一种用于射频标签天线的环保纸基材料及制作方法与流程

1.本发明属于电子类rfid(射频设别)标签技术领域，特别涉及于一种标签天线的基材。


背景技术：

2.现有大批量生产的电子标签使用pet基材，pet在自然界中几乎无法自然降解，而且很难收集起来集中处理，造成环境污染。甚至进入海洋后易被海洋生物误食引起死亡。
3.为了解决上述问题有些公司尝试对纸张进行改性使纸张防水适合蚀刻工艺，对纸张改性时使用了人工合成的树脂对纸进行涂布、浸润，烘干后在纸表面形成防水膜，从而保护纸张可以经受住蚀刻、脱墨、清洗等湿法工序。但这样处理后的纸张已经塑化，影响了纸张在自然环境中的降解，本质上没有真正解决电子标签对环境污染的问题。


技术实现要素：

4.本发明主要解决的技术问题是提供一种用于射频标签天线的环保纸基材料，纸张在防水改性处理时使用了天然蛋白替代人工合成树脂，对纸进行浸润、辊涂或喷淋，然后烘干蒸发溶剂使蛋白质固化或变性，纸改性后不仅耐水，而且容易在自然环境中降解，同时这种蛋白质可以被微生物分解，这样处理的纸张即使被动物食用后也不会对动物造成危害。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
6.本发明提供一种用于射频标签天线的环保纸基材料，所述纸基材料为纸张吸附天然蛋白质而制成的纸基材料；
7.所述天然蛋白质为醇溶性蛋白质或酯溶性蛋白质；
8.或者为水溶性蛋白质，且该水溶性蛋白质经加热或加无机盐能够变性为不溶于水的蛋白质。
9.进一步地说，所述纸张为铜版纸、轻涂纸、格拉辛纸、牛皮纸、道林纸或胶版纸。
10.进一步地说，所述醇溶性蛋白质选自玉米醇溶蛋白、醇溶谷蛋白、椰子醇溶蛋白和麦醇溶蛋白中的至少一种；
11.所述水溶性蛋白质选自卵蛋白和豆类蛋白中的至少一种。
12.本发明还提供了一种所述的用于射频标签天线的环保纸基材料的制作方法，包括如下步骤：
13.步骤一、配置蛋白质溶液，将蛋白质与溶剂配置成蛋白质溶液，；
14.步骤二、将纸张吸附步骤一中制备的蛋白质溶液；
15.步骤三、将步骤二中吸附蛋白质溶液的纸张进行烘干，直至溶剂蒸发，蛋白质固化或变性。
16.进一步地说，步骤一中，当蛋白质溶液为醇溶性蛋白质溶液时，使用体积浓度80-92％的乙醇时，蛋白质溶液中醇溶性蛋白质的体积浓度为50-70％；
17.当蛋白质溶液为水溶性蛋白溶液时，溶剂为纯净水，水溶性蛋白溶液中水溶性蛋
白质的重量占比为50-80％。
18.进一步地说，当蛋白质为醇溶性蛋白质时，所述溶剂为乙醇、丙酮、丙醇和异丙醇中的至少一种；
19.当蛋白质为水溶性蛋白质时，所述溶剂为纯净水。
20.进一步地说，步骤二中的吸附具体为浸润、辊涂或喷淋。
21.进一步地说，当步骤一中的蛋白质溶液为醇溶性蛋白质溶液或酯溶性蛋白质溶液时，步骤三中的烘干包括烘道烘干和烘箱烘干，其具体过程为：
22.其中，烘道烘干采用三段烘干方式：
23.第一段：温度为40-60℃，时间为3～9秒、纸张的行走速度为20～60米 /分钟，热风风速0.2～1米/秒；
24.第二段：温度为50-70℃，时间为3～9秒、纸张的行走速度为20～60米 /分钟，热风风速0.2～1米/秒；
25.第三段：温度为60-80℃，时间为3～9秒、纸张的行走速度为20～60米/分钟，热风风速0.2～1米/秒。
