阅读说明：本技术 一种防霉抗菌白卡纸及其加工工艺 (Mildew-proof antibacterial white cardboard and processing technology thereof ) 是由 李树伟 李建强 于 2018-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明白卡纸加工技术领域,具体涉及一种防霉抗菌白卡纸,包括原纸和涂布层,所述涂布层包括如下重量份的原料组分：纳米碳酸钙50-80份,微晶纤维素1-5份,桃胶30-50份,葡萄柚种子提取物0.5-3份,分散剂0.1-0.5份和消泡剂1-3份,还提供了该白卡纸的加工工艺；利用纯天然植物作为抗菌组分,复配得到涂布层涂布于面层与底层表面,不仅具有抗菌的作用,而且天然无公害,对人体不存在潜在的危害；该涂布层还提高了纸基的防潮性能,有效的避免了受潮霉变的问题。(The invention belongs to the technical field of white cardboard processing, and particularly relates to a mildew-proof antibacterial white cardboard which comprises base paper and a coating layer, wherein the coating layer comprises the following raw material components in parts by weight: 50-80 parts of nano calcium carbonate, 1-5 parts of microcrystalline cellulose, 30-50 parts of peach gum, 0.5-3 parts of grapefruit seed extract, 0.1-0.5 part of dispersing agent and 1-3 parts of defoaming agent, and also provides a processing technology of the white cardboard; pure natural plants are used as antibacterial components, and the coating layers are obtained by compounding and coated on the surfaces of the surface layer and the bottom layer, so that the coating has an antibacterial effect, is natural and pollution-free, and has no potential harm to human bodies; the coating layer also improves the moisture resistance of the paper base and effectively avoids the problem of wetting and mildewing.)

一种防霉抗菌白卡纸及其加工工艺

技术领域

本发明涉及白卡纸加工技术领域，具体涉及一种防霉抗菌白卡纸及其加工工艺。

背景技术

白卡纸是一种由厚实坚挺的纯优质木浆制成的白色卡纸，经压光或压纹处理，主要用于包装装潢用的印刷承印物。按用途分类，有专用特种纸，如用于香烟包装的单面涂布白卡纸叫烟卡、用于液体食品包装的不涂布的原纸叫液体食品包装纸、各种防伪标识纸等。其它就是用于包装各种商品用的涂布白卡纸，如包装酒瓶、化妆品、药品、保健品、巧克力或甜品、干食品、凝固或冷冻食品、茶、咖啡、衣物、玩具、书画、游戏用品、摄影产品等。然而，无论用于印刷何种产品，均存在与人频繁直接接触的特点。若没有对纸基进行抗菌处理，则在印刷加工、流通、销售及使用等过程中，会受到各种细菌和真菌的污染，接触者一旦触碰到，很容易受到感染，引发各种疾病，影响人们的健康。

有机抗菌材料发挥抗菌作用所需时间要短一些，也就是即效性好，但抗菌持久性要差一些；而无机抗菌材料的即效性虽差一些，但是抗菌持久性要好得多。随着科学技术高速的发展，出现了各种各样的抗菌材料，大体可分为有机抗菌材料和无机抗菌材料。在绿色和环保成为关注焦点的今天，人们意识到大量使用有机抗菌材料对人体和环境有一定的危害，用其作为抗菌剂的同时，不能保证其不会危害人体健康，尤其是应用到与人体频繁接触的产品中，更需慎重研究，因而有机抗菌剂的使用受到限制。

专利号为200620113237.1的发明专利公开了一种在纸纤维层的上、下表面涂覆有抗菌层的抗菌纸，该抗菌层为含银、锌离子的羟基磷灰石无机抗菌剂与表面施胶剂混合组成；由于锌离子氧化活性高，易与空气中的物质发生化学反应而影响其抗菌效果，而采用羟基磷灰石作为银、锌离子的载体，由于羟基磷灰石比重过大，达到3.2g/cm³，增加了纸张的比重，影响了纸基的印刷活性，造成后续加工和使用的麻烦；并且该无机抗菌剂长期涂布于纸基表层，对纸基存在潜在的腐蚀性，短时间内没有影响，当纸基受潮后腐蚀性增加，使纸基霉烂。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种防霉抗菌白卡纸，利用纯天然植物作为抗菌组分，复配得到涂布层涂布于面层与底层表面，不仅具有抗菌的作用，而且天然无公害，对人体不存在潜在的危害；该涂布层还提高了纸基的防潮性能，有效的避免了受潮霉变的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种防霉抗菌白卡纸，包括原纸和涂布层，所述涂布层包括如下重量份的原料组分：纳米碳酸钙50-80份，微晶纤维素1-5份，桃胶30-50份，葡萄柚种子提取物0.5-3份，分散剂0.1-0.5份和消泡剂1-3份。

