CN116024844A - 一种纸箱板的表面抗菌处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纸箱板的表面抗菌处理工艺，包括下述步骤：（1）采用热平压法对纸箱板的至少一表面进行预处理，使纸箱板的表面产生微小的凹面，以形成微凹涂覆面；（2）对纸箱板的微凹涂覆面进行氧化处理，使微凹涂覆面具有亲水性；（3）对纸箱板的微凹涂覆面上进行加湿处理；（4）对纸箱板进行微热干燥处理；（5）在纸箱板的微凹涂覆面上涂覆一层抗菌涂层；（6）对纸箱板表面上的抗菌涂层进行烘干固化。这种纸箱板的表面抗菌处理工艺既能保持纸箱板的物理性能和机械性能，又具有长期抗菌效果。
Description
技术领域
本发明涉及纸箱板技术领域，特别涉及一种纸箱板的表面抗菌处理工艺。
背景技术
用于包装食品的包装纸箱，通常要求其具有抗菌性能，以确保食品在储存、运输过程中免受细菌的侵蚀，保障食品的安全性。目前，使用最多的抗菌处理就是在纸箱中放入袋装抗菌颗粒（例如樟脑丸），但是这些袋装抗菌颗粒在使用过程中会存在一些问题：（1）袋装抗菌颗粒的稳定性不够，使用时间长了容易失效，抗菌效果减弱甚至失效；（2）袋装抗菌颗粒可能会对包装纸箱的物理性能和机械性能造成影响，降低纸箱的质量和承载能力；（3）袋装抗菌颗粒对环境的影响也需要考虑，如果袋装抗菌颗粒含有有毒成分且不能被有效处理，可能会对环境造成污染。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种纸箱板的表面抗菌处理工艺，这种纸箱板的表面抗菌处理工艺既能保持纸箱板的物理性能和机械性能，又具有长期抗菌效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于包括下述步骤：
（1）采用热平压法对纸箱板的至少一表面进行预处理，使纸箱板的表面产生微小的凹面，以形成微凹涂覆面；
（2）对纸箱板的微凹涂覆面进行氧化处理，使微凹涂覆面具有亲水性；
（3）对纸箱板的微凹涂覆面上进行加湿处理；
（4）对纸箱板进行微热干燥处理；
（5）在纸箱板的微凹涂覆面上涂覆一层抗菌涂层；
（6）对纸箱板表面上的抗菌涂层进行烘干固化。
优选方案中，所述步骤（1）中，所述热平压法是采用热压机对纸箱板进行加热压制，使纸箱板表面产生微小的凹面。
进一步优选方案中，所述步骤（1）中，所述热平压法的工作条件包括：温度控制在130℃-180℃之间；湿度保持在50%-70%的之间；压力在2MPa-6MPa之间；热压时间在10秒-20秒之间。温度在130℃-180℃之间，此时能够使纸板表面产生一定的微小凹面，同时也能够防止过度加热导致物理性质发生改变；保持湿度在50%-70%的范围内，这有助于加热后形成的微小凹面不易被填平；压力需控制在2MPa-6MPa之间，否则会影响预处理的效果；热压时间在10秒-20秒之间，时间过短则微小凹面形成不充分，处理效果不佳，时间过长则可能对纸箱板本身造成影响。
优选方案中，所述步骤（2）对纸箱板的微凹涂覆面进行氧化处理，具体包括如下步骤：
（2-1）清洗：将纸箱板表面的污垢和油脂清洗干净，以增加氧化处理的效果；
（2-2）淋涂：将含有氧化剂的液体淋涂到纸箱板的微凹涂覆面上，让其能够活化表面并促进氧化反应；
（2-3）反应：静置5秒-10秒，氧化剂在经过淋涂后的微凹涂覆面上进行反应，使微凹涂覆面开放出更多的活性基团；
（2-4）除残留：采用超声波除去残留的氧化剂和反应物。
进一步优选方案中，所述步骤（2-2）中含有氧化剂的液体为高锰酸钾溶液、双氧水溶液或者硝酸溶液其中的一种。
