一种纸板的表面处理工艺
阅读说明：本技术 一种纸板的表面处理工艺 (Surface treatment process of paperboard ) 是由 邓敬贤 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纸板的表面处理工艺,属于纸板加工技术领域,包括如下步骤：(1)质子辐照处理；(2)喷覆处理；(3)声-磁耦合处理；(4)低温真空干燥处理；(5)紫外固化处理。本发明提供了一种纸板的表面处理工艺,有效地提高了纸板的表面印刷特性,扩宽了纸板的应用范围,并赋予纸板持久防霉抗菌性,对大肠杆菌的杀菌率高达99.55%,金黄色葡萄球菌的杀菌率高达100%,于25～30℃,湿度为65～75%的环境中放置26周都未见出现发霉现象,抗菌效果显著,很大程度上提升了纸板的品质,延长了纸板的使用寿命。(The invention discloses a surface treatment process of a paperboard, belonging to the technical field of paperboard processing, and comprising the following steps: (1) proton irradiation treatment; (2) spraying and covering; (3) acoustic-magnetic coupling processing; (4) carrying out low-temperature vacuum drying treatment; (5) and (5) ultraviolet curing treatment. The surface treatment process of the paperboard effectively improves the surface printing characteristic of the paperboard, widens the application range of the paperboard, endows the paperboard with lasting mildew-proof and antibacterial properties, has the sterilization rate of 99.55 percent on escherichia coli and 100 percent on staphylococcus aureus, does not have the mildew phenomenon after being placed in an environment with the temperature of 25-30 ℃ and the humidity of 65-75 percent for 26 weeks, has obvious antibacterial effect, greatly improves the quality of the paperboard, and prolongs the service life of the paperboard.)
技术领域
本发明涉及纸板加工技术领域，更具体地说，它涉及一种纸板的表面处理工艺。
背景技术
改革开放以来，国家产业政策的支持和外资的大量进入，我国造纸产业快速发展。据中国造纸协会2013年年度报告数据显示，2013年我国共有纸和纸板生产企业3400家左右，全年纸和纸板产量10110万吨，纸和纸板消费量9782万吨，人均纸和纸板消费量72千克。过去十年，我国纸和纸板产量年均增速为8.26％，纸和纸板消费量年均增速为6.74％，成为世界最大的纸产品生产和消费国。与此同时，我国纸产品对外贸易发展迅速，1995年纸产品出口仅106.36万吨，进口358.55万吨，2013年我国纸产品出日已经达到866.35万吨，进口297.07万吨，我国从纸产品净进日国变成净出口国，在国际纸产品市场占有重要地位。,