通过采用上述技术方案，纳米碳酸钙比重小，约为2.0g/cm³，不会影响纸张的比重，而且碳酸钙资源分布广，含量大，原料供应充分，有利于成本的降低；并且纳米碳酸钙作为抗菌成分的载体，具有缓释功能，使抗菌效果更持久，其作为造纸的一种常用填充剂，不仅不会对纸张本身的性能产生不良的影响，反而具有一定的补强作用，形成的抗菌膜有利于纸张强度的改善，使纸基具有更好的印刷适性。微晶纤维素（Microcrystallinecellulose，MCC），具有较低聚合度和较大的比表面积等特殊性质，其分子之间存在氢键，受压时氢键缔合，故具有高度的可压性，用于增强本发明涂布层的粘合性能；并且微晶纤维素与纳米碳酸钙相互吸附成为抗菌成分的超强载体，可有效防止抗菌组分的抗菌性能降低。此外，纳米碳酸钙与微晶纤维素的超强结合体，具有高比表面积，可以有效的起到吸湿防潮的作用，有效的避免了纸基受潮霉变的问题。桃胶是蔷薇科植物桃或山桃等树皮中分泌出来的树脂，又名桃油，桃脂，桃花泪，桃树胶，桃凝，是桃树自然分泌，或在外力作用下产生伤口而分泌得到，有足够的水溶性和适当的粘度。葡萄柚种子提取物，GSE，全称为GrapefruitSeed Extract，是从天然植物原料中提取的，属于植物类天然产物，对人体无任何危害。GSE具有很强的抗菌效力，被应用与果蔬保鲜杀菌中，并且具有很好的效果，目前尚未见有将其应用于纸层的抗菌层报道。本发明成功将其复配得到涂布层，即使其在很稀释的剂量下，这种高效性能也能表现出来，复配原料简单，但是达到了意想不到的抗菌防霉效果。

作为优选，所述涂布层包括如下重量份的原料组分：纳米碳酸钙60-70份，微晶纤维素2-4份，桃胶35-45份，葡萄柚种子提取物1-2份，分散剂0.2-0.4份和消泡剂1.5-2.5份。

通过采用上述技术方案，进一步优化了涂布层的组分配比，使抗菌防霉效果更佳。

作为优选，所述涂布层还包括硅胶粉1-5份。

通过采用上述技术方案，硅胶粉配合纳米碳酸钙与微晶纤维素的超强结合体，进一步提高吸湿防潮的性能，有效的避免了纸基受潮霉变的问题。

作为优选，所述原纸包括面层，芯层和底层，所述面层定量25-35g/m²，所述底层定量23-33 g/m²。

作为优选，所述芯层包括如下重量份的原料组分：漂白化学热磨机械浆250-300份和漂白柳木木浆100-130份。

通过采用上述技术方案，传统的白卡纸芯层中仅有漂白化学热磨机械浆，一方面可以满足作为芯层的厚度要求，另一方面其具有一定的挺度，使成品纸的成型效果好。为了实现更好的松厚度与挺度，需要不断增大漂白化学热磨机械浆的用量。但是单纯调节其用量，虽然厚度增加，但是挺度达不到相应的要求，并且不断增加松厚度会导致纸板出现折叠气泡，甚至分层等问题，影响白卡纸的印刷效果。柳木纤维自身具有韧性强，不翘不裂，不生蛀虫等优点，通过添加漂白柳木木浆，配合漂白化学热磨机械浆，使松厚度与挺度达到平衡，提高了白卡纸的韧性，成型性、抗压抗变形能力及印刷效果。

作为优选，所述面层包括如下重量份的原料组分：漂白阔叶木浆80-90份和漂白针叶木浆10-25份。

作为优选，所述底层包括如下重量份的原料组分：漂白阔叶木浆70-80份和漂白针叶木浆20-35份。

通过采用上述技术方案，得到表面平滑度高，稳定性好，经久耐用的纸基。

本发明还提供了上述防霉抗菌白卡纸的加工工艺，其包括如下操作步骤：

（1）通过碎浆、磨浆，得到面浆、芯浆和底浆；

（2）将面浆、芯浆和底浆分别进行抄造，得到具有面层、芯层和底层的湿纸页，将湿纸页依次压榨、干燥，得到原纸；

（3）将原纸的面层与底层表面均匀涂覆涂布层，然后依次经过压光、干燥、降温、卷取和复卷，得到防霉抗菌白卡纸。

通过采用上述技术方案，将涂布层均匀的涂布在面层与底层表面，从而使白卡纸具有抗菌防霉的功效。

作为优选，步骤（3）中，干燥至原纸水分含量为5.0-6.5%后，进行降温操作。

通过采用上述技术方案，保证涂布层随着水分的蒸发，逐步与纸层充分复合为一体，控制水分含量为5.0-6.5%，保证白卡纸成品性能的同时，保证涂布层的附着强度达到最佳。

