CN113442421B - 一种塑料袋加工生产方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及塑料包装技术领域，尤其涉及一种塑料袋加工生产方法。其包括以下处理步骤：S1、薄膜定型：将PET薄膜预热后，拉伸定型，制得塑料薄膜；S2、表面处理：对塑料薄膜进行电晕处理，并通入氢气和氨气，制得改性薄膜；S3、涂料配制：将混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂加热混合后，制得抗菌涂料，所述抗菌填料为石墨烯、银离子抗菌粉、纳米二氧化硅和草木灰中的一种或多种；S4、涂料固化：先将抗菌涂料刮涂在改性薄膜表面，再采用紫外光固化，制得成品薄膜；S5、裁切制袋：将成品薄膜每两片堆叠放置，进行半封闭式三面热封后，冷却裁剪，制得塑料袋。本申请通过抗菌涂料的涂覆，赋予了塑料袋优良的抗菌性能。

Description

一种塑料袋加工生产方法
技术领域
本申请涉及塑料包装技术领域，更具体地说，它涉及一种塑料袋加工生产方法。
背景技术
塑料袋现已成为人们日常生活中必不可少的物品之一，由于其廉价、重量轻、容量大、便于收纳等优点，被广泛应用于大小超市及各行各业。其中以食品用包装袋为例，食品用包装袋则是我们生活中外带打包食品的主要塑料制品。
相关技术中食品用包装袋由PET薄膜制成，该薄膜超透明，材质较硬，且耐高温，印刷效果好，常用作食品的外包装袋，其制备工艺如下：S1、先将PET薄膜经分切机制成不同规格大小的塑料薄膜；S2、再将按要求设定出的图案，经彩印机打印到塑料薄膜上；S3、待打印完成后，再将塑料薄膜每两片堆叠放置在热封机中，三边融封成一边敞开热封形成塑料袋。
其直接对成品PET薄膜进行操作，工艺更加简便的同时，材质明确易于获得，且通过PET本身的特性赋予了食品包装袋较好的力学性能和耐高温性能。但上述技术中制得的食品用包装袋其普遍不具有抗菌性能，因此当食品用包装袋上粘附油污并接触氧气时，其内部容易滋生如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等细菌，有害人体健康的同时，不利于食品的长时间保藏。
发明内容
为赋予塑料袋抗菌性能，使其不易滋生细菌，本申请提供一种塑料袋的加工生产方法。
本申请提供的一种塑料袋加工生产方法采用如下的技术方案：
一种塑料袋加工生产方法，其特征在于，包括以下处理步骤：
S1、薄膜定型：将PET薄膜预热后，先分步进行纵向拉伸和横向拉伸，再对膜片进行热定型，即可制得塑料薄膜；
S2、表面处理：对塑料薄膜进行电晕处理，电晕处理过程中通入氢气和氨气，制得改性薄膜；
S3、涂料配制：将混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂加热混合后，制得抗菌涂料，所述抗菌填料为石墨烯、银离子抗菌粉、纳米二氧化硅和亚麻草木灰中的一种或多种；
S4、涂料固化：先将抗菌涂料刮涂在改性薄膜表面，再对涂布有抗菌涂料的改性薄膜进行紫外光固化，固化完成，即可制得成品薄膜；
S5、裁切制袋：将成品薄膜每两片堆叠放置，进行半封闭式三面热封，热封后冷却裁剪，制得塑料袋。
通过采用上述技术方案，PET薄膜经拉伸和电晕处理后，其柔韧度和表面的结合力大大增强，继而抗菌涂料可以充分结合粘附在薄膜表面，且配合紫外光固化工艺，抗菌涂料不易发生脱落，其中抗菌涂料中的抗菌填料可通过与混合乳胶和表面活性剂的混合，充分分散到薄膜表面，保障了抗菌性能的稳定持久。
其中石墨烯具有良好韧性的同时，表面多孔并能够吸附并脱附各种原子和分子，其层状结构也能对细菌的细胞膜进行破坏，因而不利于细菌滋生，且与银离子抗菌粉或纳米二氧化硅等混合时，可配合纳米二氧化硅庞大的比表面积和表面多介孔结构，进一步将银离子等功能离子均匀地结合分散，继而赋予了抗菌涂料优良的抗菌性能。
优选的，所述S1的具体步骤如下：将PET薄膜在140-160℃预热后，以2-8的拉伸倍率，120-140℃的拉伸温度，分步进行纵向拉伸和横向拉伸，再以80-120℃的条件对膜片进行热定型，即可制得塑料薄膜。
通过采用上述技术方案，PET薄膜经上述温度预热后，延展性大幅提升，且在上述拉伸温度和拉伸倍率下，其柔软度较高的同时，薄膜表面粗糙度和结合力大幅提升，继而保障了抗菌涂料稳定附着。
优选的，所述电晕处理过程中的高频交流电压为5000-8000V/m2，所述处理时间为10-20s。
通过采用上述技术方案，上述电压条件下，可产生较多的低温等离子体，该低温等离子体在与塑料表面产生游离基反应的同时，可渗透进入薄膜表面，继而将薄膜表面分子结构破坏，表面分子被氧化或极化，使得薄膜表面附着能力大幅提升。
优选的，通气流量为0.25-0.75L/min，氢气和氨气按体积比1:(1-3)通入,并加压至20-30Mpa。
通过采用上述技术方案，上述流量配比下的氢气与氨气，对应上述压强、电压条件下，可在塑料薄膜表面形成微量氨基，通过氨基的接枝改性显著提升了塑料薄膜表面的结合能力和附着能力。