在纸产品出口快速增长之时，对于纸产品的产品特性要求就会越来越高，比如防霉抗菌性、 印刷美观特性等。现今虽然有越来越多关于此方面的研究，但是仍然存在以下问题：
(1)现今增强防霉抗菌性的技术手段为在纸板的表面喷覆防霉抗菌剂，此种方法只有短时 的防霉抗菌性，不具有持久性；
(2)在其表面涂覆保护膜层，此种方法会因为膜层的存在从而降低纸板的表面印染特性， 很大程度上又会限制纸板的推广应用。
因此亟需提供一种纸板的表面处理工艺，在保障纸板具有持久抗菌特性的前提下， 增强其印染特性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种纸板的表面处理工艺， 其具有印染特性好，防霉抗菌性佳的特点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种纸板的表面处理工艺，包括如下步骤：
(1)质子辐照处理：
利用低能质子辐照待处理纸板的表面，完成后取出备用；
(2)喷覆处理：
将处理剂均匀喷覆到步骤(1)中质子辐照处理后的纸板的表面，完成后备用；
(3)声-磁耦合处理：
将步骤(2)喷覆处理后的纸板置于声-磁耦合的环境中进行声-磁耦合处理，完成后取出备 用；
(4)低温真空干燥处理：
将步骤(3)中声-磁耦合处理后纸板置于真空干燥箱内进行低温真空干燥处理，完成后取出 备用；
(5)紫外固化处理：
将步骤(4)中低温真空干燥处理置于紫外灯下进行紫外固化处理即可。
进一步的，步骤(1)中所述的低能质子辐照处理的技术参数为：辐照能量为 2～3MeV，束流为0.3～0.5nA，辐照剂量为4～5×1010H+/cm2，处理时间为6～10min。
通过采用上述技术方案，利用低能质子辐照的特性对待处理的纸板进行质子辐照处 理，严格控制处理的技术参数，轻微毛化纸板的表面，提高纸板的比表面积，为后续的操作 奠定基础。
进一步的，步骤(2)中所述的处理剂的制备，包括如下步骤：
1)将纳米氧化锌和海泡石粉按照重量比为1:20～24混匀后置于超微粉碎机内进行粉碎处 理，完成后得混合粉末A备用；
2)利用火焰外焰对步骤1)中所得的混合粉末A进行火焰处理，在火焰处理的同时进行超 声波处理，完成后得混合物B备用；
3)将步骤2)中所得的混合粉末B浸入处理液中，浸泡处理后过滤烘干得混合粉末C备 用；
4)将步骤3)中所得的混合粉末C、大豆卵磷脂、75％乙醇按照重量比为1:2～3:8～10共同置 于均质机内进行均质即可。
进一步的，步骤2)中所述的火焰外焰处理时混合粉末A距离外焰的水平距离为 4～8mm，处理的时间为7～9min，超声波处理时控制超声波的频率为20～40kHz。
进一步的，步骤3)中所述的处理液中各成分及对应重量百分比为：大根香叶烯0.8～0.9％、二甲基二碳酸盐1.1～1.5％、2,4-二氯苯氧乙酸0.6～0.9％、4-己基间苯二酚0.2～0.24％、α-甜没药醇1.3～1.7％、青蒿素0.8～1.4％、薄荷醇2.1～2.5％，余量为无水乙醇。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明利用低能质子辐照的特性对待处理的纸板进行质子辐照处理，严格控制处理的 技术参数，轻微毛化纸板的表面，提高纸板的比表面积，为后续的操作奠定基础；
(2)本发明将特制的处理剂均匀地喷覆到质子辐照处理的纸板的表面，快速紧密粘附黏着 在纸板的表面，赋予纸板很好的印刷特性的同时使其具备持久抗菌性，此种功能的实现主要 是借助处理剂的作用，本发明处理剂的制备中，首先将纳米氧化锌和海泡石按照合适比例共 同置于超微粉碎机内进行超微粉碎处理，得到细化的、无菌的混合粉末，对混合粉末进行火 焰处理，超声波加快分子运动速度，同时结合火焰处理，能够深层次的提高混合粉末的活 性，此时浸入处理液中，混合粉末被处理液快速浸润，混合粉末吸附处理液中的有效成分， 赋予了混合粉末防霉抗菌特性，将此成分与大豆卵磷脂、75％乙醇按照合适的重量比进行均 质处理，得到均质细化的处理剂，此处理剂能有效的提高纸板的表面润湿性，改善其标卖印 刷特性，还能在纸板的使用中，将防霉杀菌成分进行缓慢地释放，使纸板具有持久防霉抗菌 性；
