CN107117372A - 一种具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘 - Google Patents

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Abstract

一种具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，涉及木质及医用不锈钢托盘技术领域。包括托盘基体，托盘基体的表面设置有凸起微结构，凸起微结构为长方体阵列、正棱台阵列、圆柱阵列、圆台阵列中的一种或多种的组合。制备的木质托盘，实现增加摩擦阻力，提高运输的可靠性，同时该功能性微结构具有抗结冰，抗腐蚀等功能，以增加托盘在极端环境下的应用能力。制备的医疗不锈钢托盘，通过在不锈钢托盘表面制备微结构，可以实现不锈钢托盘疏水或超疏水(血液、粘液等)，同时具有灭菌和防止细菌衍生的效果，降低了感染的风险。

Description

一种具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘
技术领域
本发明涉及木质及医用不锈钢托盘技术领域，具体是涉及一种具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘。
背景技术
托盘是产品在储存和运输中最基本的集装单元，它能提高物流效率，降低成本，并且稳定安全。
我国现有托盘的总数量在2亿个以上，其中木质托盘约占90％左右。木托盘抗弯强度大，刚性好，承载能力大，成本低，加工工艺简单，易于维修，耐低温和高温性能好，适用范围广。但是，木材主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，其中纤维素和半纤维素含有很多的亲水性基团，从而导致木材表现出很强的吸湿吸水性。在使用过程中，会随着周围环境的温湿度变化而发生干缩和湿胀，从而造成木制品变形和开裂，耐磨防滑性能较差，易被腐蚀。
另外，在医疗行业，托盘大部分为不锈钢材料，然而不锈钢本身属于亲水材料，其静态接触角小于90°，易于细菌增生繁殖或形成生物膜，增加了医疗感染的风险。
发明内容
针对目前存在的上述技术问题，本发明提供了一种具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，既增加了托盘的摩擦阻力，同时具有抗结冰、抗腐蚀及抗菌功能。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，包括托盘基体，托盘基体的表面设置有凸起微结构，凸起微结构为长方体阵列、正棱台阵列、圆柱阵列、圆台阵列中的一种或多种的组合。
优选地，所述凸起微结构阵列微单元的尺寸为：宽度在100-200微米，间距在100-200微米，高度在50-150微米。经过实验验证该尺寸范围内的凸起微结构具有疏水、抗腐蚀及抗菌功能。
上述微结构主要设置在托盘与所承载物品的接触面上，此外针对医疗领域所用不锈钢托盘，微结构可以设置在侧面，从而增加摩擦阻力，降低人为运输或操作过程中托盘从手中滑落的风险。
上述四种凸起微结构均可以通过微铣削、激光加工的方法制备。其中微铣削相对其它微机械加工具有加工工艺简单、加工成本低、可靠性高。微铣削可以木质材料托盘微结构的制备，由于木材质地较软，易于切削，利用微铣削方法在雕刻机上可以快速高效的制备出微结构，且刀具磨损小，成本低。而面向医疗领域的不锈钢托盘则可以利用激光加工进行微结构制备。激光加工属于非接触式加工，具有加工成本低，速度高的特点，可用于在不锈钢托盘表面制备微结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
1)、本发明的具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，能够增加表面的摩擦阻力，从而实现防滑功能；同时这些微结构具有抗结冰、抗腐蚀、抗菌功能。
2)、本发明的具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，可为应用于物流行业的木质托盘，通过设计和制造具有微结构的木质托盘，实现增加摩擦阻力，提高运输的可靠性，同时该功能性微结构具有抗结冰，抗腐蚀等功能，以增加托盘在极端环境下的应用能力。
3)、本发明的具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，可为应用于医疗领域的不锈钢托盘，通过在不锈钢托盘表面制备微结构，可以实现不锈钢托盘疏水或超疏水(血液、粘液等)，同时具有灭菌和防止细菌衍生的效果，降低了感染的风险。
4)、本发明的具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，其制备方法具有简便高效、低成本等优点。
附图说明
