PL214152B1

PL214152B1 - Tektura o wlasciwosciach biobójczych i sposób otrzymywania tektury o wlasciwosciach biobójczych

Info

Publication number: PL214152B1
Application number: PL389158A
Authority: PL
Inventors: Jan Hupka; Adriana Zaleska; Franciszek Kozera; Bronisław Chlipała
Original assignee: Ekopak Plus Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Politechnika Gdanska
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2013-06-28
Also published as: DE102010041290B4; DE102010041290A1; PL389158A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest tektura o właściwościach biobójczych i sposób otrzymywania tektury o właściwościach biobójcznych do wytwarzania opakowań kartonowych wielowarstwowych.

Znane są sposoby wytwarzania materiałów o właściwościach antyseptycznych polegające na dodaniu do masy materiału środka impregnacyjnego zawierającego środek antyseptyczny lub pokryciu warstwy materiału powłoką zawierającą środek impregnacyjny zawierający środek antyseptyczny.

Z opisu patentowego JP8151037 znany jest sposób otrzymywania kartonów o właściwościach antybakteryjnych, w którym warstwę papieru pokrywa się mieszaniną impregnującą przygotowaną poprzez dodanie lub zdyspergowanie czynnika antybakteryjnego w postaci stałej do lepiszcza wykorzystanego do pokrycia materiału lub wprowadzonego do farby nakładanego na powierzchnię materiału. Czynnik antybakteryjny zawiera metale o właściwościach antybakteryjnych takie jak srebro, miedź, cynk, cyna oraz nośnik nieorganiczny taki jak zeolity, żel krzemionkowy, aktywny tlenek glinu oraz siarczan wapnia.

W znanych sposobach tekturę o właściwościach biobójczych otrzymuje się przez wytworzenie i naniesienie warstwy biobójczej na jej powierzchnię lub wprowadzenie czynnika antybakteryjnego do całej masy materiału.

Tektura o właściwościach biobójczych wykonana z warstw papieru charakteryzuje się według wynalazku tym, że posiada strefę biobójcząo grubości co najwyżej 3 mm zawierającą antybakteryjne składniki w postaci cząstek nanosrebra Ag° i/lub jony Cu⁺¹ i/lub jony Zn²⁺ i/lub jony Ti⁴⁺.

Sposób otrzymywania tektury o właściwościach biobójczych wykonanej z warstw papieru polegający na traktowaniu warstwy powierzchniowej preparatami zawierającymi jony metali charakteryzuje się według wynalazku tym, że warstwę powierzchniową traktuje się mikroemulsją typu woda w oleju. Fazę rozproszoną stanowi woda o wielkości kropel poniżej 20 nm w ilości do 5% wagowo preparatu zawierająca środek antybakteryjny w postaci jonów Ag⁺ i/lub jony Cu²⁺ i/lub jony Zn²⁺ i/lub jony Ti⁴⁺w ilości od 5 do 2500 mg/kg preparatu. Fazę ciągłą stanowi cykloheksan i/lub dodekan i/lub heptan i/lub dekan i/lub oktan w ilości co najmniej 95% wagowo preparatu. Mikroemulsją zawiera stabilizatory w ilości do 10% wagowo takie jak surfaktanty o HLB od 3 do 6 takie jak (bis-(2-etyloheksylo) sulfonobursztynian sodu i/lub eter p-1,1,3,3-tetrametylobutylofenylowo polietylenoglikolowy i/lub monooleinian sorbitanu, i/lub monostearynian sorbitanu i/lub kosurfaktanty takie jak izo-propanol, i/lub heksanol i/lub n-butanol i/lub n-oktanol. Proces otrzymania mikroemulsji prowadzi się przy ścinaniu z prędkością co najmniej 800 s'¹. Mikroemulsję nanosi się równomiernie na powierzchnię tektury aż zawartość środka antybakteryjnego wyniesie co najmniej 30 mg/m². Korzystnie tekturę naświetla się promieniami UV-Vis i/lub ogrzewa do temperatury 80°C i/lub dodaje się preparat redukujący.

Sposób w odmianie wynalazku charakteryzuje się tym, że preparatem redukującym jest mikroemulsja zawierająca wodę korzystnie o wielkości kropel < 10 nm, borowodorek glinu i/lub kwas cytrynowy i/lub hydrazynę i/lub aldehyd benzoesowy i/lub cykloheksan i/lub dodekan i/lub heptan oraz eter p-1,1,3,3-tetrametylobutylofenylowo polietylenoglikolowy i/lub monooleinian sorbitanu.