作为优选，所述涂布层通过表面刮刀式涂布，涂布量为10-12g/m²。

通过采用上述技术方案，保证涂布层可以充分将纸层覆盖，提高白卡纸的耐用性及稳定性能，使涂布层可以长久的发挥其防霉抗菌的功效。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

（1）利用纯天然植物葡萄柚种子提取物作为抗菌组分，复配得到涂布层涂布于面层与底层表面，在很稀释的剂量下，即具有高效的抗菌效力，而且天然无公害，对人体不存在潜在的危害；

（2）微晶纤维素与纳米碳酸钙相互吸附成为抗菌成分的超强载体，可有效防止抗菌组分的抗菌性能降低；

（3）微晶纤维素与纳米碳酸钙相互吸附形成的结合体，具有高比表面积，有效的起到吸湿防潮的作用，避免了纸基受潮霉变的问题。

具体实施方式

本发明中所用到的各原料组分均为市售产品，未经过二次加工处理。下述各实施例中所述的份数为重量份，且1重量份代表1kg。

实施例1

一种防霉抗菌白卡纸，通过如下操作步骤制备得到：

（1）称取纳米碳酸钙50份，微晶纤维素1份，桃胶30份，葡萄柚种子提取物0.5份，十二烷基硫酸钠0.1份，聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚1份和硅胶粉1份，于搅拌机中充分搅拌至混合均匀，得到涂布料，待用；

（2）称取漂白阔叶木浆80份和漂白针叶木浆10份，通过碎浆、磨浆，得到面浆；称取漂白阔叶木浆70份和漂白针叶木浆20份，通过碎浆、磨浆，得到底浆；称取漂白化学热磨机械浆250份和漂白柳木木浆100份，通过碎浆、磨浆，得到芯浆；

（3）将面浆、芯浆和底浆分别进行抄造：芯网的高真空箱滤水真空为-0.20bar，面层定量25g/m²，芯层定量150 g/m²，底层定量23 g/m²；得到具有面层、芯层和底层的湿纸页，将湿纸页进行压榨，压榨的第一压力为140kN/m，压榨的第二压力为700kN/m，压榨的第三压力为30kN/m，干燥，得到原纸；

（4）将原纸的面层与底层表面均涂布SBR型胶乳，再通过表面刮刀式，将涂布料均匀涂布10g/m²，得到抗菌防霉涂布层，然后通过25kN/m的压力压光，干燥至原纸水分含量为5.0%后，降温、卷取和复卷，得到实施例1的防霉抗菌白卡纸。

实施例2

一种防霉抗菌白卡纸，通过如下操作步骤制备得到：

（1）称取纳米碳酸钙80份，微晶纤维素5份，桃胶50份，葡萄柚种子提取物3份，六偏磷酸钠0.5份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚3份和硅胶粉5份，于搅拌机中充分搅拌至混合均匀，得到涂布料，待用；

（2）称取漂白阔叶木浆90份和漂白针叶木浆25份，通过碎浆、磨浆，得到面浆；称取漂白阔叶木浆80份和漂白针叶木浆35份，通过碎浆、磨浆，得到底浆；称取漂白化学热磨机械浆300份和漂白柳木木浆130份，通过碎浆、磨浆，得到芯浆；

（3）将面浆、芯浆和底浆分别进行抄造：芯网的高真空箱滤水真空为-0.25bar，面层定量35g/m²，芯层定量240 g/m²，底层定量33 g/m²；得到具有面层、芯层和底层的湿纸页，将湿纸页进行压榨，压榨的第一压力为143kN/m，压榨的第二压力为710kN/m，压榨的第三压力为33kN/m，干燥，得到原纸；

（4）将原纸的面层与底层表面均涂布SBR型胶乳，再通过表面刮刀式，将涂布料均匀涂布12g/m²，得到抗菌防霉涂布层，然后通过25kN/m的压力压光，干燥至原纸水分含量为6.5%后，降温、卷取和复卷，得到实施例2的防霉抗菌白卡纸。