26.烘箱烘干具体为：吸附蛋白质的纸经过烘道烘干收卷后，成卷放入烘箱内在50℃下进一步烘干20-28小时。
27.进一步地说，所述制作方法还包括步骤四：在步骤三的溶剂蒸发的过程中使用回收装置将蒸发的溶剂进行回收。
28.进一步地说，步骤一中的蛋白质溶液中还包括用于蛋白质成膜和改性的可降解添加剂，所述可降解添加剂为柠檬酸、聚甘油脂肪酸酯、硬脂酸和乳化剂中的至少一种。
29.本发明的有益效果是：
30.本发明采用了对液体溶液有吸附性并且可自然降解的纸张(或纸卷)，将天然蛋白质用相应的溶剂配置成溶液，溶液的蛋白质浓度按照实际的使用效果调整，纸卷放卷时通过浸润、辊涂或喷淋的方式将配置好的蛋白质溶液涂布到纸张或纸卷上使纸吸收或吸附溶液，经过烘道使涂布在纸上的溶液中的溶剂蒸发，溶液中的蛋白质凝固或变性，因为所用的蛋白质不溶于水，所以吸附干燥后的纸张被改性成一种耐水、防水的纸，经收卷后这种改性纸可用于rfid标签天线的湿法生产工艺；由于纸张上吸附的蛋白质是纯天然的无毒无害的可用于食品的蛋白质，可以自然降解，也可以通过微生物降解，即使被动物食用也不会对动物造成危害，可以解决现有一部分蚀刻天线厂家用人造树脂涂布纸张带来的难降解问题。
31.具有以下优点：
32.(1)纸基材料可以在自然环境中完全降解为对环境无害的物质；
33.(2)可以通过自然环境中的微生物降解；
34.(3)即使被动物误食天线基材也可以在动物体内微生物的作用下完全分解；
35.(4)大量使用，即使不回收也不会造成环境污染；
36.(5)可以使用电子标签行业现成的设备和工艺生产，无需大量技术研发，无需定制专用设备。
37.(6)所使用的溶剂在烘干过程中容易蒸发、不残留，使蛋白质更易干燥固化；
38.(7)蒸发的溶剂使用回收装置进行回收再利用，避免大量voc直接排入大气环境中；
39.(8)经过改性后的纸卷直接替换传统蚀刻天线的pet薄膜基材。
40.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
41.以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
42.实施例：一种用于射频标签天线的环保纸基材料，所述纸基材料为纸张吸附天然蛋白质而制成的纸基材料；
43.所述天然蛋白质为醇溶性蛋白质或酯溶性蛋白质；
44.或者为水溶性蛋白质，且该水溶性蛋白质经加热或加无机盐能够变性为不溶于水的蛋白质。
45.所述纸张为铜版纸、轻涂纸、格拉辛纸、牛皮纸、道林纸或胶版纸，但不限于此，其它可降解纸张也可以。
46.所述醇溶性蛋白质选自玉米醇溶蛋白、醇溶谷蛋白、椰子醇溶蛋白和麦醇溶蛋白中的至少一种；
47.所述水溶性蛋白质选自卵蛋白和豆类蛋白中的至少一种；但不限于此，也可以为其它类型的天然可降解的蛋白质。
48.一种所述的用于射频标签天线的环保纸基材料的制作方法，包括如下步骤：
49.步骤一、配置蛋白质溶液，将蛋白质与溶剂配置成蛋白质溶液，；
50.步骤二、将纸张吸附步骤一中制备的蛋白质溶液；
51.步骤三、将步骤二中吸附蛋白质溶液的纸张进行烘干，直至溶剂蒸发，蛋白质固化或变性。
52.步骤一中，当蛋白质溶液为醇溶性蛋白质溶液时，使用体积浓度80-92％的乙醇时，蛋白质溶液中醇溶性蛋白质的体积浓度为50-70％；但不限于此，比如，较佳的是，当使用体积浓度92％的乙醇时，蛋白质溶液中醇溶性蛋白质的体积浓度约65％；