优选的，所述S3中混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂按重量比1：(0.3-0.5)：(0.02-0.04)混合。
通过采用上述技术方案，上述配比下的混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂，其各组分间的结合效果较好，继而在涂覆在塑料薄膜表面后，可赋予薄膜较为优异的抗菌性能，保障了食品的保藏时间。
优选的，所述抗菌填料由石墨烯、银离子抗菌粉和草木灰按重量比1：(0.5-0.8)：(0.2-0.3)组成；
草木灰优选为亚麻灼烧后的灰体。
通过采用上述技术方案，上述组分及配比下的抗菌填料，其能够通过三者的协同效果，使得抗菌涂料的抗菌性能显著提升，其中草木灰与石墨烯可作为复配载体，使得银离子抗菌粉中的功能性离子可以均匀地结合分散至草木灰与石墨烯表面的多介孔结构中的同时，且草木灰选自亚麻纤维灼烧后的灰体，仍留有一定有机抗菌组分，其能与银离子等无机抗菌组分起到复配作用，且相比单一有机抗菌组分，且抗菌性能更为稳定持久。
优选的，所述混合乳胶由氨基树脂、环氧树脂和聚乙烯醇树脂按重量比1：(2-3)：(0.2-0.3)组成。
通过采用上述技术方案，上述组分及配比下的混合乳胶，其与抗菌填料的结合效果更好，且能通过氨基树脂、环氧树脂和聚乙烯醇树脂的共混改性，配合氨基接枝化薄膜的交联作用，保障了抗菌涂料的稳定附着。
优选的，所述S4中紫外光功率为功率60-100w,紫外灯波长：320-360nm。
通过采用上述技术方案，上述功率及波长下的紫外灯，其对抗菌涂料固化效果较好的同时，薄膜本身和抗菌涂料的结构不易被破坏，继而保障了塑料袋的抗菌性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.本申请通过抗菌涂料的涂覆，赋予了塑料袋优良的抗菌性能，且通过拉伸、电晕、紫外固化等处理后，其结合力大幅提升，不易发生脱落，保障了使用过程中抗菌性能的稳定性；
2.本申请通过氢气与氮气的通入，配比一定电压和压强条件，可在塑料薄膜表面接枝少量氨基，继而显著提升了塑料薄膜表面的结合能力和附着能力；
3.本申请通过石墨烯、银离子抗菌粉和草木灰的添加，赋予了抗菌涂料优良的抗菌性能，其银离子等功能性离子可与草木灰中的无机抗菌组分复配，并充分分散结合到草木灰与石墨烯的表面，继而使得抗菌涂料可稳定高效的进行抗菌。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的各实施例中所用的原料，除下述特殊说明之外，其他均为市售：
石墨烯，产品编号HGP-3A，采购自青岛岩海碳材料有限公司；
银离子抗菌粉，型号KF136，采购自惠州市铭铠防霉抗菌科技有限公司；
纳米二氧化硅，平均粒径400nm,采购自江苏辉迈粉体科技有限公司；
氨基树脂，CAS 9003-08-1，采购自山东多聚化学有限公司；
环氧树脂，CAS 14532，采购自廊坊森强环保科技有限公司；
聚乙烯醇树脂，CAS 63148-65-2，采购自山东开普勒生物科技有限公司；
硅烷偶联剂，CAS 2530-83-8，采购自南通润丰石油化工有限公司。
实施例
实施例1
一种塑料袋加工生产方法，包括以下处理步骤：
S1、薄膜定型：将厚度为0.15mm的PET薄膜在130℃预热30min后，以1的拉伸倍率，110℃的拉伸温度，分步进行纵向拉伸和横向拉伸，再以60℃的条件对膜片进行热定型，即可制得塑料薄膜。
S2、表面处理：对塑料薄膜进行电晕处理5s，高频交流电压为3000V/m2，电晕处理过程中按体积比1:0.5通入氢气和氨气，通气流量为0.10L/min，并加压至15Mpa，制得改性薄膜。
S3、涂料配制：将混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂按重量比1：0.2：0.01在120℃的条件下，以200r/min的转速混合后，制得抗菌涂料；
抗菌填料由石墨烯、银离子抗菌粉和草木灰按重量比1：0.3：0.1组成，草木灰优选为亚麻灼烧后的灰体；
混合溶胶由氨基树脂、环氧树脂和聚乙烯醇树脂按重量比1：1：0.1组成；
表面活性剂为硅烷偶联剂。
S4、涂料固化：先将抗菌涂料刮涂在改性薄膜表面，抗菌涂料的平均厚度为0.01mm,再将涂布有抗菌涂料的改性薄膜放入紫外光固化机中进行固化30min，其中紫外光功率为功率40w，紫外灯波长：300nm，固化完成，即可制得成品薄膜。
S5、裁切制袋：将成品薄膜每两片堆叠放置，放到塑料薄膜热封机中进行半封闭式三面热封，热封后冷却裁剪，即可制得塑料袋。
实施例2
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S1的具体步骤如下：将PET薄膜在140℃预热30min后，以2的拉伸倍率，120℃的拉伸温度，分步进行纵向拉伸和横向拉伸，再以80℃的条件对膜片进行热定型，即可制得塑料薄膜。