W innej odmianie wynalazku sposób otrzymywania tektury o właściwościach biobójczych wykonanej z warstw papieru polegający na traktowaniu warstwy powierzchniowej preparatami zawierającymi jony metali charakteryzuje się tym, że warstwę powierzchniową traktuje się mikroemulsją typu olej w wodzie. Fazę rozproszoną stanowi do 5% wagowo preparatu faza olejowa o wielkości kropel poniżej 20 nm zawierająca cykloheksan i/lub dodekan i/lub heptan i/lub dekan i/lub oktan i zawierająca środek antybakteryjny w postaci jonów Ag⁺ i/lub jony Cu²⁺ i/lub jony Zn²⁺ i/lub jony Ti⁴⁺ w ilości od 5 do 2500 mg/kg preparatu. Fazę ciągłą stanowi woda w ilości co najmniej 95% wagowo preparatu. Mikroemulsja zawiera stabilizatory lub mieszaninę stabilizatorów o HLB od 8 do 12 w ilości do 10% wagowo takie jak monooleinian polioksyetylenosorbitolu, eter monolaurynowy glikolu polioksyetylenowego, i/lub bromek cetylo-trimetyloamoniowy, i/lub dodecylosiarczan sodu, przy czym proces otrzymania mikroemulsji prowadzi się przy ścinaniu z prędkością co najmniej 800 s'¹. Mikroemulsję nanosi się równomiernie na powierzchnię tektury aż zawartość środka antybakteryjnego wyniesie co najmniej 30 mg/m². Korzystnie tekturę naświetla się promieniami UV-Vis i/lub ogrzewa do temperatury 80°C i/lub dodaje się preparat redukujący.

W wariancie realizacji sposobu według wynalazku preparatem redukującym jest mikroemulsja zawierająca wodę korzystnie o wielkości kropel < 10 nm, borowodorek glinu i/lub kwas cytrynowy i/lub hydrazynę i/lub aldehyd benzoesowy i/lub cykloheksan i/lub dodekan i/lub heptan oraz eter p-1,1,3,3-tetrametylobutylofenylowo polietylenoglikolowy i/lub monooleinian sorbitanu.

PL214 152 Β1

Dzięki wykorzystaniu wynalazku tektura uzyskuje właściwości bakteriobójcze i grzybobójcze, a także właściwości przeciwwodorowe i nie ulegają przebarwieniom.

Wynalazek przedstawiony jest bliżej w przykładach wykonania.

P rzy kład I

Papier na podkład o gramaturze 120 m²/g, fluting o gramaturze 110 m²/g oraz warstwa pokryciowa nie zadrukowana lub zadrukowana o gramaturze 200 m²/g i szerokości wstęgi 1200 mm dostarczane są do ciągu technologicznego składającego się z tekturnicy i kaszerownicy.

Nanocząsteczki są wprowadzane w ten sposób, że na jedną z powierzchni - podkładu służącą do wytworzenia tektury wielowarstwowej nanoszona jest mikroemulsja zawierająca prekursory nanocząstek metali. Transparentną stabilną mikroemulsję otrzymano poprzez dodanie do 350 ml roztworu 0,05M eteru p-1,1,3,3-tetrametylobutylofenylowo polietylenoglikolowego w cykloheksanie oraz 0,01 M 1-heksanolu 1,44 ml wodnego roztworu cytrynianu srebra o stężeniu 0,5M, a następnie poddanie ścinaniu z prędkością 1600 s'¹ przez 5 sekund. Mikroemulsję nakłada się na powierzchnię podkładu przez rozpylanie. Rozpylanie prowadzi się w komorze nasyconej parami fazy rozpraszającej. Mikroemulsja jest transportowana w głąb materiału poprzez układ pustych przestrzeni wynikających z jego porowatości z prędkością liniową 0,5 mm/s. Powierzchnię podkładu poddaną działaniu mikroemulsji naświetla się po stronie wnikania mikroemulsji promieniowaniem UV z zakresu 320 do 380 nm celem zainicjowania redukcji Ag⁺ do Ag°. Rozpylanie pozwala na kontrolę ilości nanoszonej mikroemulsji i tym samym kontrolę grubości strefy biobójczej.

