一种抗菌防潮纸箱的制作方法

2021-01-21 01:01:56|

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本发明涉及包装技术领域，具体涉及一种抗菌防潮纸箱。

背景技术：

植物源抗菌剂，由于其来源于天然植物本身，不含有化学试剂，因此，对于人的安全性较化学类抗菌剂高，但是其自身存在抗菌效果不稳定，获取来源困难等问题。

核桃青皮，又名青龙衣，为胡桃科植物胡桃楸(juglansmandshuricam.)和胡桃(juglansregiall.)的未成熟果实的绿色外果皮，现代药理研究表明核桃青皮具有抗肿瘤、镇痛、抗菌消炎及抗氧化等活性。但单独采用其作为抗菌剂抗菌广谱性差，目前核桃青皮与植物源抑菌剂联合使用的研究报道较少。而将其应用到纸箱尤其是瓦楞箱中的报道鲜有。

瓦楞纸箱由瓦楞纸板、涂蜡瓦楞纸板等材料制备而成，是具有一定的刚性、强度的包装容器，但现有瓦楞纸箱力学性能不佳。由于其主要成分是吸水性较强的纸纤维，且一般为多孔结构，容易受潮，当湿度大于12％就很容易发霉。因此，楞纸箱需要在具备良好强度的同时具有良好的防水性能，防霉性能，采用天然植物源抑菌防霉剂制备抗菌剂及防潮纸处理瓦楞箱并没有相关研究。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决以核桃青皮为植物源抗菌剂广谱性差，且并没有将其应用纸箱尤其是瓦楞箱中的方法，以及现有瓦楞箱力学性能及防潮效果不佳的问题。而提供一种抗菌防潮纸箱。

本发明一种抗菌防潮纸箱，所述的纸箱为瓦楞箱，所述的瓦楞箱由内至外依次为里纸、第一缓冲层、第二缓冲层、瓦楞芯纸及面纸；所述的第一缓冲层及第二缓冲层均由多列拱形紧密排列组成，且第一缓冲层的拱形与第二缓冲层的拱形开口方向相反，拱面错位贴合；所述的瓦楞芯纸为底板上设置的多个紧密排列的棱台组成，且棱台的上底面与面纸相贴合；防潮纸粘贴于瓦楞箱的面纸外表面，核桃青皮抗菌剂喷涂于瓦楞箱的瓦楞芯纸表面和面纸的内表面；

所述的核桃青皮抗菌剂按质量份数是由8～20份的核桃青皮提取物、5～15份的黄连提取物、2～10份的艾草提取物和1～8份的丁香提取物组成；

所述的核桃青皮提取物是按照以下方式获取得到：

将核桃青皮烘干至恒重，并粉碎过80～100目筛，按照液料比为20～25:1的比例将过筛后的核桃青皮与乙醇混合均匀，得到混合液，然后加入混合液体积的0.8～1.2倍量的六偏磷酸钠混合均匀，在温度为70℃及微波功率为700～750w的条件下提取120min，所述的乙醇体积百分含量为50％，提取物的浓度为15～25mg/ml；

所述的防潮纸是按照以下步骤获取得到的：

步骤一、对植物纤维进行打浆，然后加入水中，得到质量百分数为4％～5％的植物纤维素溶液，将五味子纳米纤维素加入水中，得到质量百分数为4％～5％的五味子纳米纤维素溶液，将质量百分数为4％～5％的五味子纳米纤维素溶液与质量百分数为4％～5％的植物纤维素溶液按体积比为1:5进行混合，并热压干燥，得到复合纸；

步骤二、将丁烷四羧酸、三乙醇胺及去离子水混合，得到丁烷四羧酸与三乙醇胺的混合溶液，然后将复合纸浸入到丁烷四羧酸与三乙醇胺的混合溶液中，浸渍10min～20min，再将浸渍后的复合纸干燥，得到改性后的复合纸；