实施例3
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S1的具体步骤如下：将PET薄膜在150℃预热30min后，以5的拉伸倍率，130℃的拉伸温度，分步进行纵向拉伸和横向拉伸，再以100℃的条件对膜片进行热定型，即可制得塑料薄膜。
实施例4
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S1的具体步骤如下：将PET薄膜在160℃预热30min后，以8的拉伸倍率，140℃的拉伸温度，分步进行纵向拉伸和横向拉伸，再以120℃的条件对膜片进行热定型，即可制得塑料薄膜。
实施例5
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S1的具体步骤如下：将PET薄膜在170℃预热30min后，以10的拉伸倍率，150℃的拉伸温度，分步进行纵向拉伸和横向拉伸，再以140℃的条件对膜片进行热定型，即可制得塑料薄膜。
实施例6
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S2中电晕处理过程的高频交流电压为5000V/m2，处理时间为10s。
实施例7
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S2中电晕处理过程的高频交流电压为6500V/m2，处理时间为15s。
实施例8
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S2中电晕处理过程的高频交流电压为8000V/m2，处理时间为20s。
实施例9
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S2中电晕处理过程的高频交流电压为10000V/m2，处理时间为25s。
实施例10
一种塑料袋加工生产方法，与实施例7的不同之处在于，S2中通气流量为0.25L/min，氢气和氨气按体积比1:1通入,并加压至20Mpa。
实施例11
一种塑料袋加工生产方法，与实施例7的不同之处在于，S2中通气流量为0.50L/min，氢气和氨气按体积比1:2通入,并加压至25Mpa。
实施例12
一种塑料袋加工生产方法，与实施例7的不同之处在于，S2中通气流量为0.75L/min，氢气和氨气按体积比1:3通入,并加压至30Mpa。
实施例13
一种塑料袋加工生产方法，与实施例7的不同之处在于，S2中通气流量为0.90L/min，氢气和氨气按体积比1:3.5通入,并加压至35Mpa。
实施例14
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S3中混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂按重量比1：0.3：0.02混合。
实施例15
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S3中混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂按重量比1：0.4：0.03混合。
实施例16
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S3中混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂按重量比1：0.5：0.04混合。
实施例17
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S3中混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂按重量比1：0.6：0.05混合。
实施例18
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S3中抗菌填料为银离子抗菌粉。
实施例19
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S3中抗菌填料由石墨烯、银离子抗菌粉和草木灰按重量比1：0.5：0.2组成。
实施例20
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S3中抗菌填料由石墨烯、银离子抗菌粉和草木灰按重量比1：0.65：0.25组成。
实施例21
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S3中抗菌填料由石墨烯、银离子抗菌粉和草木灰按重量比1：0.8：0.3组成。
实施例22
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S3中抗菌填料由石墨烯、银离子抗菌粉和草木灰按重量比1：1：0.4组成。