Tak przygotowany podkład jest łączony z flutingiem przez sklejenie klejem skrobiowym podkładu i flutingu w tekturnicy na podgrzanych walcach o temperaturze 180°C. Klej skrobiowy spaja podkład z flutingiem. Pod wpływem temperatury warstwa flutingu formowana jest w falę rodzaju B. Powstaje w ten sposób tektura 2 warstwowa, która jest kierowana na maszynę kaszerującą, gdzie naklejana jest trzecia warstwa papieru, tzw. pokrycie, która może być zadrukowana. W efekcie powstaje tektura trzywarstwowa składająca się z gładkiego podkładu ze strefą biobójczą (warstwa wewnętrzna), warstwy sfalowanego flutingu (warstwa środkowa) oraz gładkiej warstwy pokrycia (warstwa zewnętrzna). Na kaszerownicy następuje rozcięcie wstęgi na arkusze o długości 1400 mm. Tak otrzymana tektura trójwarstwowa jest kierowana do urządzenia wykrawającego - bobst. Wykrojenie polega na wycięciu z arkusza kształtu pudła. Tak wycięte pudła kierowane są do sezonowania, klejenia i konfekcjonowania.

Badania mikrobiologiczne wykazały zahamowanie wzrostu bakterii Candida albicans, Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli oraz Staphylococcus aureus na powierzchni tektury o gramaturze 430 g/m² zawierającej 50 mg Ag/m² tektury.

P rzy kład II

Papier na podkład o gramaturze 140 m²/g, fluting o gramaturze 120 m²/g oraz warstwa pokryciowa nie zadrukowana lub zadrukowana o gramaturze 180 m²/g i szerokości wstęgi 1200 mm dostarczane są do ciągu technologicznego składającego się z tekturnicy i kaszerownicy.

Nanocząsteczki są wprowadzane w ten sposób, że na jedną z powierzchni - podkładu służącą do wytworzenia tektury wielowarstwowej nanoszona jest mikroemulsja(1) zawierająca prekursory nanocząstek metali. Transparentną stabilną mikroemulsję(l) typu woda w oleju otrzymano poprzez dodanie do 1 dm³ roztworu 0,2M bis-(2-etyloheksylo) sulfonobursztynianu sodu i 0,01 M izopropanolu w heptanie 5 ml wodnego roztworu 1 M azotanu srebra i 2M azotanu miedzi II i poddanie ścinaniu z prędkością 1000 s'¹ przez 3 sekundy. Mikroemulsję nakłada się na powierzchnię podkładu przez rozpylanie. Mikroemulsja jest transportowana w głąb materiału poprzez układ pustych przestrzeni wynikających z porowatości materiału z prędkością liniową 1 mm/s. Następnie sporządza się mikroemulsję(2). Do 1000 ml roztworu 0,2M bis-(2-etyloheksylo) sulfonobursztynianu sodu w heptanie dodaje się 5 ml wodnego roztworu borowodorku sodu o stężeniu 3M i poddaje się ścinaniu z prędkością 1000 s'¹przez 3 sekundy. Otrzymuje się w ten sposób transparentną stabilną mikroemulsję typu woda w oleju o właściwościach redukujących. Na powierzchnię podkładu poddaną działaniu mikroemulsji(1) rozpyla się mikroemulsję(2). W wyniku reakcji pomiędzy jonami srebra i miedzi z mikroemulsji(l) a reduktorem z drugiej mikroemulsji(2) następuje osadzenie cząstek srebra i miedzi metalicznej oraz Cu₂O o rozmiarach poniżej 20 nm w układzie pustych przestrzeni wynikających z porowatości materiału. Rozpylanie pozwala na kontrolę ilości nanoszonych mikroemulsji i tym samym kontrolę grubości strefy biobójczej.

Tak przygotowany podkład jest łączony z flutingiem przez łączenie klejem skrobiowym podkładu i flutingu w tekturnicy na podgrzanych walcach o temperaturze 180°C. Klej skrobiowy spaja podkład z flutingiem. Powstaje w ten sposób tektura 2 warstwowa, która jest kierowana na maszynę kaszerującą gdzie naklejana jest trzecia warstwa papieru, tzw. pokrycie, która może być zadrukowana. Pod

PL214 152 Β1 wpływem temperatury warstwa flutingu formowana jest w falę rodzaju B. Powstaje w ten sposób tektura 2. warstwowa, która jest kierowana na maszynę kaszerującą gdzie naklejana jest trzecia warstwa papieru, tzw. pokrycie, która może być zadrukowana. W efekcie powstaje tektura trzywarstwowa składająca się z gładkiego podkładu ze strefą biobójczą (warstwa wewnętrzna), warstwy sfalowanego flutingu (warstwa środkowa) oraz gładkiej warstwy pokrycia (warstwa zewnętrzna). Na kaszerownicy następuje rozcięcie wstęgi na arkusze o długości 1400 mm. Tak otrzymana tektura trójwarstwowa jest kierowana do urządzenia wykrawającego - bobst. Wykrojenie polega na wycięciu z arkusza kształtu pudła. Tak wycięte pudła kierowane są do sezonowania, klejenia i konfekcjonowania.