所述的丁烷四羧酸与去离子水的摩尔比为1:(30～50)；所述的丁烷四羧酸与三乙醇胺的摩尔比为1:(1～5)；

步骤三、向浓度为1mol/l～2mol/l的硅酸钠溶液中滴加浓度为4mol/l～6mol/l的硫酸溶液，直至ph为2～4，然后调节ph至中性，过滤得到二氧化硅，将二氧化硅加入到乙醇中分散，然后加入kh550，得到改性后的二氧化硅溶液；

所述的硅酸钠溶液中硅酸钠的摩尔与kh550的质量比为1mol:(3～7)g；

步骤四、将改性后的二氧化硅溶液喷涂于改性后的复合纸一侧，得到防潮纸。

进一步地，所述的黄连提取物是按照以下步骤获取得到的：

1)将黄连清洗干净，切碎，研磨成粉状；加入甲醇-盐酸溶液溶解，超声处理30～40min，放冷至室温后，过0.22μm微孔滤膜；其中，甲醇-盐酸溶液中的甲醇与盐酸的体积比为100:1；

2)采用ca(oh)2调节步骤1)的滤液ph值至5～6，调节ph值期间不断搅拌，然后过滤，过滤后的滤液过0.22μm微孔滤膜，滤液加hcl调节ph值至1～2，加质量百分含量为5％氯化钠溶液使之溶解，冰箱冷藏过夜，滤饼50℃烘干；其中，5％氯化钠溶液中氯化钠与滤液的质量体积比为1g:10ml。

进一步地，所述的艾草提取物是按照以下步骤获取得到的：

取8月中旬的艾草，干燥后，按质量体积比为1g:5～6ml的比例加入煮沸后的蒸馏水，搅拌状态下加入饱和石灰水调节ph值至8～9，并在此ph值下加热至100℃保持40～50min，然后在80～90℃搅拌状态下调节ph值至4～5，静置，抽滤，水洗沉淀至洗液中性，50～60℃干燥至恒重；收集干燥后的物质，按质量体积比为1g:400～500ml的比例加入煮沸后的蒸馏水，加热煮沸保持20min至溶液澄清，趁热过滤，收集滤液，冷却至室温后，抽滤，水洗沉淀至洗液中性，50～60℃干燥至恒重，即得艾草提取物。

进一步地，所述的丁香提取物是采用超临界萃取获得，所述的超临界萃取条件为：温度为44℃、压力为12mpa、时间为1～2h、二氧化碳流量为15～20l/h。

进一步地，所述的核桃青皮抗菌剂按质量份数是由8～15份的核桃青皮提取物、5～10份的黄连提取物、2～8份的艾草提取物和1～5份的丁香提取物组成。

进一步地，步骤一中所述的五味子纳米纤维素是按以下步骤制备的：①、将五味子根茎粉末放入浓度为0.5wt％～1wt％的次氯酸钠溶液中，然后采用冰醋酸将ph调至4～5，加热回流反应4h～6h，得到初次反应产物；所述五味子根茎粉末的质量与浓度为0.5wt％～1wt％的次氯酸钠溶液的体积比为3g:(10～30)ml；所述五味子根茎粉是将五味子根茎烘干，至含量水低于10％，然后进行粉碎至粒径为200～300目得到；②、将初次反应产物进行抽滤，并用去离子水进行冲洗，至抽滤得到的滤液呈中性，得到固体产物，然后将固体产物放入浓度为5wt％～10wt％亚硫酸钠溶液中，加热回流反应4h～6h，得到二次反应产物；所述固体产物的质量与浓度为5wt％～10wt％亚硫酸钠溶液的体积比为1.5g:(4～20)ml；③、将二次反应产物进行抽滤，并用去离子水进行冲洗1～3次，得到洗涤后固体产物，将洗涤后固体产物置于质量分数为5％～30％的naoh水溶液中，在温度为40～100℃下搅拌反应30min～90min，离心分离，得到五味子纳米纤维素；所述洗涤后固体产物的质量与质量分数为5％～30％的naoh水溶液的体积比为1g:(10～30)ml。