(3)本发明将喷覆后的纸板置于声-磁耦合的环境中进行声-磁耦合处理，超声波的声流效 应、空化效应、热效应等效应与磁场协同作用于纸板，一方面提高纸板的表面活性，另一方 面促使纸板表面处理剂的均质细化，提高表面的致密性，进一步提高其防霉抗菌性，并能改 善其表面性能，如表面的平整度、光泽度等；
(4)本发明在真空条件下进行低温干燥处理，纸板从外到内缓慢升温，产生一定的蒸汽 压，在蒸汽压力的作用下，提高了纸板的渗透性，从而实现低温快速干燥的效果，并且还能 加强处理剂的作用效果。进行紫外固化处理，去除纸板表面可能存在的毛化结构，进一步细 化纸板的表面。
(5)本发明提供了一种纸板的表面处理工艺，有效地提高了纸板的表面印刷特性，扩宽了纸板的应用范围，并赋予纸板持久防霉抗菌性，对大肠杆菌的杀菌率高达99.55％，金黄色葡萄球菌的杀菌率高达100％，于25～30℃，湿度为65～75％的环境中放置26周都未见出现发霉现象，抗菌效果显著，从很大程度上提升了纸板的品质，延长了纸板的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
一种纸板的表面处理工艺，包括如下步骤：
(1)质子辐照处理：
利用低能质子辐照待处理纸板的表面，辐照能量为2MeV，束流为0.3nA，辐照剂量为4× 1010H+/cm2，处理6min后取出备用；
(2)喷覆处理：
将处理剂均匀喷覆到步骤(1)中质子辐照处理后的纸板的表面，完成后备用；
(3)声-磁耦合处理：
将步骤(2)喷覆处理后的纸板置于声-磁耦合的环境中进行声-磁耦合处理，控制声波频率 为40kHz，磁场强度为1000mT，处理20min后取出备用；
(4)低温真空干燥处理：
将步骤(3)中声-磁耦合处理后纸板置于真空干燥箱内进行低温真空干燥处理，控制温度为 25℃，真空度为1.66Pa，干燥至表面含水率为0.6％后取出备用；
(5)紫外固化处理：
将步骤(4)中低温真空干燥处理置于紫外灯下进行紫外固化处理即可，紫外固化处理时控 制紫外的波长为200nm，处理时间为23min。
步骤(2)中处理剂的制备，包括如下步骤：
1)将纳米氧化锌和海泡石粉按照重量比为1:20混匀后置于超微粉碎机内进行粉碎处理，完 成后得混合粉末A备用；
2)利用火焰外焰对步骤1)中所得的混合粉末A进行火焰处理，焰处理时混合粉末A距离 外焰的水平距离为4mm，处理的时间为7min，在火焰处理的同时进行超声波处理，控制超 声波的频率为20kHz完成后得混合物B备用；
3)将步骤2)中所得的混合粉末B浸入处理液中，浸泡处理后过滤烘干得混合粉末C备 用，处理液中各成分及对应重量百分比为：大根香叶烯0.8％、二甲基二碳酸盐1.1％、2,4- 二氯苯氧乙酸0.6％、4-己基间苯二酚0.2％、α-甜没药醇1.3％、青蒿素0.8％、薄荷醇2.1％，余量为无水乙醇；
4)将步骤3)中所得的混合粉末C、大豆卵磷脂、75％乙醇按照重量比为1:2:8共同置于均 质机内进行均质即可。
实施例2：
一种纸板的表面处理工艺，包括如下步骤：
(1)质子辐照处理：
利用低能质子辐照待处理纸板的表面，辐照能量为2.5MeV，束流为0.4nA，辐照剂量为4.5 ×1010H+/cm2，处理8min后取出备用；
(2)喷覆处理：
将处理剂均匀喷覆到步骤(1)中质子辐照处理后的纸板的表面，完成后备用；
(3)声-磁耦合处理：
将步骤(2)喷覆处理后的纸板置于声-磁耦合的环境中进行声-磁耦合处理，控制声波频率 为50kHz，磁场强度为1300mT，处理25min后取出备用；