Badania mikrobiologiczne wykazały zahamowanie wzrostu bakterii Candida albicans, Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli oraz Staphylococcus aureus na powierzchni tektury o gramaturze 440 g/m² zawierającej 50 mg Ag/m² oraz 10 mgCu/m² oraz 25 mgCu₂O/m² tektury.

Przykład III

Papier na podkład o gramaturze 140 m²/g-140, fluting o gramaturze 120 m²/g oraz warstwa pokryciowa nie zadrukowana lub zadrukowana o gramaturze 200 m²/g i szerokości wstęgi 1200 mm dostarczane są do ciągu technologicznego składającego się z tekturnicy i kaszerownicy. Nanocząsteczki są wprowadzane w ten sposób, że na jedną z powierzchni - podkładu służącą do wytworzenia tektury wielowarstwowej nanoszona jest mikroemulsja zawierająca nanocząstki metalu. Transparentną stabilną mikroemulsję typu woda w oleju otrzymano poprzez dodanie do 350 ml roztworu 0,05M Triton Χ-100 w cykloheksanie oraz 0,01 M 1 -heksanolu 1,44 ml wodnego roztworu azotanu srebra o stężeniu 0,5M i poddanie ścinaniu z prędkością 1600 s'¹ przez 5 sekund. Otrzymaną mikroemulsję nakładano na powierzchnię podkładu poprzez zwilżanie powierzchni za pomocą obracającego się walca zanurzonego w mikroemulsji. Mikroemulsja była transportowana w głąb materiału poprzez układ pustych przestrzeni wynikających z porowatości materiału z prędkością liniową 0,5 mm/s. Powierzchnia pokrycia poddana działaniu mikroemulsji była naświetlana po stronie wnikania mikroemulsji promieniowaniem UV z zakresu 320 do 380 nm celem zainicjowania redukcji Ag⁺ do Ag°. Zwilżanie powierzchni z pomocą obracającego się walca pozwoliło na kontrolę ilości nanoszonej mikroemulsji i tym samym kontrolę grubości strefy biobójczej.

Tak przygotowany podkład jest łączony z flutingiem przez łączenie klejem skrobiowym podkładu i flutingu w tekturnicy na podgrzanych walcach o temperaturze 180°C. Klej skrobiowy spaja podkład z flutingiem. Powstaje w ten sposób tektura 2. warstwowa, która jest kierowana na maszynę kaszerującą gdzie naklejana jest trzecia warstwa papieru, tzw. pokrycie, która może być zadrukowana. Pod wpływem temperatury warstwa flutingu formowana jest w falę rodzaju B. Powstaje w ten sposób tektura 2. warstwowa, która jest kierowana na maszynę kaszerującą gdzie naklejana jest trzecia warstwa papieru, tzw. pokrycie, która może być zadrukowana. W efekcie powstaje tektura trzywarstwowa składająca się z gładkiego podkładu ze strefą biobójczą (warstwa wewnętrzna), warstwy sfalowanego flutingu (warstwa środkowa) oraz gładkiej warstwy pokrycia (warstwa zewnętrzna). Na kaszerownicy następuje rozcięcie wstęgi na arkusze o długości 1400 mm. Tak otrzymana tektura trójwarstwowa jest kierowana do urządzenia wykrawającego - bobst. Wykrojenie polega na wycięciu z arkusza kształtu pudła. Tak wycięte pudła kierowane są do sezonowania, klejenia i konfekcjonowania.

Badania mikrobiologiczne wykazały zahamowanie wzrostu bakterii Candida albicans, Saccharomyces cerevisiae, Escherichia coli oraz Staphylococcus aureus na powierzchni tektury o gramaturze 460 g/m² zawierającej 50 mg Ag/m² tektury.

Claims

1. Tektura o właściwościach biobójczych wykonana z warstw papieru, znamienna tym, że posiada strefę biobójczą o grubości co najwyżej 3 mm zawierającą antybakteryjne składniki w postaci cząstek nanosrebra Ag° i/lub jony Cu i/lub jonów Cu⁺¹ i/lub jonów Zn²⁺ i/lub jonów Ti⁴⁺.