实施例3

一种防霉抗菌白卡纸，通过如下操作步骤制备得到：

（1）称取纳米碳酸钙60份，微晶纤维素2份，桃胶35份，葡萄柚种子提取物1份，十二烷基硫酸钠0.2份，聚氧丙烯甘油醚1.5份和硅胶粉3份，于搅拌机中充分搅拌至混合均匀，得到涂布料，待用；

（2）称取漂白阔叶木浆85份和漂白针叶木浆15份，通过碎浆、磨浆，得到面浆；称取漂白阔叶木浆75份和漂白针叶木浆25份，通过碎浆、磨浆，得到底浆；称取漂白化学热磨机械浆280份和漂白柳木木浆110份，通过碎浆、磨浆，得到芯浆；

（3）将面浆、芯浆和底浆分别进行抄造：芯网的高真空箱滤水真空为-0.25bar，面层定量30g/m²，芯层定量232 g/m²，底层定量28 g/m²；得到具有面层、芯层和底层的湿纸页，将湿纸页进行压榨，压榨的第一压力为142kN/m，压榨的第二压力为710kN/m，压榨的第三压力为35kN/m，干燥，得到原纸；

（4）将原纸的面层与底层表面均涂布SBR型胶乳，再通过表面刮刀式，将涂布料均匀涂布11g/m²，得到抗菌防霉涂布层，然后通过25kN/m的压力压光，干燥至原纸水分含量为5.5%后，降温、卷取和复卷，得到实施例3的防霉抗菌白卡纸。

实施例4

一种防霉抗菌白卡纸，通过如下操作步骤制备得到：

（1）称取纳米碳酸钙70份，微晶纤维素4份，桃胶45份，葡萄柚种子提取物2份，聚甲基丙烯酸钠0.4份，聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚2.5份和硅胶粉4份，于搅拌机中充分搅拌至混合均匀，得到涂布料，待用；

（2）称取漂白阔叶木浆83份和漂白针叶木浆20份，通过碎浆、磨浆，得到面浆；称取漂白阔叶木浆78份和漂白针叶木浆30份，通过碎浆、磨浆，得到底浆；称取漂白化学热磨机械浆290份和漂白柳木木浆120份，通过碎浆、磨浆，得到芯浆；

（3）将面浆、芯浆和底浆分别进行抄造：芯网的高真空箱滤水真空为-0.25bar，面层定量33g/m²，芯层定量237 g/m²，底层定量30 g/m²；得到具有面层、芯层和底层的湿纸页，将湿纸页进行压榨，压榨的第一压力为145kN/m，压榨的第二压力为710kN/m，压榨的第三压力为35kN/m，干燥，得到原纸；

（4）将原纸的面层与底层表面均涂布SBR型胶乳，再通过表面刮刀式，将涂布料均匀涂布12g/m²，得到抗菌防霉涂布层，然后通过25kN/m的压力压光，干燥至原纸水分含量为6.0%后，降温、卷取和复卷，得到实施例4的防霉抗菌白卡纸。

实施例5

一种防霉抗菌白卡纸，通过如下操作步骤制备得到：

（1）称取纳米碳酸钙65份，微晶纤维素3份，桃胶40份，葡萄柚种子提取物1份，十二烷基硫酸钠0.3份，聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚2份和硅胶粉2份，于搅拌机中充分搅拌至混合均匀，得到涂布料，待用；

（2）称取漂白阔叶木浆88份和漂白针叶木浆23份，通过碎浆、磨浆，得到面浆；称取漂白阔叶木浆73份和漂白针叶木浆28份，通过碎浆、磨浆，得到底浆；称取漂白化学热磨机械浆260份和漂白柳木木浆125份，通过碎浆、磨浆，得到芯浆；

（3）将面浆、芯浆和底浆分别进行抄造：芯网的高真空箱滤水真空为-0.25bar，面层定量28g/m²，芯层定量247 g/m²，底层定量25 g/m²；得到具有面层、芯层和底层的湿纸页，将湿纸页进行压榨，压榨的第一压力为140kN/m，压榨的第二压力为700kN/m，压榨的第三压力为35kN/m，干燥，得到原纸；

（4）将原纸的面层与底层表面均涂布SBR型胶乳，再通过表面刮刀式，将涂布料均匀涂布12g/m²，得到抗菌防霉涂布层，然后通过25kN/m的压力压光，干燥至原纸水分含量为5.5%后，降温、卷取和复卷，得到实施例5的防霉抗菌白卡纸。

