指标	检测结果
		金黄色葡萄球菌20分钟抑菌率，％	99.99
大肠杆菌20分钟抑菌率，％	99.99
		白色念珠菌20分钟抑菌率，％	97.20
柔软度(双层)(mN)	32.5

以上抗菌检测依据：GB15979一次性使用卫生用品卫生标准，柔软度检测依据GB/T20808-2006纸巾纸标准。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，在不脱离本发明范围的情况下可对本发明进行各种变型或改变。

Claims (5)

1.一种兼柔软的抗菌原纸，其特征在于：在该抗菌原纸制备的过程中添加有相对于绝干浆重量的如下成分：0.6-1.5wt％的三烷氧基硅烷季铵盐，其结构式为：

其中R为烷氧基，R₁为烃基、含氧或含氮基团，R₂为具有1-20个碳原子的烃基，R₁和R₂中至少一个为具有12-18个碳原子的长链烷基，X^-为酸根阴离子。

2.如权利要求1所述的兼柔软的抗菌原纸，其特征在于：所述长链烷基为不饱和或饱和长链烷基。

3.如权利要求1所述的兼柔软的抗菌原纸，其特征在于：所述X^-为硫酸基、磺酸基、磷酸基或氨基磺酸基。

4.如权利要求1所述的兼柔软的抗菌原纸，其特征在于：所述三烷氧基硅烷季铵盐在该抗菌原纸制备过程中的配浆池添加。

5.根据任一前述权利要求所述的兼柔软的抗菌原纸作为用于制造与皮肤直接接触的纸制品的原料的应用。