2. Sposób otrzymywania tektury o właściwościach biobójczych wykonanej z warstw papieru polegający na traktowaniu warstwy powierzchniowej preparatami zawierającymi jony metali, znamienny tym, że warstwę powierzchniową traktuje się mikroemulsją typu woda w oleju, której fazę rozproszoną stanowi woda o wielkości kropel poniżej 20 nm w ilości do 5% wagowo preparatu zawierająca środek antybakteryjny w postaci jonów Ag⁺ i/lub jony Cu²⁺ i/lub jony Zn²⁺ i/lub jony Ti⁴⁺w ilości od 5 do 2500 mg/kg preparatu, a fazę ciągłą stanowi cykloheksan i/lub dodekan i/lub heptan i/lub dekan i/lub oktan w ilości co najmniej 95% wagowo preparatu, przy czym mikroemulsja zawiera

PL214 152 Β1 stabilizatory w ilości do 10% wagowo takie jak surfaktanty o HLB od 3 do 6 takie jak (bis-(2-etyloheksylojsulfonobursztynian sodu i/lub eter p-1,1,3,3-tetrametylobutylofenylowo polietylenoglikolowy i/lub monooleinian sorbitanu, i/lub monostearynian sorbitanu i/lub kosurfaktanty takie jak izo-propanol, i/lub heksanol i/lub n-butanol i/lub n-oktanol, przy czym proces otrzymania mikroemulsji prowadzi się przy ścinaniu z prędkością co najmniej 800 s'¹, po czym mikroemulsję nanosi się równomiernie na powierzchnię tektury aż zawartość środka antybakteryjnego wyniesie co najmniej 30 mg/m², po czym korzystnie tekturę naświetla się promieniami UV-Vis i/lub ogrzewa do temperatury 80°C i/lub dodaje się preparat redukujący.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że preparatem redukującym jest mikroemulsja zawierająca wodę korzystnie o wielkości kropel < 10 nm, borowodorek glinu i/lub kwas cytrynowy i/lub hydrazynę i/lub aldehyd benzoesowy i/lub cykloheksan i/lub dodekan i/lub heptan oraz eter p-1,1,3,3-tetrametylobutylofenylowo polietylenoglikolowy i/lub monooleinian sorbitanu.

4. Sposób otrzymywania tektury o właściwościach biobójczych wykonanej z warstw papieru polegający na traktowaniu warstwy powierzchniowej preparatami zawierającymi jony metali, znamienny tym, że warstwę powierzchniową traktuje się mikroemulsjątypu olej w wodzie, której fazę rozproszoną stanowi do 5% wagowo preparatu faza olejowa o wielkości kropel poniżej 20 nm zawierająca cykloheksan i/lub dodekan i/lub heptan i/lub dekan i/lub oktan i zawierająca środek antybakteryjny w postaci jonów Ag⁺ i/lub jony Cu²⁺ i/lub jony Zn²⁺ i/lub jony Ti⁴⁺ w ilości od 5 do 2500 mg/kg preparatu, a fazę ciągłą stanowi woda w ilości co najmniej 95% wagowo preparatu, przy czym mikroemulsja zawiera stabilizatory lub mieszaninę stabilizatorów o HLB od 8 do 12 w ilości do 10% wagowo takie jak monooleinian polioksyetylenosorbitolu, eter monolaurynowy glikolu polioksyetylenowego, i/lub bromek cetylo-trimetyloamoniowy, i/lub dodecylosiarczan sodu, przy czym proces otrzymania mikroemulsji prowadzi się przy ścinaniu z prędkością co najmniej 800 s'¹, po czym mikroemulsję nanosi się równomiernie na powierzchnię tektury aż zawartość środka antybakteryjnego wyniesie co najmniej 30 mg/m², po czym korzystnie tekturę naświetla się promieniami UV-Vis i/lub ogrzewa do temperatury 80°C i/lub dodaje się preparat redukujący.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że preparatem redukującym jest mikroemulsja zawierająca wodę korzystnie o wielkości kropel < 10 nm, borowodorek glinu i/lub kwas cytrynowy i/lub hydrazynę i/lub aldehyd benzoesowy i/lub cykloheksan i/lub dodekan i/lub heptan oraz eter p-1,1,3,3-tetrametylobutylofenylowo polietylenoglikolowy i/lub monooleinian sorbitanu.