优选方案中，所述步骤（3）中，对纸箱板的微凹涂覆面上进行加湿处理之前，对纸箱板的微凹涂覆面进行雾化抗菌预处理。上述雾化抗菌预处理是通过雾化设备把抗菌剂雾化成上亿超微的纳米抗菌粒子，使得这些超微的纳米抗菌粒子能够有效地杀灭空气中以及附着在纸箱板上的细菌、霉菌。
优选方案中，所述步骤（3）中通过湿热处理方式进行加湿处理。
进一步优选方案中，所述步骤（3）中湿热处理方式具体包括如下步骤：
（3-1）将纸箱板放入蒸汽干燥箱；
（3-2）在蒸汽干燥箱中通入蒸汽及自然风，将温度控制在50℃-60℃之间；
（3-3）加热15秒-30秒。
在湿热处理的过程中，纸箱板完全处于蒸汽中，将蒸汽引入到纸箱板的表面内部，使得纸张表面润湿化，改变纸箱板表面的水分分布，促使纸箱板的表面结构发生改变，提高纸箱板的粘结性能。
优选方案中，所述步骤（4）中的微热干燥处理采用热风烘干方式，热风的温度控制在50℃-60℃之间。
优选方案中，所述步骤（5）中，所述抗菌涂层采用化学涂层、物理涂层或生物涂层之一或其组合。
进一步优选方案中，所述步骤（5）中，所述抗菌涂层采用化学涂层，将具有抗菌功能的化合物溶液或涂料，以喷洒或刷涂方式涂覆到微凹涂覆面上以形成抗菌涂层。
更进一步的优选方案中，所述步骤（5）中抗菌涂层采用包含Ag＋的涂层。
再进一步的优选方案中，所述步骤（5）中抗菌涂层采用包含Ag＋和Cu＋/Cu2＋的涂层。
再进一步的优选方案中，所述步骤（5）中抗菌涂层按重量配比包含以下组分：纳米银粒子20-30份、纳米铜粒子20-30份、纳米二氧化钛粒子10-20份、明胶10-20份、水性聚氨脂100-200份、水50-80份。
Ag＋具有较强的抗菌效果。上述纳米银粒子的抗菌效果主要是通过破坏细菌膜层和DNA分子结构，导致细胞代谢异常和细胞死亡，从而发挥抑菌作用。其中，Ag＋与细菌细胞壁结合后诱导活性氧自由基ROS产生，也是能够抑菌的重要因素。
Cu作为抗菌剂的优势是，在干燥的室内环境中，Cu的化学活性比Ag更强。Cu的化学活性较强，可以迅速杀灭大量的真菌、细菌和病毒，同时是环保、可持续的抗菌剂。上述纳米铜粒子氧化成Cu＋/Cu2＋，Cu＋/Cu2＋可以通过Fenton-like催化反应生成自由基，这些自由基能够攻击细菌的膜和内部结构，导致细胞死亡。此外，Cu＋/Cu2＋还可以阻碍细胞与其它离子的交换，从而进一步杀死细菌。进而将Ag＋和Cu＋/Cu2＋组合起来使用可以产生更好的抗菌效果，能更有效地抑制细菌的生长和繁殖。因为Ag＋和Cu＋/Cu2＋这两种离子发挥抑菌作用的机制不同，同时它们的抑菌效果也有所重叠和互补。
上述纳米二氧化钛粒子作为一种金属氧化物，在受到特定波长的自然光照射下会激发电子-空穴对，并具有强的氧化还原能力，产生带有强氧化还原性的活性氧物质，如羟基自由基（·OH）等。这些活性氧物质可以破坏细菌的细胞壁、膜层和细胞质等结构，杀灭细菌并分解其丝网菌体，从而达到抑制细菌生长和繁殖的作用。
上述明胶是一种天然的食品添加剂，具有良好的抗菌性能和稳定性，在涂层中添加一定量的明胶可以提高涂层的稳定性和可靠性，同时也不会对人体产生危害。上述明胶将各种纳米材料固定到纸箱板表面上，形成一层均匀的抗菌涂层，可以提高抗菌涂层的硬度和耐磨性。
上述水性聚氨酯能够形成一种保护层，避免抗菌涂层受到水和腐蚀的损害。
优选方案中，所述步骤（6）中，所述抗菌涂层在纸箱板的微凹涂覆面上涂覆后，将纸箱板放在辐射设备的辐射区域内，并调节适当的辐照时间和能量，对抗菌涂层进行电磁波辐照。上述抗菌涂层经过电磁波辐照后，具有以下有益效果：（1）提高杀菌能力：电磁波的辐照可以破坏菌体的细胞膜和细胞壁，从而杀灭细菌和病毒；（2）加快杀菌速度：电磁波的辐照时间短，作用快速，可以有效加快抗菌涂层的杀菌速度；（3）增强抗菌涂层的可靠性：通过电磁波辐照制备的抗菌涂层具有更稳定的杀菌效果和更长的保持时间，具有更好的抗菌性能；（4）降低污染风险：抗菌涂层经过电磁波辐照后，可以降低涂层内残留的抗菌剂数量，降低对环境和人体的污染风险。
