CN104305796A

CN104305796A - 基于plc自动系统制备纳米银抗菌餐具的工艺

Info

Publication number: CN104305796A
Application number: CN201410511131.6A
Authority: CN
Inventors: 苏炳龙
Original assignee: Target Environmental Protection Technology (xiamen) Co Ltd
Current assignee: Far East Zhongqian Xiamen Technology Group Co ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: CN104305796B

Abstract

本发明公开的是一种基于PLC自动系统制备纳米银抗菌餐具的工艺，该工艺步骤如下：一、采用PLC可编程自动控制系统实现自动配制用于生产抗菌纤维餐具的纸浆；二、采用PLC可编程自动控制系统将步骤一配制得到的纸浆溶液通过纸浆模塑成型设备，全自动生产加工成各种抗菌、环保的餐具产品。本发明实现将纳米银抗菌剂通过微波技术与传统纸浆料进行混合提取，使纳米银抗菌颗粒充分结合到植物纤维中，从而提高了餐具制品的自洁性、耐沾污性；并且在制备工艺中通过标准接口，实现PLC控制操作站系统软、硬件模块化，并依据不同产品技术与工艺要求对控制软件设置预约功能、自动化操作程序，使生产流程实现全自动化、规模化生产。

Description

基于PLC自动系统制备纳米银抗菌餐具的工艺

技术领域

本发明涉及的是一种环保餐具的制备工艺，更具体地说是一种基于PLC自动系统制备纳米银抗菌餐具的工艺。

背景技术

餐具是人们使用量极大的日常用品，餐具的卫生也是与人们的健康紧密相关的，目前餐具的日常使用（尤其是餐厅、宾馆等公共场所）中都需要进行高温消毒处理，但是经过消毒处理后的餐具由于运输、储存、使用过程中，都会接触到各种二次污染源，而二次污染是不可避免的，所以餐具的卫生状非常让人担忧，特别是一次餐具，其受污染的问题特别突出，如何增强餐具的抗菌性成为行业内的一个研究方向。

近年来，借助多孔材料的内外表面为主体进行纳米微粒的自组装及负载合成技术已成为纳米材料领域的研究热点，银型抗菌剂在安全性、持久性、抗菌性、耐热性等方面具有比有机抗菌剂更加优良的性能，所以，这类材料在19世纪中叶就已经应用于生活和医药方面。国外有众多学者对纳米银型抗菌剂在不同材料中的组装制备进行了深入的研究，是日本在这方面的研究取得了比较大的进展，并且部分成果已经实现了产业化。今天，我国的纳米银型抗菌剂的研究也已经得到了大力的开展，相关产业也开始蓬勃发展起来。

黄占杰的<<无机抗菌剂的发展与应用>>材料导报，1999，13（2）：35及冯乃谦、严建华的<<银型无机抗菌剂的发展及其应用>>材料导报，1998，12（2）：1中介绍了纳米银抗菌剂的杀菌机理：

一是银离子的接触反应，即抗菌制品中的银离子与细菌接触反应后，造成微生物固有成分破坏或产生功能障碍。当微量的银离子到达微生物细胞膜时，因后者带负电荷，依靠库仑引力，使两都牢固吸附，银离子穿透细胞壁进入细胞内，并与其（-SH）基团反应，使蛋白凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡。

此外，银离子还能破坏微生物电子传输系统、呼吸系统和物质传输系统。而且当菌体失去活性后，银离子又会从菌体中游离出来，重复进行杀菌活动，因些其抗菌效果可以持继长久。

二是光催化反应，物质表面分布的微量银，在光的作用下，能起到催化活性中心的作用，激活水和空气中的氧，产生羟基自由基（OH^-）和活性氧离子（O^-2），活性氧离子具有很强的氧化能力，能在短时间内破坏细菌的增殖能力而使细胞死亡，从而达到抗菌的目的。

所以在餐具上利用纳米银抗菌剂的杀菌机理，将纳米银抗菌剂施加到餐具上，使餐具具有持久抗菌性，并且该技术工艺可以在规模生产上得以广泛应用成为本餐具生产行业中的一个重要的研究方向和研究课题，特别是在一次性可降解的环保餐具的行业中，更显得尤其重要，因为一次性环保餐具不仅使用范围广，而且使用量大，所以意义特别重要。

如中国专利公开号为CN 1718926A，公开的一种自灭菌植物纤维餐具，该专利也是应用纳米银抗菌剂的杀菌机理，利用银离子的扩散与微生物的（-SH）基团反应，使蛋白凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡，但是该专利只是简单地将载银抗菌剂通过混合机搅拌均匀，就用于热压生产餐具，其工艺简单粗糙，可实现性差，载银抗菌剂使用量巨大，而且该纳米银抗菌剂无法充分地与纤维纸浆溶液混合，更无法应用于大规模的加工生产。

