荞麦皮(壳)防潮防霉抑菌涂层及其制备方法与流程

本发明涉及荞麦皮(壳)的防潮与防霉抑菌技术领域，具体涉及一种荞麦皮(壳)防潮防霉抑菌涂层及其制备方法。

背景技术：

荞麦(Buckwheat)属于寥科(polygonaceae)，荞麦属(Fagopyrum Mill)，是一种起源于我国的古老栽培作物。荞麦食药兼用，富含生物类黄酮、活性蛋白、氨基酸、脂肪酸、膳食纤维、微量元素等，具有抗氧化、抗血栓、降血压及增强免疫力等多种营养、保健和药用功能。近年来随着人们生活质量的提高，保健意识不断加强，荞麦以其独特的营养和保健功效，越来越受到人们的关注。目前，荞麦加工的原料主要是荞麦籽粒。荞麦皮(壳)作为加工的副产物虽然在功能成分提取方面开发利用价值有限，但因其独特的壳状外形、坚韧的质地及适当的挺度，成为枕头、床垫、靠垫等家居制品传统的优质填充材料。荞麦皮(壳)具有通风透气、弹性适宜、耐用天成等特性，可使身体局部与外界环境气体得到充分交换、散热性良好。《本草纲目》记载荞麦皮(壳)可“清热祛火、健脑提神、舒筋活络”。现代科学认为，荞麦皮(壳)富含芦丁和丰富的维生素，以及钙、硒、锌、钾、钠等微量元素，并能产生最适合人体吸收的远红外线，长期使用有利于改善人体微循环，对疏通血管、调节血压血脂，防治心脑血管疾病、促进睡眠、预防感冒等方面都有显著的功效。因此传统荞麦皮(壳)的市场需求几乎与人口增长同步，优质荞麦皮常年供不应求，价格持高不下。

然而作为家居制品填充材料，天然荞麦皮(壳)存在易吸潮、抗压性不足、在高温高湿的环境中易发霉染菌、其碎屑粉尘等易导致过敏体质的阳性反应等应用隐患。现有技术仅仅采用清洗、干燥、灭菌等前期工艺处理，无法在产品使用中避免发生前述隐患问题，尤其是南方夏季的高温高湿环境导致荞麦皮(壳)家居制品安全使用的难题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决荞麦皮(壳)家居制品安全使用的隐患难题，提供了一种荞麦皮(壳)防潮防霉抑菌涂层及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种荞麦皮(壳)防潮防霉抑菌涂层，涂层溶液是由水性聚氨酯树脂20～40％(体积浓度)、涂层增强剂2％～4％(质量浓度)、防霉抑菌剂0.05％～0.1％(体积浓度)以及溶剂构成。

本发明所提供的涂层溶液中，水性聚氨酯树脂的比例能够控制涂层达到适宜的厚度，从而能够达到控制吸湿率的目的，具备一定的防霉效果。涂层增强剂的比例在不影响荞麦皮(壳)外观的同时，吸水后的带有涂层的荞麦皮(壳)能够较快完全恢复原状。本发明在综合防霉剂抑菌抗菌效果及安全性的情况下，认为采用上述防霉抑菌剂的比例是最适宜的。

优选的，所述水性聚氨酯树脂为水性丙烯酸改性聚氨酯树脂PUA-2011M。水性聚氨酯树脂PUA-2011M耐磨性好，柔韧性佳，与其他乳液具有良好的混匀性。

进一步，所述涂层增强剂为超微二氧化硅。添加有超微二氧化硅的涂层材料能够在皮(壳)表面形成耐磨的阻水薄膜，进一步提高荞麦皮(壳)的耐用度，一定程度上减少水份向皮壳内部的渗透，同时加快荞麦皮(壳)吸水后恢复原状的时间。

进一步，所述防霉抑菌剂为BEK-500(聚2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物和聚5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物按照1:3质量比的混合物)。BEK-500是国际公认的安全、无毒的高效广谱杀菌防腐剂，在保证安全性的同时，可显著提高其防霉抑菌效果。

具体实施时，所述溶剂为乙醇和软化水的混合溶剂。本发明采用无水乙醇对超微二氧化硅进行预分散，然后加入软化水充分混匀，保证超微二氧化硅均匀分散性。

本发明还提供了一种荞麦皮(壳)防潮防霉抑菌涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)荞麦皮(壳)的筛选