53.当蛋白质溶液为水溶性蛋白溶液时，溶剂为纯净水，水溶性蛋白溶液中水溶性蛋白质的重量占比为50-80％。
54.当蛋白质为醇溶性蛋白质时，所述溶剂为乙醇、丙酮、丙醇和异丙醇中的至少一种；
55.当蛋白质为水溶性蛋白质时，所述溶剂为纯净水。
56.步骤一中的蛋白质溶液中还包括用于蛋白质成膜和改性的可降解添加剂，所述可降解添加剂为柠檬酸、聚甘油脂肪酸酯、硬脂酸和乳化剂中的至少一种，但不限于此。
57.比如：如柠檬酸体积占比3～10％、聚甘油脂肪酸酯体积占比3～7％和硬脂酸体积占比3～7％。
58.步骤二中的吸附具体为浸润、辊涂或喷淋，但不限于此。
59.浸润、辊涂和喷淋三种方式的过程控制参数；
60.采用浸润方式：将在纸卷货纸张放卷过程中浸泡入蛋白质溶液中，比如浸泡时间1
～5秒、温度为常温，但不限于此；
61.采用辊涂方式：在纸卷放卷过程中用涂布辊在纸上涂蛋白质溶液，比如 20～60米/分钟、压力0.2～0.4mpa；
62.采用喷淋方式：在纸卷放卷过程中在纸上喷淋蛋白质溶液，比如雾化喷淋，速度15-25l/分钟、喷淋时间2～5秒。
63.当步骤一中的蛋白质溶液为醇溶性蛋白质溶液或酯溶性蛋白质溶液时，步骤三中的烘干包括烘道烘干和烘箱烘干，其具体过程为：
64.其中，烘道烘干采用三段烘干方式：
65.第一段：温度为40-60℃，时间为3～9秒、纸张的行走速度为20～60米 /分钟，热风风速0.2～1米/秒；
66.第二段：温度为50-70℃，时间为3～9秒、纸张的行走速度为20～60米/分钟，热风风速0.2～1米/秒；
67.第三段：温度为60-80℃，时间为3～9秒、纸张的行走速度为20～60米 /分钟，热风风速0.2～1米/秒。
68.烘箱烘干具体为：吸附蛋白质的纸经过烘道烘干收卷后，成卷放入烘箱内在50℃下进一步烘干20-28小时。
69.(比如，三段的烘干温度分别为60℃、70℃和80℃，时间分别为4秒、 4秒和4秒，纸张的行走速度分别为45米/分钟，热风风速分别为0.6米/秒；
70.烘箱烘干具体为：吸附蛋白质的纸经过烘道烘干收卷后，成卷放入烘箱内在50℃下进一步烘干24小时。)
71.若选用水溶性蛋白质时烘干温度根据该蛋白质的变性温度来选择。
72.所述制作方法还包括步骤四：在步骤三的溶剂蒸发的过程中使用回收装置将蒸发的溶剂进行回收。
73.实施例1：一种所述的用于射频标签天线的环保纸基材料的制作方法，包括如下步骤：
74.步骤一、配置玉米醇溶蛋白溶液，将玉米醇溶蛋白与溶剂配置成蛋白质溶液；
75.具体为：当使用体积浓度80-92％的乙醇时蛋白质溶液中蛋白质的体积浓度约50-70％，但不限于此，比如，较佳的是，当使用体积浓度92％的乙醇时，蛋白质溶液中蛋白质的体积浓度约65％；
76.步骤一中的蛋白质溶液中还可包括以下成分：柠檬酸体积占比10％、聚甘油脂肪酸酯体积占比3％和硬脂酸体积占比7％；
77.步骤二、将纸张浸润步骤一中制备的蛋白质溶液；
78.所述纸张为铜版纸；
79.具体为：将在纸卷货纸张放卷过程中浸泡入蛋白质溶液中，比如浸泡时间1～5秒、温度为常温，但不限于此；
80.步骤三、将步骤二中吸附蛋白质溶液的纸张进行烘干，直至溶剂蒸发，蛋白质固化；