因此，在本领域行业中，迫切需要一种成本低、能得到抗菌性和抗菌耐久性强的纳米银抗菌餐具的全自动化、规模化加工生产的工艺方法和工艺流程。

发明内容

本发明公开的是一种基于PLC自动系统制备纳米银抗菌餐具的工艺，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点，提供一种成本低、能得到抗菌性和抗菌耐久性强的纳米银抗菌餐具的全自动化、规模化加工生产的工艺方法和工艺流程。

本发明采用的技术方案如下：

基于PLC自动系统制备纳米银抗菌餐具的工艺，所述制备工艺包括如下具体步骤：

步骤一：采用PLC可编程自动控制系统实现自动配制用于生产抗菌纤维餐具的纸浆，其具体步骤如下：

1）根据PLC可编程自动控制系统的控制实现自动地将甘蔗渣、桔杆、芦苇等天然植物类纤维与淀粉粘合剂混合制成的可生物降解的植物纤维纸浆的绝干浆定量放入用于混合的容器中；

2）根据控制系统的操作指令，将定量的高浓度纳米银水溶液逐渐加入到步骤1）中的容器内，制得高浓度纳米银与纸浆的混合溶液，其中，纳米银与该纸浆绝干浆的质量比为：纳米银:绝干浆＝0.4~0.5:100；

3）在常压、温度为65o~75 o的状态中，根据控制系统的操作指令将步骤2）得到的高浓度纳米银与纸浆的混合液进行超生波混合，得到纳米银抗菌纸浆；

4）在常温常压的状态下，根据控制系统的操作指令将步骤3）制得的纳米银抗菌纸浆中加入水溶液进行稀释，最终得到用于生产纸塑餐具的纸浆溶液，其中,该纸浆溶液的绝干浆与纸浆溶液的质量比为：绝干浆:纸浆溶液＝0.3~0.4:100；

步骤二：采用PLC可编程自动控制系统将步骤一配制得到的纸浆溶液通过纸浆模塑成型设备，全自动生产加工成各种抗菌、环保的餐具产品，其具体步骤如下：

1)自动将步骤一最终制得的纸浆溶液进行匀浆处理,即将该纸浆溶液充分搅拌使之均匀,供下一步操作使用；

2)根据控制系统的操作指令，将步骤1）匀浆处理后的纸浆溶液进行定量供浆，将纸浆定量输送到纸浆模塑成型设备中，生产成餐具的成型浆坯；

3）根据控制系统的操作指令，将步骤2）制得的浆坯转移到湿坯成型设备中，对浆坯进行高压水流切边和清洗，形成纸浆湿坯；

4）根据控制系统的操作指令，将步骤3）制得的纸浆湿坯进行热压定型处理，制得纳米银抗菌型的纸浆模塑餐具；

5）根据控制系统的操作指令，将步骤4）制得的餐具产品进行自动化收集计数，然后进一步地进行包装，达到全自动化生产。

更进一步，所述步骤一的第1）步骤中，所述植物类纤维不包括木本植物类纤维和禾本植物类纤维。

更进一步，所述步骤一的第2）步骤中，该高浓度的纳米银水溶液中，纳米银与纳米银水溶液的质量比为：纳米银: 纳米银水溶液＝35~40:100。

更进一步，所述纳米银与纳米银水溶液的质量比为：纳米银: 纳米银水溶液＝40:100。

更进一步，所述纳米银水溶液中，纳米银为粒径在0.2~0.4nm的无机抗菌剂。

更进一步，所述步骤一的第2）步骤中，纳米银与该纸浆绝干浆的质量比为：纳米银:绝干浆＝0.5:100。

更进一步，所述步骤一的第3）步骤中，超生波混合的混合时间为10~15分钟。

更进一步，所述步骤一的第4）步骤中，该纸浆溶液的绝干浆与纸浆溶液的质量比为：绝干浆:纸浆溶液＝0.4:100。

通过上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过模块化解决方案，将PLC自动化配浆系统实现将纳米银抗菌剂通过微波技术与传统纸浆料进行混合提取，使纳米银抗菌颗粒充分结合到植物纤维中，这样，通过该植物纤维制得的餐具中就持久地含有具有抗菌作用的纳米银离子，使餐具制品具有抗菌性能，从而提高了餐具制品的自洁性、耐沾污性，增加了餐具的抗菌、抑菌性；而且利用纳米银抗菌剂的杀菌机理的光催化反应原理，可以达到很好的杀菌功效，提高环保餐具的抗菌免疫能力。

2、通过本工艺流程制备餐具制品不仅可以大大地节省纳米银抗菌剂的使用量，而且实际抗菌、抑菌和杀菌效果地是现有技术不可比拟的，降低了生产成本，提高了产品质量与产品品质。

3、本发明的制备工艺通过标准接口，实现PLC控制操作站系统软、硬件模块化，并依据不同产品技术与工艺要求对控制软件设置预约功能、自动化操作程序，使生产流程实现全自动化、规模化生产。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行进一步地说明。