实施例23
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S1中混合乳胶由氨基树脂、环氧树脂和聚乙烯醇树脂按重量比1：2：0.2组成。
实施例24
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S1中混合乳胶由氨基树脂、环氧树脂和聚乙烯醇树脂按重量比1：2.5：0.25组成。
实施例25
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S1中混合乳胶由氨基树脂、环氧树脂和聚乙烯醇树脂按重量比1：3：0.3组成。
实施例26
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S1中混合乳胶由氨基树脂、环氧树脂和聚乙烯醇树脂按重量比1：4：0.4组成。
实施例27
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S4中紫外光功率为功率60w，紫外灯波长：320nm。
实施例28
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S4中紫外光功率为功率80w，紫外灯波长：340nm。
实施例29
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S4中紫外光功率为功率100w，紫外灯波长：360nm。
实施例30
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，S4中紫外光功率为功率120w，紫外灯波长：380nm。
对比例
对比例1
一种塑料袋加工生产方法，与实施例1的不同之处在于，不包括抗菌涂料。
性能检测试验
检测方法
分别选取实施例1-30和对比例1中制得的塑料袋作为测试对象，将其裁切制成40mm*40mm的薄片试样，每个实施例或对比例均制得30片试样，其中10片作为对照组，10片用作金黄色葡萄球菌抗菌试验，10片用作大肠杆菌抗菌试验，分别测试每组的抗细菌率R(％)，取平均值记入表1。
抗细菌率计算公式如下：R(％)＝(B-C)/B×100式中：R-抗细菌率(％)；B-空白对照样品回收菌数(cfu/片)；C-抗菌塑料样品回收菌数(cfu/片)。
选择菌液浓度为7.5×105cfu/m的金黄色葡萄球菌稀释液和大肠杆菌稀释液作为试验用菌液，其中金黄色葡萄球菌的菌株号为ATCC 6538，大肠杆菌的菌株号为ATCC25922。具体检测步骤和检测标准参照GB 4789.2-2016《食品卫生微生物学检验菌落总数的测定》和QB/T2591-2003A《抗菌塑料抗菌性能试验方法和抗菌效果》。
表1性能检测结果
Figure BDA0003154941810000081
Figure BDA0003154941810000091
结合实施例1-5和对比例1并结合表1可以看出，实施例1-5中试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R均高于94.0％，大肠杆菌抗细菌率R均高于95.0％。
对比例1中不包括抗菌涂料，其金黄色葡萄球菌抗细菌率R仅为0.93％，大肠杆菌抗细菌率R仅为0.88％，即基本没有抗菌性能。
实施例3为最优实施例，试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R高达94.43％，大肠杆菌抗细菌率R高达95.60％。由此可见上述工艺条件下拉伸的PET薄膜，其抗菌涂料的附着性较好，不易在测试过程中发生脱落，继而保障了塑料袋抗菌性能的稳定性。
结合实施例1、实施例6-9并结合表1可以看出，实施例6-9中试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R均高于95.00％，大肠杆菌抗细菌率R均高于96.50％。
实施例7为最优实施例，试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R均高于95.85％，大肠杆菌抗细菌率R均高于97.04％。由此可见上述电压和处理时间，其对薄膜表面分子结构的改变较为显著，继而薄膜表面附着能力大幅提升，测试过程中的抗菌涂料其抗菌性能更为稳定。
结合实施例1、实施例10-13并结合表1可以看出，实施例10-13中试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R均高于95.5％，大肠杆菌抗细菌率R均高于96.5％。
实施例11为最优实施例，试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R高达96.43％，大肠杆菌抗细菌率R高达97.62％。由此可见当S2中通气流量为0.50L/min，氢气和氨气按体积比1:2通入,并加压至25Mpa时，其可在塑料薄膜表面接枝少量氨基，并通过氨基与混合乳胶的交联，增强抗菌涂料的附着性和稳定性，继而保障了抗菌涂料的抗菌性能。