81.其中烘干包括烘道烘干和烘箱烘干，其具体过程为：烘道烘干采用三段烘干方式，具体为：三段的烘干温度分别为60℃、70℃和80℃，时间分别为4秒、4秒和4秒，纸张的行走
速度分别为45米/分钟，热风风速分别为0.6 米/秒；
82.烘箱烘干具体为：吸附蛋白质的纸经过烘道烘干收卷后，成卷放入烘箱内在50℃下进一步烘干20小时。
83.实施例2：一种所述的用于射频标签天线的环保纸基材料的制作方法，包括如下步骤：
84.步骤一、配置醇溶谷蛋白溶液，将醇溶谷蛋白与溶剂配置成蛋白质溶液；
85.具体为：当使用体积浓度80-92％的乙醇时，蛋白质溶液中蛋白质的体积浓度约50-70％，但不限于此，比如，较佳的是，当使用体积浓度90％的乙醇时，蛋白质溶液中蛋白质的体积浓度约65％；
86.步骤一中的蛋白质溶液中还可包括以下成分：柠檬酸体积占比3％、聚甘油脂肪酸酯体积占比7％和硬脂酸体积占比3％；
87.步骤二、将纸张辊涂步骤一中制备的蛋白质溶液；
88.所述纸张为格拉辛纸；
89.具体为：在纸卷放卷过程中用涂布辊在纸上涂蛋白质溶液，比如20～60 米/分钟、压力0.2～0.4mpa；
90.步骤三、将步骤二中吸附蛋白质溶液的纸张进行烘干，直至溶剂蒸发，蛋白质固化；
91.其中烘干包括烘道烘干和烘箱烘干，其具体过程为：烘道烘干采用三段烘干方式，具体为：三段的烘干温度分别为40℃、50℃和60℃，时间分别为 3秒、3秒和9秒，纸张的行走速度分别为20米/分钟，热风风速分别为0.2 米/秒；
92.烘箱烘干具体为：吸附蛋白质的纸经过烘道烘干收卷后，成卷放入烘箱内在50℃下进一步烘干28小时；
93.步骤四、在步骤三的溶剂蒸发的过程中使用回收装置将蒸发的溶剂进行回收。
94.实施例3：一种所述的用于射频标签天线的环保纸基材料的制作方法，包括如下步骤：
95.步骤一、配置椰子醇溶蛋白溶液，将椰子醇溶蛋白与溶剂配置成蛋白质溶液；
96.具体为：当使用体积浓度80-92％的乙醇时，蛋白质溶液中蛋白质的体积浓度约50-70％，但不限于此，比如，较佳的是，当使用体积浓度90％的乙醇时，蛋白质溶液中蛋白质的体积浓度约65％；
97.步骤一中的蛋白质溶液中还可包括以下成分：柠檬酸体积占比5％、聚甘油脂肪酸酯体积占比5％和硬脂酸体积占比5％；
98.步骤二、将纸张喷淋步骤一中制备的蛋白质溶液；
99.所述纸张为牛皮纸；
100.具体为：在纸卷放卷过程中在纸上喷淋蛋白质溶液，比如雾化喷淋，速度3～10l/分钟、喷淋时间2～5秒；
101.步骤三、将步骤二中吸附蛋白质溶液的纸张进行烘干，直至溶剂蒸发，蛋白质固化；
102.其中烘干包括烘道烘干和烘箱烘干，其具体过程为：烘道烘干采用三段烘干方式，具体为：三段的烘干温度分别为55℃、65℃和75℃，时间分别为 9秒、9秒和3秒，纸张的行走
速度分别为60米/分钟，热风风速分别为1米 /秒；
103.烘箱烘干具体为：吸附蛋白质的纸经过烘道烘干收卷后，成卷放入烘箱内在50℃下进一步烘干24小时；
104.步骤四、在步骤三的溶剂蒸发的过程中使用回收装置将蒸发的溶剂进行回收。
105.实施例4：一种所述的用于射频标签天线的环保纸基材料的制作方法，包括如下步骤：
106.步骤一、配置麦醇溶蛋白溶液，将麦醇溶蛋白与溶剂配置成蛋白质溶液；