(4)低温真空干燥处理：
将步骤(3)中声-磁耦合处理后纸板置于真空干燥箱内进行低温真空干燥处理，控制温度为 28℃，真空度为1.94Pa，干燥至表面含水率为0.75％后取出备用；
(5)紫外固化处理：
将步骤(4)中低温真空干燥处理置于紫外灯下进行紫外固化处理即可，紫外固化处理时控 制紫外的波长为300nm，处理时间为25min。
步骤(2)中处理剂的制备，包括如下步骤：
1)将纳米氧化锌和海泡石粉按照重量比为1:22混匀后置于超微粉碎机内进行粉碎处理，完 成后得混合粉末A备用；
2)利用火焰外焰对步骤1)中所得的混合粉末A进行火焰处理，焰处理时混合粉末A距离 外焰的水平距离为6mm，处理的时间为8min，在火焰处理的同时进行超声波处理，控制超 声波的频率为30kHz完成后得混合物B备用；
3)将步骤2)中所得的混合粉末B浸入处理液中，浸泡处理后过滤烘干得混合粉末C备 用，处理液中各成分及对应重量百分比为：大根香叶烯0.85％、二甲基二碳酸盐1.3％、2,4- 二氯苯氧乙酸0.75％、4-己基间苯二酚0.22％、α-甜没药醇1.5％、青蒿素1.1％、薄荷醇 2.3％，余量为无水乙醇；
4)将步骤3)中所得的混合粉末C、大豆卵磷脂、75％乙醇按照重量比为1:2.5:9共同置于 均质机内进行均质即可。
实施例3：
一种纸板的表面处理工艺，包括如下步骤：
(1)质子辐照处理：
利用低能质子辐照待处理纸板的表面，辐照能量为3MeV，束流为0.5nA，辐照剂量为5× 1010H+/cm2，处理10min后取出备用；
(2)喷覆处理：
将处理剂均匀喷覆到步骤(1)中质子辐照处理后的纸板的表面，完成后备用；
(3)声-磁耦合处理：
将步骤(2)喷覆处理后的纸板置于声-磁耦合的环境中进行声-磁耦合处理，控制声波频率 为60kHz，磁场强度为1600mT，处理30min后取出备用；
(4)低温真空干燥处理：
将步骤(3)中声-磁耦合处理后纸板置于真空干燥箱内进行低温真空干燥处理，控制温度为 31℃，真空度为2.22Pa，干燥至表面含水率为0.9％后取出备用；
(5)紫外固化处理：
将步骤(4)中低温真空干燥处理置于紫外灯下进行紫外固化处理即可，紫外固化处理时控 制紫外的波长为400nm，处理时间为27min。
步骤(2)中处理剂的制备，包括如下步骤：
1)将纳米氧化锌和海泡石粉按照重量比为1:24混匀后置于超微粉碎机内进行粉碎处理，完 成后得混合粉末A备用；
2)利用火焰外焰对步骤1)中所得的混合粉末A进行火焰处理，焰处理时混合粉末A距离 外焰的水平距离为8mm，处理的时间为9min，在火焰处理的同时进行超声波处理，控制超 声波的频率为40kHz完成后得混合物B备用；
3)将步骤2)中所得的混合粉末B浸入处理液中，浸泡处理后过滤烘干得混合粉末C备 用，处理液中各成分及对应重量百分比为：大根香叶烯0.9％、二甲基二碳酸盐1.5％、2,4- 二氯苯氧乙酸0.9％、4-己基间苯二酚0.24％、α-甜没药醇1.7％、青蒿素1.4％、薄荷醇2.5％，余量为无水乙醇；
4)将步骤3)中所得的混合粉末C、大豆卵磷脂、75％乙醇按照重量比为1:3:10共同置于均 质机内进行均质即可。
对比实施例1：
一种纸板的表面处理工艺，包括如下步骤：
(1)喷覆处理：
将处理剂均匀喷覆到待处理的纸板的表面，完成后备用；
(2)声-磁耦合处理：
将步骤(1)喷覆处理后的纸板置于声-磁耦合的环境中进行声-磁耦合处理，控制声波频率 为50kHz，磁场强度为1300mT，处理25min后取出备用；
(3)低温真空干燥处理：
将步骤(2)中声-磁耦合处理后纸板置于真空干燥箱内进行低温真空干燥处理，控制温度为 28℃，真空度为1.94Pa，干燥至表面含水率为0.75％后取出备用；
(4)紫外固化处理：
将步骤(3)中低温真空干燥处理置于紫外灯下进行紫外固化处理即可，紫外固化处理时控 制紫外的波长为300nm，处理时间为25min。