将原料荞麦皮(壳)通过10目筛，用于去除碎屑等杂质，并经过拣选清理，置于105℃烘箱8h，自然冷却静置至少30min，备用；

(2)涂层溶液配制

以需要配制的涂层溶液体积作为基准，首先称取2％～4％超微二氧化硅，按照5倍体积无水乙醇预分散，加入10倍体积软化水，匀浆机充分混匀；加入水性聚氨酯树脂PUA-2011M 20～40％，0.05％～0.1％BEK-500，软化水补足至所需涂层溶液体积；

(3)荞麦皮(壳)涂层加工

准确称取荞麦皮(壳)，以固液比1:10比例(体积比)与上步配制的涂层溶液混合搅拌1min，使涂层溶液与荞麦壳表面充分接触；然后将荞麦壳转移至纱网过滤，通过脱水机离心脱除未与壳表面牢固接触的树脂溶液，操作时待脱水机到达最高转速时立刻停止，摊开置于烘箱中105℃处理6h，完成涂层加工。

与现有技术相比，本发明选用环境友好型材料对荞麦皮(壳)进行涂层加工处理，对荞麦皮(壳)封闭性全覆盖，可显著改善其吸湿防潮和防霉抑菌特性、提高其强度与抗压性，改善耐用品质，同时杜绝了其碎皮屑脱落，有效防止致敏隐患。

附图说明

图1为涂层荞麦皮(壳)样品吸水率柱状对比图。

图2为涂层荞麦皮(壳)样品自然晾干曲线对比图。

图3为涂层荞麦皮(壳)样品抑菌圈试验结果。图中空白为未经处理荞麦皮(壳)，1～3号分别添加0.05％、0.1％、0.07％浓度的防霉剂BEK-500处理的涂层荞麦皮(壳)。

具体实施方式

实施例1 一种荞麦皮(壳)防潮防霉抑菌涂层制备

(1)荞麦皮(壳)的筛选

将原料荞麦皮(壳)通过10目筛，用于去除碎屑等杂质，并经过拣选清理，置于105℃烘箱8h，转移至干燥皿中至少30min，备用。

(2)涂层溶液配制

将20g超微二氧化硅用100ml无水乙醇预分散，加入200ml软化水，用高速搅拌机充分搅拌分散成均匀浆液，缓慢加入200ml水性聚氨酯树脂PUA-2011M以及0.5ml防霉抑菌剂BEK-500，搅匀，逐渐搅拌加水至1000ml的体积，搅匀，完成涂层溶液配制。

(3)荞麦皮(壳)涂层加工

准确称取荞麦皮(壳)，以固液比1:10比例与上步配制的涂层溶液混合搅拌1min，使涂层溶液与荞麦壳表面充分接触；然后将荞麦壳转移至纱网过滤，通过脱水机离心脱除未与壳表面牢固接触的树脂溶液，操作时待脱水机到达最高转速时立刻停止，摊开放在搪瓷盘中，烘箱105℃处理6h。

实施例2 一种荞麦皮(壳)防潮防霉抑菌涂层制备

(1)荞麦皮(壳)的筛选

将原料荞麦皮(壳)通过10目筛，用于去除碎屑等杂质，并经过拣选清理，置于105℃烘箱8h，转移至干燥皿中至少30min，备用。

(2)涂层溶液配制

将40g超微二氧化硅用200ml无水乙醇预分散，加入400ml软化水，用高速搅拌机充分搅拌分散成均匀浆液，缓慢加入400ml水性聚氨酯树脂PUA-2011M以及1.0ml防霉抑菌剂BEK-500，搅匀，逐渐搅拌加水至1000ml的体积，搅匀，完成涂层溶液配制。

(3)荞麦皮(壳)涂层加工

准确称取荞麦皮(壳)，以固液比1:10比例与上步配制的涂层溶液混合搅拌1min，使涂层溶液与荞麦壳表面充分接触；然后将荞麦壳转移至纱网过滤，通过脱水机离心脱除未与壳表面牢固接触的树脂溶液，操作时待脱水机到达最高转速时立刻停止，摊开放在搪瓷盘中，烘箱105℃处理6h。