进一步地，步骤一中所述的植物纤维为去木质素和半纤维素的阔叶木溶解浆。

进一步地，步骤二中再将浸渍后的复合纸在温度为40℃～60℃下干燥10min～20min，然后在温度为80℃～100℃下干燥2min～5min。

进一步地，步骤四中利用喷枪，在喷枪与改性后的复合纸距离为15cm～20cm及喷涂压力为0.2mpa的条件下，将改性后的二氧化硅溶液喷涂于改性后的复合纸一侧，直至喷涂厚度为1微米～3微米。

本发明包含以下有益效果：

本发明的方法以核桃青皮提取物和黄连提取物联合使用作为主要的抑菌剂成分，能够显著增强核桃青皮提取物的抗菌和抗真菌的作用。所加入的艾草提取物和丁香提取物，能够提高抗菌的种类，如炭疽杆菌、α-溶血链球菌、b-溶血链球菌、白喉杆菌、假白喉杆菌、肺类双球菌、金黄色葡萄球菌、柠檬色葡萄球菌、白色葡葡球菌、枯草杆菌等10种革兰氏阳性菌，尤其是能够显著提高本发明抗菌剂的抗真菌作用，所加入的丁香对致病性霉菌具有显著的抑制作用。

本发明以五味子纳米纤维素为原料之一制备复合纸，五味子是多年生木兰科植物，五味子纳米纤维素保留了五味子木脂素，具有抗氧化性能好，且具有极高的抑菌性能。

然后通过对复合纸进一步进行疏水改性，首先引入活性基团，然后将-nh2引入到二氧化硅表面，两者反应结合使得复合纸一侧具有超疏水性质，接触角可达到155°以上。

本发明瓦楞芯纸的底板上设置多个紧密排列的棱台，棱台的多个面相互牵引及支撑，相比较传统的瓦楞芯纸的两面支撑更加稳定，不容易破坏，而第一缓冲层的拱形与第二缓冲层的拱形开口方向相反，拱面错位贴合，因此，第一缓冲层的拱形与第二缓冲层的拱形相互贴合过程中存在两个切点，当正面有力冲击过程中，按力的方向来说，两个切点共同抵消、相互制约、分散力，且拱面具有弹性，当一侧拱形变形时，另一侧有两个拱形对其支撑，因此，本发明通过特殊结构的设计，使得瓦楞箱在戳穿强度、耐破强度及边压强度上均有所提高。

本发明将抗菌剂喷涂于瓦楞箱的瓦楞芯纸及面纸的里层上，能够有效防止菌进一步侵蚀到瓦楞箱的里纸和缓冲层，对其造成破坏，降低瓦楞箱的抗压性能，本发明采用的第一缓冲层及第二缓冲层能够有效缓冲瓦楞箱收到的压力冲击，减缓外部冲击对瓦楞箱的破坏，保护箱内物品的安全。

本发明将抗菌剂与防潮纸联合使用在瓦楞箱上，能够显著降低纸箱发霉的情况发生，众所周知的是，纸箱发霉主要由真菌、霉菌大量增殖引起，湿润温度适宜的环境又能促使真菌、霉菌的快速增殖，采用本发明制备的防潮纸未进行疏水改性的一侧直接粘贴于纸箱上，采用本发明制备的核桃青皮抗菌剂喷涂于瓦楞芯纸表面，通过疏水性及抑菌性，使得瓦楞箱具备抗菌防潮性，采用超疏水的方式阻止水分进入到箱体内，降低了箱体的吸水性，从而减少了菌类的生长环境产生，也能够通过超疏水的防潮纸阻止水分进入箱体内的同时，阻止水分携带菌株进入到箱体内，即使有菌株进入到箱体内，由于本发明在内层喷涂有抗菌剂，有效抑菌。因此，本发明的方案尤其适用于容易腐败类的物质，如水果、生鲜等。本发明的方案无需过多对纸箱放置环境进行改变，节约成本，具有广阔的市场应用价值。