步骤(1)中处理剂的制备，包括如下步骤：
1)将纳米氧化锌和海泡石粉按照重量比为1:22混匀后置于超微粉碎机内进行粉碎处理，完 成后得混合粉末A备用；
2)利用火焰外焰对步骤1)中所得的混合粉末A进行火焰处理，焰处理时混合粉末A距离 外焰的水平距离为6mm，处理的时间为8min，在火焰处理的同时进行超声波处理，控制超 声波的频率为30kHz完成后得混合物B备用；
3)将步骤2)中所得的混合粉末B浸入处理液中，浸泡处理后过滤烘干得混合粉末C备 用，处理液中各成分及对应重量百分比为：大根香叶烯0.85％、二甲基二碳酸盐1.3％、2,4- 二氯苯氧乙酸0.75％、4-己基间苯二酚0.22％、α-甜没药醇1.5％、青蒿素1.1％、薄荷醇 2.3％，余量为无水乙醇；
4)将步骤3)中所得的混合粉末C、大豆卵磷脂、75％乙醇按照重量比为1:2.5:9共同置于 均质机内进行均质即可。
对比实施例2：
一种纸板的表面处理工艺，包括如下步骤：
(1)质子辐照处理：
利用低能质子辐照待处理纸板的表面，辐照能量为2.5MeV，束流为0.4nA，辐照剂量为4.5 ×1010H+/cm2，处理8min后取出备用；
(2)声-磁耦合处理：
将步骤(1)质子辐照处理后的纸板置于声-磁耦合的环境中进行声-磁耦合处理，控制声波 频率为50kHz，磁场强度为1300mT，处理25min后取出备用；
(3)低温真空干燥处理：
将步骤(2)中声-磁耦合处理后纸板置于真空干燥箱内进行低温真空干燥处理，控制温度为 28℃，真空度为1.94Pa，干燥至表面含水率为0.75％后取出备用；
(4)紫外固化处理：
将步骤(3)中低温真空干燥处理置于紫外灯下进行紫外固化处理即可，紫外固化处理时控 制紫外的波长为300nm，处理时间为25min。
对比实施例3：
一种纸板的表面处理工艺，包括如下步骤：
(1)质子辐照处理：
利用低能质子辐照待处理纸板的表面，辐照能量为2.5MeV，束流为0.4nA，辐照剂量为4.5 ×1010H+/cm2，处理8min后取出备用；
(2)喷覆处理：
将处理剂均匀喷覆到步骤(1)中质子辐照处理后的纸板的表面，完成后备用；
(3)低温真空干燥处理：
将步骤(2)中喷覆处理后纸板置于真空干燥箱内进行低温真空干燥处理，控制温度为28℃，真空度为1.94Pa，干燥至表面含水率为0.75％后取出备用；
(4)紫外固化处理：
将步骤(3)中低温真空干燥处理置于紫外灯下进行紫外固化处理即可，紫外固化处理时控 制紫外的波长为300nm，处理时间为25min。
步骤(2)中处理剂的制备，包括如下步骤：
1)将纳米氧化锌和海泡石粉按照重量比为1:22混匀后置于超微粉碎机内进行粉碎处理，完 成后得混合粉末A备用；
2)利用火焰外焰对步骤1)中所得的混合粉末A进行火焰处理，焰处理时混合粉末A距离 外焰的水平距离为6mm，处理的时间为8min，在火焰处理的同时进行超声波处理，控制超 声波的频率为30kHz完成后得混合物B备用；
3)将步骤2)中所得的混合粉末B浸入处理液中，浸泡处理后过滤烘干得混合粉末C备 用，处理液中各成分及对应重量百分比为：大根香叶烯0.85％、二甲基二碳酸盐1.3％、2,4- 二氯苯氧乙酸0.75％、4-己基间苯二酚0.22％、α-甜没药醇1.5％、青蒿素1.1％、薄荷醇 2.3％，余量为无水乙醇；
4)将步骤3)中所得的混合粉末C、大豆卵磷脂、75％乙醇按照重量比为1:2.5:9共同置于 均质机内进行均质即可。
对比实施例4：
一种纸板的表面处理工艺，包括如下步骤：
(1)质子辐照处理：
利用低能质子辐照待处理纸板的表面，辐照能量为2.5MeV，束流为0.4nA，辐照剂量为4.5 ×1010H+/cm2，处理8min后取出备用；
(2)喷覆处理：
将处理剂均匀喷覆到步骤(1)中质子辐照处理后的纸板的表面，完成后备用；
(3)声-磁耦合处理：
将步骤(2)喷覆处理后的纸板置于声-磁耦合的环境中进行声-磁耦合处理，控制声波频率 为50kHz，磁场强度为1300mT，处理25min后取出备用；