优选方案中，还包括步骤（7），在所述抗菌涂层上涂布上一层抗水剂。更优选方案中，通过喷涂或滚涂的方式将抗水剂均匀涂布在步骤（6）中的抗菌涂层上，并通过干燥机烘干。上述抗水剂是一种含蜡成分的抗水剂，对许多液体的渗透具有抵抗能力，也能形成一种很好的抗水荷叶效果，同时不改变纸箱板的孔隙度、柔韧性、透气性、外观以及湿强度。在纸箱板的表面涂布上一层抗水剂，能够使纸箱板的表面抗水。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
这种纸箱板的表面抗菌处理工艺，在涂覆抗菌涂层之前，采用步骤（1）-（4）对纸箱板的表面进行一系列处理，在保持纸箱板原先结构强度、保持纸箱板的物理性能和机械性能的前提下，大幅度增强纸箱板表面的附着力，从而在大幅度减少抗菌涂层厚度的基础上，使得抗菌涂层部分渗入纸箱板表面层中，在长时间放置或受到摩擦后，仍然在纸箱板表面保留有效的抗菌涂层；此外，所采用的制作方式简便易行，适用于大规模生产，并且成本相对较低。其中，步骤（1）热平压法预处理，使纸箱板的表面产生微小的凹面，以形成微凹涂覆面，增加抗菌涂层对纸板表面的附着力；步骤（2）在微凹涂覆面上进行氧化处理，使微凹涂覆面具有一定的亲水性，增强抗菌涂层对其的覆盖力和附着力；步骤（3）对纸箱板微凹涂覆面进行加湿处理，使微凹涂覆面的水分均匀分布，以增加微凹涂覆面的湿度；步骤（4）对纸箱板进行微热干燥处理，去除微凹涂覆面上的水分，但保留已经渗入到微凹涂覆面内部纸板的水分，使抗菌涂层更容易渗入到纸箱板表面层中。
实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。
本实施例中的纸箱板的表面抗菌处理工艺，包括下述步骤：
（1）采用热平压法对纸箱板的至少一表面进行预处理，使纸箱板的表面产生微小的凹面，以形成微凹涂覆面；
（2）对纸箱板的微凹涂覆面进行氧化处理，使微凹涂覆面具有亲水性；
（3）对纸箱板的微凹涂覆面上进行加湿处理；
（4）对纸箱板进行微热干燥处理；
（5）在纸箱板的微凹涂覆面上涂覆一层抗菌涂层；
（6）对纸箱板表面上的抗菌涂层进行烘干固化。
步骤（1）中，所述热平压法是采用热压机对纸箱板进行加热压制，使纸箱板表面产生微小的凹面。
步骤（1）中，所述热平压法的工作条件包括：温度控制在130℃-180℃之间；湿度保持在50%-70%的之间；压力在2MPa-6MPa之间；热压时间在10秒-20秒之间。
步骤（2）对纸箱板的微凹涂覆面进行氧化处理，具体包括如下步骤：
（2-1）清洗：将纸箱板表面的污垢和油脂清洗干净，以增加氧化处理的效果；
（2-2）淋涂：将含有氧化剂的液体淋涂到纸箱板的微凹涂覆面上，让其能够活化表面并促进氧化反应；
（2-3）反应：静置5秒-10秒，氧化剂在经过淋涂后的微凹涂覆面上进行反应，使微凹涂覆面开放出更多的活性基团；
（2-4）除残留：采用超声波除去残留的氧化剂和反应物。
步骤（2-2）中含有氧化剂的液体为高锰酸钾溶液。
步骤（3）中，对纸箱板的微凹涂覆面上进行加湿处理之前，对纸箱板的微凹涂覆面进行雾化抗菌预处理。上述雾化抗菌预处理是通过雾化设备把抗菌剂雾化成上亿超微的纳米抗菌粒子，使得这些超微的纳米抗菌粒子能够有效地杀灭空气中以及附着在纸箱板上的细菌、霉菌。