附图说明

图1为实施例1瓦楞箱的结构示意图；

图2为实施例1里纸及第一缓冲层的结构示意图；

图3为实施例1瓦楞芯纸的结构示意图；

图4为实施例1棱台的结构示意图。

具体实施方式

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1

结合图1至4具体说明本实施例，本实施例一种抗菌防潮纸箱，所述的纸箱为瓦楞箱，所述的瓦楞箱由内至外依次为里纸1、第一缓冲层2-1、第二缓冲层2-2、瓦楞芯纸3及面纸4；所述的第一缓冲层2-1及第二缓冲层2-2均由多列拱形紧密排列组成，且第一缓冲层2-1的拱形与第二缓冲层2-2的拱形开口方向相反，拱面错位贴合；所述的瓦楞芯纸3为底板3-1上设置的多个紧密排列的棱台3-2组成，且棱台3-2的上底面与面纸4相贴合；防潮纸粘贴于瓦楞箱的面纸4外表面，核桃青皮抗菌剂喷涂于瓦楞箱的瓦楞芯纸3表面和面纸4的内表面；

所述的核桃青皮抗菌剂由核桃青皮提取物、黄连提取物、艾草提取物和丁香提取物组成；

所述的核桃青皮提取物是按照以下方式获取得到：

将核桃青皮烘干至恒重，并粉碎过80目筛，按照液料比为25:1的比例将过筛后的核桃青皮与乙醇混合均匀，得到混合液，然后加入混合液体积的1.0倍量的六偏磷酸钠混合均匀，在温度为70℃及微波功率为700w的条件下提取120min，所述的乙醇体积百分含量为50％，提取物的浓度为20mg/ml。所提取的核桃多酚得率为4.82mg/g，提取效果分别达到显著(p＜0.05)和极显著(p＜0.01)水平。采用上述方式提取能够有效提取得到核桃多酚，从而提高抑菌率。

所述的黄连提取物是按照以下方式获取得到：

1)将黄连清洗干净，切碎，研磨成粉状；加入甲醇-盐酸溶液溶解，超声处理40min，放冷至室温后，过0.22μm微孔滤纸过滤；其中，甲醇-盐酸溶液中的甲醇与盐酸的体积比为100:1；

2)采用ca(oh)2调节步骤1)的滤液ph值至5，调节ph值期间不断搅拌，然后过滤，过滤后的滤液过0.22μm微孔滤纸，滤液加hcl调节ph值至2，加质量百分含量为5％氯化钠溶液使之溶解，冰箱冷藏过夜，滤饼50℃烘干；其中，5％氯化钠溶液中氯化钠与滤液的质量体积比为1g:10ml。

采用的黄连提取方式能够提高黄连中生物碱的含量，纯度也能显著提高，纯度能够达到90％左右，其中的盐酸小檗碱能够达到100μg·ml^-1左右。

所述的艾草提取物是按照以下方式获取得到：

取8月中旬的艾草，干燥后，按质量体积比为1g:5ml的比例加入煮沸后的蒸馏水，搅拌状态下加入饱和石灰水调节ph值至8，并在此ph值下加热至100℃保持40～50min，然后在80～90℃搅拌状态下调节ph值至4，静置，抽滤，水洗沉淀至洗液中性，50℃干燥至恒重；收集干燥后的物质，按质量体积比为1g:400ml的比例加入煮沸后的蒸馏水，加热煮沸保持20min至溶液澄清，趁热过滤，收集滤液，冷却至室温后，抽滤，水洗沉淀至洗液中性，60℃干燥至恒重，即得艾草提取物。