107.具体为：当使用体积浓度80-92％的乙醇时，蛋白质溶液中蛋白质的体积浓度约50-70％，但不限于此，比如，较佳的是，当使用体积浓度92％的乙醇时，蛋白质溶液中蛋白质的体积浓度约65％；
108.步骤二、将纸张喷淋步骤一中制备的蛋白质溶液；
109.所述纸张为道林纸或胶版纸；
110.具体为：在纸卷放卷过程中在纸上喷淋蛋白质溶液，比如雾化喷淋，速度20l/分钟、喷淋时间4秒；
111.步骤三、将步骤二中吸附蛋白质溶液的纸张进行烘干，直至溶剂蒸发，蛋白质固化；
112.其中烘干包括烘道烘干和烘箱烘干，其具体过程为：烘道烘干采用三段烘干方式，具体为：三段的烘干温度分别为48℃、58℃和68℃，时间分别为 5秒、6秒和7秒，纸张的行走速度分别为40米/分钟，热风风速分别为0.8 米/秒；
113.烘箱烘干具体为：吸附蛋白质的纸经过烘道烘干收卷后，成卷放入烘箱内在50℃下进一步烘干22小时；
114.步骤四、在步骤三的溶剂蒸发的过程中使用回收装置将蒸发的溶剂进行回收。
115.实施例5：一种所述的用于射频标签天线的环保纸基材料的制作方法，包括如下步骤：
116.步骤一、配置卵蛋白溶液，将卵蛋白与溶剂配置成蛋白质溶液；
117.具体为：溶剂为纯净水，水溶性蛋白溶液中水溶性蛋白质的重量占比为 50％；
118.步骤二、将纸张喷淋步骤一中制备的蛋白质溶液；
119.所述纸张为道林纸或胶版纸；
120.具体为：在纸卷放卷过程中在纸上喷淋蛋白质溶液，比如雾化喷淋，速度20l/分钟、喷淋时间4秒；
121.步骤三、将步骤二中吸附蛋白质溶液的纸张进行烘干，直至溶剂蒸发，蛋白质变性；烘干温度根据该蛋白质的变性温度来选择；
122.步骤四、在步骤三的溶剂蒸发的过程中使用回收装置将蒸发的溶剂进行回收。
123.实施例6：一种所述的用于射频标签天线的环保纸基材料的制作方法，包括如下步骤：
124.步骤一、配置豆类蛋白溶液，将豆类蛋白与溶剂配置成蛋白质溶液；
125.具体为：溶剂为纯净水，水溶性蛋白溶液中水溶性蛋白质的重量占比为 80％；
126.步骤二、将纸张辊涂步骤一中制备的蛋白质溶液；
127.所述纸张为格拉辛纸或牛皮纸；
128.具体为：具体为：在纸卷放卷过程中用涂布辊在纸上涂蛋白质溶液，比如30米/分钟、压力0.3mpa；
129.步骤三、将步骤二中吸附蛋白质溶液的纸张进行烘干，直至溶剂蒸发，蛋白质变性；烘干温度根据该蛋白质的变性温度来选择；
130.步骤四、在步骤三的溶剂蒸发的过程中使用回收装置将蒸发的溶剂进行回收。
131.上述实施例中采用了对液体溶液有吸附性并且可自然降解的纸张(或纸卷)，将天然蛋白质用相应的溶剂配置成溶液，溶液的蛋白质浓度按照实际的使用效果调整，纸卷放卷时通过浸润、辊涂或喷淋的方式将配置好的蛋白质溶液涂布到纸张或纸卷上使纸吸收或吸附溶液，经过烘道使涂布在纸上的溶液中的溶剂蒸发，溶液中的蛋白质凝固或变性，因为所用的蛋白质不溶于水，所以吸附干燥后的纸张被改性成一种耐水、防水的纸，经收卷后这种改性纸可用于rfid标签天线的湿法生产工艺；由于纸张上吸附的蛋白质是纯天然的无毒无害的可用于食品的蛋白质，可以自然降解，也可以通过微生物降解，即使被动物食用也不会对动物造成危害，可以解决现有一部分蚀刻天线厂家用人造树脂涂布纸张带来的难降解问题。
132.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。