步骤（3）中通过湿热处理方式进行加湿处理，这种湿热处理方式具体包括如下步骤：
（3-1）将纸箱板放入蒸汽干燥箱；
（3-2）在蒸汽干燥箱中通入蒸汽及自然风，将温度控制在50℃之间；
（3-3）加热15秒。
在湿热处理的过程中，纸箱板完全处于蒸汽中，将蒸汽引入到纸箱板的表面内部，使得纸张表面润湿化，改变纸箱板表面的水分分布，促使纸箱板的表面结构发生改变，提高纸箱板的粘结性能。
步骤（4）中的微热干燥处理采用热风烘干方式，热风的温度控制在50℃之间。
步骤（5）中，所述抗菌涂层采用化学涂层，将具有抗菌功能的化合物溶液或涂料，以喷洒或刷涂方式涂覆到微凹涂覆面上以形成抗菌涂层。
上述步骤（5）中抗菌涂层采用包含Ag＋和Cu＋/Cu2＋的涂层。
上述步骤（5）中抗菌涂层按重量配比包含以下组分：纳米银粒子20份、纳米铜粒子25份、纳米二氧化钛粒子10份、明胶10份、水性聚氨脂120份、水50份。
步骤（6）中，所述抗菌涂层在纸箱板的微凹涂覆面上涂覆后，将纸箱板放在辐射设备的辐射区域内，并调节适当的辐照时间和能量，对抗菌涂层进行电磁波辐照。
本实施例中还包括步骤（7），通过喷涂或滚涂的方式将抗水剂均匀涂布在步骤（6）中的抗菌涂层上，并通过干燥机烘干。
对经过上述表面抗菌处理过的纸箱板进行抗菌性能测试。测试条件及测试环境如下：
在测试温度为25℃、相对湿度60%RH的环境中，制备浓度为0.1%的大肠杆菌溶液，并将大肠杆菌溶液涂覆在纸箱板上，使该纸箱板与大肠杆菌溶液的接触时间为0min、15min、30min、60min、120min。测试结果以抑菌率来表达纸箱板上的抗菌涂层的抗菌效果，可通过计算并得出在同种抗菌物质处理浓度、不同接触时间条件下的抑菌率结果来进行比较。测试结果如下表1所示。
表1：不同接触时间条件下的抑菌率测试结果
从表1的测试结果可以得出：
当未使用抗菌涂层的纸箱板与大肠杆菌溶液的接触时间为0时，抑菌率为0；
当大肠杆菌溶液浓度为0.1%时，经过上述表面抗菌处理过的纸箱板对大肠杆菌的抑菌率逐渐提高；经过60min的接触，抑菌率达到80%；经过120min后，抑菌率可以达到90%。因此，经过上述表面抗菌处理过的纸箱板既能保持纸箱板的物理性能和机械性能，又具有长期抗菌效果。
下面将背景技术中的纸箱板（即有放入袋装抗菌颗粒的纸箱）与经过上述表面抗菌处理过的纸箱板进行抗菌测试。先制备同浓度的大肠杆菌溶液，再取等量大肠杆菌溶液涂覆在两种纸箱板上，然后定期取样比较两者之间的菌落数值差异，计算得出抑菌率，从而得出抗菌性能的对比结果。
以下将10mL浓度为0.1%的大肠杆菌溶液涂覆于两种纸箱板的表面上，放置120分钟后观察大肠杆菌数量，并计算得出抑菌率进行对比。其测试结果如下表2所示。
表2：两种不同纸箱板的抑菌率测试结果
从表2的测试结果可以得出，相比于背景技术中的纸箱板，本实施例中经过上述表面抗菌处理过的纸箱板表面的细菌数明显减少，在抑菌上取得了更好的效果。因此，采用经过上述表面抗菌处理过的纸箱板所制作出的纸箱也具有一定的抗菌效果，能够有效地防止细菌滋生和繁殖。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其各部分名称等可以不同，凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于包括下述步骤：
（1）采用热平压法对纸箱板的至少一表面进行预处理，使纸箱板的表面产生微小的凹面，以形成微凹涂覆面；
（2）对纸箱板的微凹涂覆面进行氧化处理，使微凹涂覆面具有亲水性；
（3）对纸箱板的微凹涂覆面上进行加湿处理；
（4）对纸箱板进行微热干燥处理；