对比例1

对比例1与实施例5的区别在于，涂布层原料组分中没有微晶纤维素，其余与实施例5相同。

对比例2

对比例2与实施例5的区别在于，涂布层原料组分中没有纳米碳酸钙，其余与实施例5相同。

对比例3

对比例3与实施例5的区别在于，涂布层原料组分中没有葡萄柚种子提取物，其余与实施例5相同。

对比例4

对比例4与实施例5的区别在于，涂布层原料组分中没有桃胶，其余与实施例5相同。

对比例5

对比例5与实施例5的区别在于，涂布层原料组分中没有硅胶粉，其余与实施例5相同。

对比例6

对比例6与实施例5的区别在于，芯层原料组分中没有漂白柳木木浆，其余与实施例5相同。

对比例7

对比例7与实施例5的区别在于，步骤（4）中，干燥至原纸水分含量为6.8%后，进行降温操作，其余与实施例5中相同。

对比例8

对比例8与实施例5的区别在于，步骤（4）中，干燥至原纸水分含量为4.5%后，进行降温操作，其余与实施例5中相同。

根据GBT 21866-2008，对实施例1-5以及对比例1-8进行抗菌性能测试，结果见表1所示。根据GBT 21866-2008，用30W、波长为253.7nm的紫外灯（紫外灯符合GB 19258），将实施例1-5及对比例1-8的测试样板，距离紫外灯0.8m-1.0m，照射100h，检测样板的抗菌耐久性能，检测结果见表2所示。

表1 实施例1-5以及对比例1-8的抗菌性能检测结果

表2 实施例1-5以及对比例1-8的抗菌耐久性检测结果

由表1和表2可知，本发明的涂布层的抗菌性能优异，并且抗菌耐久性能高，经过长时间紫外灯照射处理后，抗菌性能基本保持不变，仍然具有90%以上的抗菌效果，且最优达到95%以上，显示出优异的抗菌耐久性。而缺少纳米碳酸钙、微晶纤维素或硅胶粉，则抗菌性能及抗菌耐久性大大降低，证明硅胶粉配合微晶纤维素与纳米碳酸钙相互吸附成为抗菌成分的超强载体，对防止抗菌组分的抗菌性能降低具有很大的贡献。并且，纳米碳酸钙与微晶纤维素的超强结合体，具有高比表面积，可以有效的起到吸湿防潮的作用，有效的避免了纸基受潮霉变的问题。由对比例4可知，桃胶对本发明的抗菌性能及抗菌持久性具有正向的作用，缺失桃胶导致抗菌性与抗菌持久性相对较低。由对比例7和对比例8的检测结果可知，制备过程中干燥定型的水分含量，超出本发明的范围内，则会影响抗菌性能及抗菌持久性，从而影响白卡纸的抗菌性能。

根据ISO 534的测试方法，测定实施例1-5以及对比例1-8的白卡纸的各项物理指标，检测结果见表3。

表3 实施例1-5以及对比例1-8的各项物理指标

由表3可见，本发明的白卡纸的挺度高，且松厚度高，可以达到1.79-2.24cm³/g。本发明的纸品厚度得到大大地提高，并且在高松厚度的情况下，还保证了纸面的平整性、无折痕爆裂。而缺失了漂白柳木木浆后，不仅导致挺度和松厚度有所降低，而且纸面的平整性大大降低，影响了白卡纸的印刷效果。由对比例7和对比例8的结果可知，若不采用本发明的干燥水分含量控制，会严重影响白卡纸的印刷效果，导致纸面爆裂，浪费资源。

此外，用如下测试方法，对实施例1-5和对比例1-8的耐用白卡纸进行防潮防霉变测试：将耐用白卡纸制作为250mm×250mm的试片，测定各试片的初始含水率H1；将各试片悬挂在温度50℃，相对湿度90％的环境气候箱内48h，然后将试片取出，用滤纸将试片表面水汽吸去，悬挂在23℃，RH50％的环境中10min，测定其最终含水率H2，防潮性能H= H2- H1；悬挂在23℃，RH50％的环境中72h，观察试片表面有无霉变。检测结果见表4所示。

表4 实施例1-5和对比例1-8耐用白卡纸的防潮防霉变测试结果

由表4可知，纳米碳酸钙与微晶纤维素的超强结合体，具有高比表面积，配合硅胶粉，可以有效的起到吸湿防潮的作用，有效的避免了纸基受潮霉变的问题。缺少了纳米碳酸钙、微晶纤维素及硅胶粉中任一个都会影响耐用白卡纸的防潮防霉变性能（对比例1、2、5）。此外，对比实施例5与对比例7和对比例8可知，在耐用白卡纸制作过程中原纸干燥除湿阶段的水分控制，对最终制得的耐用白卡纸的防潮防霉变性能有较大影响。

上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。