(4)低温真空干燥处理：
将步骤(3)中声-磁耦合处理后纸板置于真空干燥箱内进行低温真空干燥处理，控制温度为 28℃，真空度为1.94Pa，干燥至表面含水率为0.75％即可。
步骤(2)中处理剂的制备，包括如下步骤：
1)将纳米氧化锌和海泡石粉按照重量比为1:22混匀后置于超微粉碎机内进行粉碎处理，完 成后得混合粉末A备用；
2)利用火焰外焰对步骤1)中所得的混合粉末A进行火焰处理，焰处理时混合粉末A距离 外焰的水平距离为6mm，处理的时间为8min，在火焰处理的同时进行超声波处理，控制超 声波的频率为30kHz完成后得混合物B备用；
3)将步骤2)中所得的混合粉末B浸入处理液中，浸泡处理后过滤烘干得混合粉末C备 用，处理液中各成分及对应重量百分比为：大根香叶烯0.85％、二甲基二碳酸盐1.3％、2,4- 二氯苯氧乙酸0.75％、4-己基间苯二酚0.22％、α-甜没药醇1.5％、青蒿素1.1％、薄荷醇 2.3％，余量为无水乙醇；
4)将步骤3)中所得的混合粉末C、大豆卵磷脂、75％乙醇按照重量比为1:2.5:9共同置于 均质机内进行均质即可。
空白对照组
未经处理的纸板。
为了对比本申请技术效果，选取同一批同一规格型号的纸板作为试验对象，将选取 的纸板随机分成等质等量的6组，其中1组为空白对照组，5组为试验组，然后分别用上述实施例2、对比实施例1～4的方法对应处理各组纸板，对各组方法处理后纸板以及空白对照组的纸板进行防霉抗菌性测试以及表面印刷特性测试，每组试验同时进行6个平行试验，取平均值作为最终试验结果。具体为：
(1)防霉抗菌性能测试：
参照QB/T 2591-2003的方法测定每组塑料颗粒的抗菌性，具体试验对比数据如下表1所 示；然后将各组纸板分别置于25～30℃，湿度为65～75％的环境中，6周后开始目测观察塑 料的菌感染面积和霉菌生长情况，以后每隔4周观察一次，并做记录，被害值按表2分级， 以此评定防霉抗菌效果，具体试验对比数据如下表3所示。
表1各组纸板对大厂柑橘和金黄色葡萄球菌的杀菌率结果
由上表1可以看出，将实施例2与空白对照组进行对比，以及对比实施例1～4与实施例2对 比，得出本申请提供的纸板的表面处理工艺能够显著的提高纸板的抗菌性，对大肠杆菌的杀 菌率高达99.55％，金黄色葡萄球菌的杀菌率高达100％。
表2被害值等级
被害值等级 塑料霉变面积 0 表面霉变面积<5％，表面基本无菌丝 1 表面霉变面积5-25％ 2 表面霉变面积25-50％ 3 表面霉变面积50-75％ 4 表面霉变面积>75％
表3各组纸板持久防霉抗菌性结果
6周 10周 14周 18周 22周 26周 空白对照组 0 1 1 2 4 4 实施例2 0 0 0 0 0 0 对比实施例1 0 0 0 0 1 1 对比实施例2 0 0 1 3 4 4 对比实施例3 0 0 0 0 1 2 对比实施例4 0 0 0 1 2 3
由上表3可以看出，通过本申请方法处理后的纸板不仅具有优异的抗菌性，其防霉抗菌性还 具有很好的持久性，从很大程度上提升了纸板的品质，延长了纸板的使用寿命。
(2)印刷特性测试：
采用同样的印刷方式对各组纸板(包括空白对照组纸板)进行印刷，印刷完测试其60°光 泽度、着色力以及180°下摩擦牢度。具体试验对比数据如表4所示：
表4各组纸板60°光泽度、着色力以及180°下摩擦牢度结果
由上表4可以看出，本申请提供了一种纸板的表面处理工艺，有效地提高了纸板的表面印刷 特性，扩宽了纸板的应用范围。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范 围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之 内。
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