（5）在纸箱板的微凹涂覆面上涂覆一层抗菌涂层；
（6）对纸箱板表面上的抗菌涂层进行烘干固化。
2.如权利要求1所述的纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于：
所述步骤（1）中，所述热平压法是采用热压机对纸箱板进行加热压制，使纸箱板表面产生微小的凹面；
所述步骤（1）中，所述热平压法的工作条件包括：温度控制在130℃-180℃之间；湿度保持在50%-70%的之间；压力在2MPa-6MPa之间；热压时间在10秒-20秒之间。
3.如权利要求1所述的纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于：所述步骤（2）对纸箱板的微凹涂覆面进行氧化处理，具体包括如下步骤：
（2-1）清洗：将纸箱板表面的污垢和油脂清洗干净，以增加氧化处理的效果；
（2-2）淋涂：将含有氧化剂的液体淋涂到纸箱板的微凹涂覆面上，让其能够活化表面并促进氧化反应；
（2-3）反应：静置5秒-10秒，氧化剂在经过淋涂后的微凹涂覆面上进行反应，使微凹涂覆面开放出更多的活性基团；
（2-4）除残留：采用超声波除去残留的氧化剂和反应物。
4.如权利要求1所述的纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于：
所述步骤（3）中，对纸箱板的微凹涂覆面上进行加湿处理之前，对纸箱板的微凹涂覆面进行雾化抗菌预处理；
所述步骤（6）中，所述抗菌涂层在纸箱板的微凹涂覆面上涂覆后，将纸箱板放在辐射设备的辐射区域内，并调节适当的辐照时间和能量，对抗菌涂层进行电磁波辐照。
5.如权利要求1所述的纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于：所述步骤（3）中通过湿热处理方式进行加湿处理，该湿热处理方式具体包括如下步骤：
（3-1）将纸箱板放入蒸汽干燥箱；
（3-2）在蒸汽干燥箱中通入蒸汽及自然风，将温度控制在50℃-60℃之间；
（3-3）加热15秒-30秒。
6.如权利要求1所述的纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于：所述步骤（5）中，所述抗菌涂层采用化学涂层、物理涂层或生物涂层之一或其组合。
7.如权利要求6所述的纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于：所述步骤（5）中，所述抗菌涂层采用化学涂层，将具有抗菌功能的化合物溶液或涂料，以喷洒或刷涂方式涂覆到微凹涂覆面上以形成抗菌涂层。
8.如权利要求7所述的纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于：所述步骤（5）中抗菌涂层采用包含Ag＋的涂层。
9.如权利要求8所述的纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于：所述步骤（5）中抗菌涂层采用包含Ag＋和Cu＋/Cu2＋的涂层。
10.如权利要求9所述的纸箱板的表面抗菌处理工艺，其特征在于：所述步骤（5）中抗菌涂层按重量配比包含以下组分：纳米银粒子20-30份、纳米铜粒子20-30份、纳米二氧化钛粒子10-20份、明胶10-20份、水性聚氨脂100-200份、水50-80份。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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