结合实施例1、实施例14-17并结合表1可以看出，实施例14-17中试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R均高于96.0％，大肠杆菌抗细菌率R均高于97.0％。
实施例15为最优实施例，试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R高达97.95％，大肠杆菌抗细菌率R高达99.15％。由此可见当S3中混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂按重量比1：0.4：0.03混合时，其各组分间的结合效果最好，继而抗菌涂料在涂覆到塑料薄膜表面后，可赋予薄膜最为优异的抗菌性能。
结合实施例1、实施例18-22并结合表1可以看出，其中实施例19-22同时采用三种组分，其试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R均高于97.0％，大肠杆菌抗细菌率R均高于98.0％。
实施例20为最优实施例，试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R高达98.93％，大肠杆菌抗细菌率R高达99.78％。由此可见S3中抗菌填料由石墨烯、银离子抗菌粉和草木灰按重量比1：0.65：0.25组成时，三者协同效果最好，其抗菌性能显著提升，草木灰与石墨烯可作为复配载体，使得银离子等功能性组分可以充分结合分散至抗菌涂料中，且草木灰中含有的有机抗菌组分可与无机抗菌组分相复配促进。
结合实施例1、实施例23-26并结合表1可以看出，实施例23-26同中试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R均高于96.0％，大肠杆菌抗细菌率R均高于97.0％。
实施例24为最优实施例，试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R高达96.32％，大肠杆菌抗细菌率R高达97.51％。由此可见S1中混合乳胶由氨基树脂、环氧树脂和聚乙烯醇树脂按重量比1：2.5：0.25组成时，其与抗菌填料的结合效果最好，且能够通过各组分间的交联改性，保障了抗菌涂料的稳定附着。
结合实施例1、实施例27-30并结合表1可以看出，实施例27-30中试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R均高于95.0％，大肠杆菌抗细菌率R均高于96.0％。
实施例28为最优实施例，试样在测试过程中的金黄色葡萄球菌抗细菌率R高达95.84％，大肠杆菌抗细菌率R高达97.02％。由此可见S4中紫外光功率为功率80w，紫外灯波长：340nm时，其对抗菌涂料固化效果最好，且薄膜本身和抗菌涂料的结构不易被破坏，继而保障了塑料袋的抗菌性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种塑料袋加工生产方法，其特征在于，包括以下处理步骤：
S1、薄膜定型：将PET薄膜预热后，先分步进行纵向拉伸和横向拉伸，再对膜片进行热定型，即可制得塑料薄膜；
S2、表面处理：对塑料薄膜进行电晕处理，电晕处理过程中按体积比1:（1-3）通入氢气和氨气，并加压至20-30 Mpa，制得改性薄膜；
所述电晕处理过程中的高频交流电压为5000-8000V/m2，处理时间为10-20s；通气流量为0.25-0.75 L/min；
S3、涂料配制：将混合乳胶、抗菌填料与表面活性剂按重量比1：（0.3-0.5）：（0.02-0.04）加热混合后，制得抗菌涂料；
所述抗菌填料由石墨烯、银离子抗菌粉和草木灰按重量比1：（0.5-0.8）：（0.2-0.3）组成；
草木灰优选为亚麻灼烧后的灰体；
所述混合乳胶由氨基树脂、环氧树脂和聚乙烯醇树脂按重量比1：（2-3）：（0.2-0.3）组成；
S4、涂料固化：先将抗菌涂料刮涂在改性薄膜表面，再对涂布有抗菌涂料的改性薄膜进行紫外光固化，固化完成，即可制得成品薄膜；
S5、裁切制袋：将成品薄膜每两片堆叠放置，进行半封闭式三面热封，热封后冷却裁剪，制得塑料袋。
2.根据权利要求1所述的塑料袋加工生产方法,其特征在于，所述S1的具体步骤如下：将PET薄膜在140-160℃预热后，以2-8的拉伸倍率，120-140℃的拉伸温度，分步进行纵向拉伸和横向拉伸，再以80-120℃的条件对膜片进行热定型，即可制得塑料薄膜。
3.根据权利要求1所述的塑料袋加工生产方法,其特征在于，所述S4中紫外光功率为60-100w,紫外灯波长：320-360nm。
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