一种含艾草纤维的抑菌型乳霜纸及其制备方法与流程

本发明涉及造纸，尤其涉及一种含艾草纤维的抑菌型乳霜纸及其制备方法。

背景技术：

1、乳霜纸是以针叶木浆、阔叶木浆等植物纤维为基材，经抄造、干燥、起皱后，于表面涂布甘油类保湿乳霜而制得的功能性擦拭用纸，因其良好的柔软性和保湿性能，广泛用于母婴护理、敏感肌护理及女性私密护理等场景。部分宣称具有抑菌功能的纸巾产品，通常通过在纸浆湿端添加杀菌剂或在成品纸表面涂布抑菌剂的方式实现抗菌效果。

2、然而，现有乳霜纸产品仍存在以下技术缺陷：其一，常规乳霜纸仅具备柔软、保湿功能，不具备抑菌能力。由于纸张中含有的甘油等保湿油脂成分及纤维本身吸附的水分，在储存和使用过程中易滋生细菌和霉菌，导致产品存在卫生安全隐患，用于婴幼儿、敏感肌肤及私密部位擦拭时可能引发皮肤刺激或过敏反应。其二，现有具备抑菌功能的纸巾多采用盐酸聚六亚甲基胍、苯扎氯铵、尼泊金酯、甲基异噻唑啉酮等化学合成抑菌剂，该类成分对皮肤黏膜具有一定刺激性，难以满足母婴及敏感人群对低刺激、高安全性的使用需求。

3、艾草作为一种天然中草药，其所含的挥发油、黄酮类等活性成分对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等常见致病菌具有良好抑菌活性，已有研究尝试将其引入造纸领域以赋予纸张天然抑菌功能。但原生艾草纤维存在诸多固有缺陷：纤维表面覆盖有蜡质和果胶层，导致纤维粗硬且杂质含量高，直接混入纸浆抄造时易堵塞网部、造成纸面起粒和麻点，影响抄造稳定性与成品质量；纤维表面蜡质和果胶的屏障作用阻碍了艾草纤维与木浆纤维之间的氢键结合，导致两者相容性差，纸张结合强度不足，成品易起毛掉屑、湿强度差；此外，艾草纤维中的抑菌活性成分稳定性较差，在常规制浆过程中易挥发或流失，致使成品抑菌时效短。上述问题制约了艾草纤维在乳霜纸领域的实际应用。

4、鉴于此，现有技术亟需一种既能够利用艾草天然抑菌成分、无需添加化学抑菌剂，又能保证纸张柔软度、结合强度及抄造稳定性的乳霜纸及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种含艾草纤维的抑菌型乳霜纸及其制备方法，该方法通过低浓度碱液温和脱蜡果胶，配合复合酶解增加亲水基团，使艾草纤维润胀疏松、降低硬度并提升反应活性；再利用食品级壳聚糖的正电荷与艾草纤维表面负电荷的静电吸附作用，在纤维表层形成柔性高分子薄膜，既包覆毛刺改善手感，又增强与木浆的界面结合力，同时壳聚糖自身抑菌性与艾草活性成分形成协同。配合无化学抑菌剂的保湿乳霜配方，最终实现天然抑菌、高柔软度、高强度、低刺激的乳霜纸产品。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：一方面，提供了一种含艾草纤维的抑菌型乳霜纸的制备方法，包括以下步骤：