以下结合实施例和附图对本发明的一种具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘作出进一步的详述。
图1是实施例1中托盘的结构示意图；
图2是实施例2中托盘的结构示意图；
图3是实施例3中托盘的结构示意图；
图4是实施例4中托盘的结构示意图；
图5是采用实施例1的托盘在运输瓦楞纸箱包装产品过程中增加摩擦阻力的原理示意图；
图6是采用常规医用不锈钢托盘测量光滑表面水滴接触角示意图；
图7是采用实施例2的托盘测量光滑表面水滴接触角示意图；
图中，托盘基体1，长方体阵列1b，正棱台阵列1d，圆柱阵列1e，圆台阵列1f，瓦楞纸箱2，变形凹槽2a。
具体实施方式
实施例1
实施例1为具有长方体阵列微结构的木质托盘，如图1所示，托盘基体1上设置有长方体阵列1b。所述长方体阵列1b可利用螺旋刃铣刀通过铣削方法获得，在托盘基体1上相互垂直的两个方向加工就形成了长方体阵列1b。长方体阵列1b微单元的尺寸为：宽度在150微米，间距在120微米，高度在100微米。
实施例2
实施例2为具有正棱台阵列微结构的不锈钢托盘，如图2所示，托盘基体1上设置有正棱台阵列1d。所述正棱台阵列1d可利用激光加工方法获得，在托盘基体1上相互垂直的两个方向加工就形成了正棱台阵列1d。正棱台阵列1d微单元的尺寸为：宽度(底部)在200微米，间距在100微米，高度在150微米。
实施例3
实施例3为具有圆柱阵列微结构的木质托盘，如图3所示，托盘基体1上设置有圆柱阵列1e。所述圆柱阵列1e可利用螺旋刃铣刀通过铣削方法获得。圆柱阵列1e微单元的尺寸为：宽度(底部直径)在150微米，间距在150微米，高度在100微米。
实施例4
实施例4为具有圆台阵列微结构的木质托盘，如图4所示，托盘基体1上设置有圆台阵列1f。所述圆台阵列1f可利用V形铣刀通过铣削方法获得。圆台阵列1f微单元的尺寸为：宽度(底部直径)在150微米，间距在150微米，高度在100微米。
图5是采用实施例1的托盘在运输瓦楞纸箱包装产品过程中增加摩擦阻力的原理示意图。在产品重力作用下，瓦楞纸箱2产生一定量的变形，变形朝向长方体阵列1b中间的沟槽，进而在瓦楞纸箱2上产生了变形凹槽2a。因此当瓦楞纸箱2在运输过程中受到颠簸或其他能够让其产生滑落趋势的力时，瓦楞纸箱上的变形凹槽2a能够起到增加摩擦阻力的作用，当瓦楞纸箱与托盘做相对运动或有相对运动趋势时，变形凹槽2a与长方体阵列1b相配合会对其产生阻碍作用。此时，可将摩擦阻力分解为沿着变形凹槽2a的切向力和垂直变形凹槽2a的法向力。因此在瓦楞纸箱运输过程中，凸起微结构能够起到增加摩擦阻力的作用。
图6是采用常规医用不锈钢托盘测量光滑表面水滴接触角示意图，常规医用不锈钢托盘的材料为不锈钢7C27Mo2，水滴体积为5微升，测量其光滑表面水滴接触角度为64.1°，因此，医用不锈钢7C27Mo2属于亲水材料，易于细菌的增殖。
图7是采用实施例2的托盘测量光滑表面水滴接触角示意图，水滴体积为5微升，测量的水滴接触角度为127.3°。因此，可以说明本发明制备的具有微结构的托盘具有明显的疏水性，从而不利于细菌增殖，具有有效的抗菌性能。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员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，只要不偏离发明的构思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 (6)

1.一种具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，包括托盘基体，其特征在于，托盘基体的表面设置有凸起微结构，凸起微结构为长方体阵列、正棱台阵列、圆柱阵列、圆台阵列中的一种或多种的组合。
2.如权利要求1所述的具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，其特征在于，所述凸起微结构阵列微单元的尺寸为：宽度在100-200微米，间距在100-200微米，高度在50-150微米。
3.如权利要求1所述的具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，其特征在于，托盘基体的材质为木质。
4.如权利要求3所述的具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，其特征在于，通过微铣削方法在木质托盘表面制备凸起微结构。
5.如权利要求1所述的具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，其特征在于，托盘基体的材质为不锈钢。
6.如权利要求5所述的具有防滑、抗菌功能性微结构的托盘，其特征在于，通过激光加工方法在不锈钢托盘表面制备凸起微结构。
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