实施例3 一种荞麦皮(壳)防潮防霉抑菌涂层制备

(1)荞麦皮(壳)的筛选

将原料荞麦皮(壳)通过10目筛，用于去除碎屑等杂质，并经过拣选清理，置于105℃烘箱8h，转移至干燥皿中至少30min，备用。

(2)涂层溶液配制

将30g超微二氧化硅用200ml无水乙醇预分散，加入400ml软化水，用高速搅拌机充分搅拌分散成均匀浆液，缓慢加入300ml水性聚氨酯树脂PUA-2011M以及0.7ml防霉抑菌剂BEK-500，搅匀，逐渐搅拌加水至1000ml的体积，搅匀，完成涂层溶液配制。

(3)荞麦皮(壳)涂层加工

准确称取荞麦皮(壳)，以固液比1:10比例与上步配制的涂层溶液混合搅拌1min，使涂层溶液与荞麦壳表面充分接触；然后将荞麦壳转移至纱网过滤，通过脱水机离心脱除未与壳表面牢固接触的树脂溶液，操作时待脱水机到达最高转速时立刻停止，摊开放在搪瓷盘中，烘箱105℃处理6h。

实施例4 荞麦皮(壳)防潮防霉涂层的效果试验

(1)荞麦皮(壳)涂层感官分析

通过对不同水性聚氨酯树脂PUA-2011M涂敷浓度处理的荞麦皮(壳)涂层感官分析评价涂层对荞麦皮(壳)外观的影响。经过弹性以及感官分析，随着水性聚氨酯树脂PUA-2011M浓度的增加，荞麦壳表面的涂层厚度和均匀程度都在增大，同时荞麦壳天然的柔软性和弹性在降低。PUA-2011M浓度过高导致样品涂层很厚、弹性消失，浓度过低则样品改观较小。水性聚氨酯树脂PUA-2011M浓度选择为20％～40％之间，涂层感官分析结果符合要求(见表1)。

表1 不同浓度PUA-2011M对其荞麦皮(壳)感官的影响

(2)荞麦皮(壳)涂层吸水率吸水性及复原效果检测

准确称取实施例1制备样品、实施例2制备样品、实施例3制备样品和未经涂层处理的对照，分别装于对应的纱网袋中，封口称重；将试验品与对照放置在清水中淹没，使其充分浸水，取出，用脱水机脱出表面多余的水分，称重计算吸水率。将吸水后的处理样品以及空白放在自然条件下，每隔0.5小时称其重量，进行晾干复原效果的比较评价。

结果显示，未处理(对照)与经涂层处理的荞麦皮(壳)吸水率有显著差异，实施例1、实施例3和实施例2样品，随着超微二氧化硅含量的增加，吸水率逐渐降低。当超微二氧化硅浓度达到4％时(实施例2样品)，吸水率降至14.8％(见图1)。晾干复原效果比较，经本发明涂层处理的荞麦皮(壳)，其脱水后恢复原状所需时间与未处理对照相比差异显著，4h即可完全恢复原状。而实施例1、实施例3和实施例2样品间复原时间基本一致(见图2)。

(3)荞麦皮(壳)涂层抑菌圈检测

接种环挑取各试管斜面的菌种于带玻璃珠的无菌水中，用手振荡数分钟使孢子分散，过滤后制成混合孢子悬液；无菌接种混合孢子悬浮液0.5mL于各培养皿中；向各培养皿内注入15ml～20ml的熔化状琼脂培养基(约45℃)，将菌液与培养基混合均匀；待其冷却后用镊子将荞麦皮(壳)样品(实施例1制备样品、实施例2制备样品、实施例3制备样品和未经涂层处理的空白)，取出置于带菌培养基平板的中央；置适宜温度下，无菌培养2～3d；测量抑菌圈直径。

结果显示，经48h微生物培养结果显示，未处理空白组荞麦皮(壳)被菌斑和真菌菌丝完全覆盖，而涂层处理样品则无任何菌斑发生。抑菌斑实验结果证实，涂层荞麦皮(壳)样品可形成明显抑菌圈，且与涂层中的抑菌剂浓度相关，实施例2样品(0.1％防霉抑菌剂BEK-500)抑菌圈已经十分明显，抑菌圈直径达到3.0cm(见图3)。