3、将艾草原料依次进行碱处理、酶解处理、打浆分丝帚化，再将打浆后的艾草纤维分散于壳聚糖溶液中，使壳聚糖在纤维表面吸附成膜，得到改性艾草纤维；

4、将所述改性艾草纤维与针叶木浆、阔叶木浆混合配浆，并添加造纸助剂，经抄造形成湿纸幅，再经压榨脱水、烘缸干燥和起皱，得到原纸；

5、将保湿乳霜涂布于所述原纸表面，经熟化，得到所述抑菌型乳霜纸。

6、通过上述技术方案，碱处理使艾草纤维表面的蜡质和果胶发生皂化水解反应，打开纤维细胞壁的封闭结构，使纤维润胀疏松。酶解处理进一步分解残留果胶，在纤维表面选择性切刻出大量羟基、羧基等亲水基团，增加纤维表面的化学反应活性位点和负电荷密度。打浆分丝帚化使纤维外壁撕裂剥离，暴露出内部微细纤维，显著增加纤维的比表面积和表面负电荷量。壳聚糖分子通过静电引力自发吸附于艾草纤维表面，形成一层连续、均匀的高分子薄膜，完成对纤维的物理包覆和界面功能化。改性后的艾草纤维与针叶木浆、阔叶木浆混合，其中针叶木长纤构成三维网络骨架，阔叶木短纤填充空隙赋予柔软度，改性艾草纤维作为功能性组分嵌入网络中。涂布的保湿乳霜在低温熟化过程中缓慢渗透、均匀铺展，形成润滑层。因此，碱处理脱除艾草纤维表面蜡质果胶，酶解处理增加纤维表面亲水基团，打浆分丝帚化增大纤维比表面积并暴露负电荷位点，壳聚糖通过静电吸附在纤维表面成膜；该膜层包覆纤维毛刺以改善手感、桥接纤维界面以增强结合强度、阻碍抑菌活性成分溶出以实现缓释；同时壳聚糖与艾草所含黄酮、挥发油形成双效天然抑菌体系。

7、进一步地，所述碱处理采用质量浓度0.5%~1.5%的na oh溶液，在40~60℃条件下进行。na oh提供的氢氧根离子对艾草纤维表面蜡质和果胶中的酯键发生亲核取代反应，使其水解为水溶性小分子而溶出。0.5%~1.5%的低浓度条件使反应温和可控，仅作用于纤维表面的非结构性组分，不会过度渗透进入纤维细胞壁内部破坏纤维素结晶区。40~60℃的温度范围提供足够的反应活化能，使反应速率适中且均匀，避免高温导致的艾草黄酮类化合物和挥发油的氧化降解。

8、进一步地，所述酶解处理采用果胶酶和/或半纤维素酶进行酶解。果胶酶催化断裂果胶分子中α-1,4糖苷键，将不溶性的高分子果胶降解为水溶性的低聚半乳糖醛酸和半乳糖醛酸单体。半纤维素酶催化水解半纤维素分子链中的β-1,4木糖苷键及其他杂聚糖键，降解与果胶紧密结合的半纤维素组分。两种酶协同作用，在纤维表面产生温和的生物刻蚀的效应，将碱处理未完全脱除的残余果胶和半纤维素彻底清除，同时在纤维表面原位生成新的羟基和羧基亲水基团。

9、进一步地，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量浓度为0.3%~1.2%。壳聚糖分子链上含有大量氨基，在醋酸溶液中质子化为-nh3+，使壳聚糖成为阳离子聚电解质。艾草纤维经碱处理和酶解后，表面暴露出大量羧基等阴离子基团。0.3%~1.2%的浓度范围使壳聚糖溶液具有适宜的黏度和链段运动自由度，壳聚糖分子链能够充分伸展并均匀分散，通过静电引力驱动自发地向艾草纤维表面迁移和沉积。浓度过低不足以形成连续完整的包覆膜，浓度过高则溶液黏度过大，壳聚糖分子链易发生链间缠结，导致包覆不均匀或在纤维表面形成过厚膜层。

10、进一步地，所述改性艾草纤维占纤维总质量的10%~20%，所述针叶木浆占纤维总质量的20%~25%，所述阔叶木浆占纤维总质量的55%~70%。

11、通过上述技术方案，纸张的物理性能由纤维网络的结构决定；针叶木纤维细长、壁厚、柔韧性好，主要作为骨架纤维以提供湿强度和抗张强度。阔叶木纤维短、壁薄、宽度大，主要作为填充纤维以提供柔软度和匀度。改性艾草纤维兼具功能性抑菌和结构性增强双重角色，但其本质仍为草本纤维，刚性较强、韧性相对不足。10%~20%的艾草添加比例是在不破坏针叶木骨架和阔叶木填充结构完整性的前提下，三类纤维在三维空间中形成互补型网络结构。

12、进一步地，所述打浆分丝帚化后的艾草纤维长度为1.2~2.2mm；打浆度为36~40°sr；所述针叶木浆纤维长度为2.8~3.4mm，打浆度26~30°sr；所述阔叶木浆纤维长度为0.9~1.2mm，打浆度22~26°sr。

13、通过上述技术方案，纤维长度和打浆度共同决定纤维网络的结构特征；艾草纤维控制在1.2~2.2mm，下限保证单根纤维有足够的长径比参与网络交织，上限避免过长纤维在浆料中发生物理缠结形成絮聚团状，造成纸面麻点和克重波动。36~40°sr的打浆度使艾草纤维充分分丝帚化，纤维表面剥离出大量微细纤维，比表面积增大，表面暴露更多的羟基和负电荷位点。针叶木浆26~30°sr保持纤维的刚性和骨架支撑能力，阔叶木浆22~26°sr保持纤维的柔软性和匀度。