一种基于PLC自动系统制备纳米银抗菌餐具的工艺，其特征在于：所述制备工艺包括如下具体步骤：

2）根据控制系统的操作指令，自动将浓度为40%、纳米银粒径在0.2~0.4nm的纳米银水溶液逐渐加入到步骤1）中的容器内，制得高浓度纳米银与纸浆的混合溶液，其中，纳米银与该纸浆绝干浆的质量比为：纳米银:绝干浆＝0.4:100；

3）在常压、温度为65o~75 o的状态中，根据控制系统的操作指令将步骤2）得到的高浓度纳米银与纸浆的混合液进行超生波混合，得到纳米银抗菌纸浆，其中，在超生波混合开始时，温度保持在75o左右，然后，随着反应的进行，温度逐渐下降，最后温度下降到65 o左右，而且，超生波混合的混合时间为10~15分钟；

4）在常温常压的状态下，根据控制系统的操作指令将步骤3）制得的纳米银抗菌纸浆中加入水溶液进行稀释，最终得到用于生产纸塑餐具的纸浆溶液，其中,该纸浆溶液的绝干浆与纸浆溶液的质量比为：绝干浆:纸浆溶液＝0.3:100；

本工艺流程是基于PLC自动控制系统，通过标准接口，实现控制操作站系统软、硬件模块化，并依据不同产品技术与工艺要求对控制软件设置预约功能、自动优化操作程序，完全实现全自动化生产操作，而且在同一条生产线上可生产出多种餐具制品，整个生产体系节能环保，产品抗菌、抑菌及杀菌性好，具有很高的实际生产应用价值。

对本发明制得的产品进行抗菌性检测，结果见表1、表2、表3以及表4。

表1：干燥条件下普通餐盒与抗菌餐盒细菌含量的比较

表2：潮湿条件下普通餐盒与抗菌餐盒细菌含量的比较

表3：干燥条件下普通餐盒与抗菌餐盒细菌种类的比较

表4：潮湿条件下普通餐盒与抗菌餐盒细菌各类的比较

通过上述实现数据表明，纳米银抗菌纤维餐具在不同环境的条件下，都可以保持餐具的抗菌、抑菌性，具有明显的杀菌免疫功能，是一种具有抗菌、防霉、卫生、清洁的环保型餐具。

本发明通过模块化解决方案，将PLC自动化配浆系统实现将纳米银抗菌剂通过微波技术与传统纸浆料进行混合提取，使纳米银抗菌颗粒充分结合到植物纤维中，这样，通过该植物纤维制得的餐具中就持久地含有具有抗菌作用的纳米银离子，使餐具制品具有抗菌性能，从而提高了餐具制品的自洁性、耐沾污性，增加了餐具的抗菌、抑菌性；而且利用纳米银抗菌剂的杀菌机理的光催化反应原理，可以达到很好的杀菌功效，提高环保餐具的抗菌免疫能力。

通过本工艺流程制备餐具制品不仅可以大大地节省纳米银抗菌剂的使用量，而且实际抗菌、抑菌和杀菌效果地是现有技术不可比拟的，降低了生产成本，提高了产品质量与产品品质。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不仅局限于此，凡是利用此构思对本发明进行非实质性地改进，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.基于PLC自动系统制备纳米银抗菌餐具的工艺，其特征在于：所述制备工艺包括如下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的一种纳米银抗菌纤维餐具的制备工艺，其特征在于：所述步骤一的第1）步骤中，所述植物类纤维不包括木本植物类纤维和禾本植物类纤维。

3.根据权利要求1所述的一种纳米银抗菌纤维餐具的制备工艺，其特征在于：所述步骤一的第2）步骤中，该高浓度的纳米银水溶液中，纳米银与纳米银水溶液的质量比为：纳米银: 纳米银水溶液＝35~40:100。

4.根据权利要求3所述的一种纳米银抗菌纤维餐具的制备工艺，其特征在于：所述纳米银与纳米银水溶液的质量比为：纳米银: 纳米银水溶液＝40:100。

5.根据权利要求3所述的一种纳米银抗菌纤维餐具的制备工艺，其特征在于：所述纳米银水溶液中，纳米银为粒径在0.2~0.4nm的无机抗菌剂。

6.根据权利要求1所述的一种纳米银抗菌纤维餐具的制备工艺，其特征在于：所述步骤一的第2）步骤中，纳米银与该纸浆绝干浆的质量比为：纳米银:绝干浆＝0.5:100。

7.根据权利要求1所述的一种纳米银抗菌纤维餐具的制备工艺，其特征在于：所述步骤一的第3）步骤中，超生波混合的混合时间为10~15分钟。

8.根据权利要求1所述的一种纳米银抗菌纤维餐具的制备工艺，其特征在于：所述步骤一的第4）步骤中，该纸浆溶液的绝干浆与纸浆溶液的质量比为：绝干浆:纸浆溶液＝0.4:100。