所述的丁香提取物是采用超临界萃取获得，所述的超临界萃取条件为：温度为44℃、压力为12mpa、时间为1～2h、二氧化碳流量为15～20l/h。

所述的防潮纸是按照以下步骤获取得到的：

步骤一、对植物纤维进行打浆，然后加入水中，得到质量百分数为5％的植物纤维素溶液，将五味子纳米纤维素加入水中，得到质量百分数为5％的五味子纳米纤维素溶液，将质量百分数为5％的五味子纳米纤维素溶液与质量百分数为5％的植物纤维素溶液按体积比为1:5进行混合，并热压干燥，得到复合纸；

步骤二、将丁烷四羧酸、三乙醇胺及去离子水混合，得到丁烷四羧酸与三乙醇胺的混合溶液，然后将复合纸浸入到丁烷四羧酸与三乙醇胺的混合溶液中，浸渍15min，再将浸渍后的复合纸干燥，得到改性后的复合纸；

所述的丁烷四羧酸与去离子水的摩尔比为1:40；所述的丁烷四羧酸与三乙醇胺的摩尔比为1:3；

步骤三、向浓度为1mol/l的硅酸钠溶液中滴加浓度为5mol/l的硫酸溶液，直至ph为3，然后调节ph至中性，过滤得到二氧化硅，将二氧化硅加入到乙醇中分散，然后加入kh550，得到改性后的二氧化硅溶液；

所述的硅酸钠溶液中硅酸钠的摩尔与kh550的质量比为1mol:5g；

步骤四、将改性后的二氧化硅溶液喷涂于改性后的复合纸一侧，得到防潮纸；

步骤一中所述的五味子纳米纤维素是按以下步骤制备的：①、将五味子根茎粉末放入浓度为1wt％的次氯酸钠溶液中，然后采用冰醋酸将ph调至4，加热回流反应5h，得到初次反应产物；所述五味子根茎粉末的质量与浓度为1wt％的次氯酸钠溶液的体积比为3g:14ml；所述的五味子根茎粉末是将五味子根茎烘干，至含量水低于10％，然后进行粉碎至粒径为200～300目得到；②、将初次反应产物进行抽滤，并用去离子水进行冲洗，至抽滤得到的滤液呈中性，得到固体产物，然后将固体产量放入浓度为8wt％亚硫酸钠溶液中，加热回流反应6h，得到二次反应产物；所述固体产物的质量与浓度为8wt％亚硫酸钠溶液的体积比为1.5g:11ml；③、将二次反应产物进行抽滤，并用去离子水进行冲洗3次，得到洗涤后固体产物，将洗涤后固体产物置于质量分数为20％的naoh水溶液中，在温度为80℃下搅拌反应60min，离心分离，得到五味子纳米纤维素；所述洗涤后固体产物的质量与质量分数为20％的naoh水溶液的体积比为1g:22ml；步骤一中所述的植物纤维为去木质素和半纤维素的阔叶木溶解浆。

步骤二中再将浸渍后的复合纸在温度为50℃下干燥15min，然后在温度为80℃下干燥3min。

步骤四中利用喷枪，在喷枪与改性后的复合纸距离为15cm及喷涂压力为0.2mpa的条件下，将改性后的二氧化硅溶液喷涂于改性后的复合纸一侧，直至喷涂厚度为2微米。

对比例1

本实施例与实施例1不同的是省去核桃青皮提取物。

对比例2

本实施例与实施例1不同的是省去黄连提取物。

对比例3

本实施例与实施例1不同的是省去艾草提取物和丁香提取物。

空白对照为常规瓦楞箱。

实施例一制备的防潮纸与水的接触角为159°。

实验1

将实施例1所制备的45mg的核桃青皮抗菌剂加100ml水溶解，制备水溶液，喷涂于瓦楞箱的瓦楞芯纸3表面和面纸4的内表面，喷涂量保证10g/m²，然后成型，并将防潮纸未进行疏水改性的一侧粘贴于瓦楞箱的面纸4外表面。