14、进一步地，所述造纸助剂包括湿强剂、分散剂和柔软剂中的至少一种；

15、和/或，所述湿强剂为pae湿强剂，添加量为纤维总质量的0.5%~1.5%；

16、和/或，所述分散剂为聚丙烯酸钠，添加量为纤维总质量的0.1%~0.6%；

17、和/或，所述柔软剂为有机硅柔软剂，添加量为纤维总质量0.3%~0.8%。

18、通过上述技术方案，聚酰胺环氧氯丙烷树脂pae分子中的氮杂环丁烷鎓基团和环氧基团在纸张干燥过程中与纤维素羟基发生交联反应，在纤维间形成不溶于水的三维交联网络，显著提高纸页湿态下的强度。聚丙烯酸钠作为阴离子型高分子分散剂，吸附于纤维表面后通过静电排斥作用阻止纤维间的非选择性聚集，尤其对刚性的艾草纤维具有定向分散效果。有机硅柔软剂分子中的硅氧烷主链具有极低的表面能和极高的链段柔顺性，吸附于纤维表面后降低纤维之间的摩擦系数，同时赋予纤维表面滑爽的触感。

19、进一步地，所述保湿乳霜的原料，按重量份计，包括甘油70~90份、丙二醇3~6份、植物甾醇0.5~1.2份、非离子表面活性剂0.1~0.3份、去离子水10~20份。

20、通过上述技术方案，甘油和丙二醇均为多元醇类保湿剂，其分子中的多个羟基通过氢键与水分子结合，具有较强的吸湿性和保水性，在纸张表面形成水库效应，持续向角质层释放水分。植物甾醇具有与皮肤胆固醇相似的甾体骨架结构，能够嵌入皮肤角质层的脂质双分子层中，修复受损的皮肤屏障，同时提供润滑和舒缓效果。非离子表面活性剂降低乳霜体系的界面张力，确保各组分均匀分散，并在涂布过程中赋予乳霜良好的铺展性和润湿性。该配方不包含任何化学抑菌剂和酒精，从源头上消除了刺激性源。

21、进一步地，所述涂布的涂布量为25%~35%，所述熟化在10~40℃条件下进行24~72h。

22、另一方面，提供了一种含艾草纤维的抑菌型乳霜纸，由上述的制备方法制得。

23、有益效果

24、本发明以改性艾草纤维的天然抑菌活性为核心，不添加任何化学合成抑菌剂和酒精。抑菌成分源自艾草自身所含的黄酮类化合物和挥发油，以及壳聚糖的协同增效作用。艾草挥发油中的桉叶油素、樟脑、龙脑等萜类成分对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等常见致病菌具有良好的抑制活性；壳聚糖分子中的阳离子基团能够与细菌细胞壁表面的阴离子发生静电相互作用，破坏细胞壁结构完整性，导致胞内物质泄漏-。两者复配形成双效天然抑菌体系，对皮肤刺激性极低，可安全适配婴幼儿、敏感肌及女性私密护理等对安全性要求极高的使用场景。

25、原生艾草纤维粗硬、挺度高，直接用于造纸会导致成品手感粗糙。本发明通过碱-酶协同预处理使艾草纤维细胞壁润胀疏松、纤维硬度降低，再经壳聚糖柔性薄膜包覆纤维表面的硬挺毛刺，双重改性协同作用彻底解决了艾草纤维粗硬导致的纸张手感不佳问题，成品柔软度接近纯木浆乳霜纸水平。

26、碱-酶处理在艾草纤维表面原位生成了大量羟基、羧基等亲水基团，显著增加了纤维表面的氢键结合位点；壳聚糖包覆层作为界面桥接层，增强了艾草纤维与木浆纤维之间的界面结合力。双重作用下，艾草纤维与木浆的相容性大幅提升，纸张湿强度、抗张强度显著改善，有效解决了艾草纤维纸张易起毛掉屑的痼疾。

27、壳聚糖在艾草纤维表面形成的柔性高分子薄膜兼具缓释屏障功能；该膜层能够减缓艾草抑菌活性成分的挥发和溶出速率，延长纸张抑菌有效期。同时壳聚糖本身的阳离子抑菌特性与艾草活性成分形成持续协同，确保产品在整个使用周期内维持稳定的抑菌性能。

28、通过对艾草纤维长度及各浆料配比的精准控制，配合聚丙烯酸钠分散剂的定向分散作用，有效避免了刚性艾草纤维在浆料中的絮聚和缠结，消除了纸面麻点和克重波动，生产工艺稳定可控，适合规模化连续生产。