一种具有咖啡香味的纸及其制备方法和应用

摘要

本发明属于咖啡渣回收再利用技术领域，具体涉及一种具有咖啡香味的纸及其制备方法和应用。本发明提供的具有咖啡香味的纸，包括以下质量份的原料：纸浆纤维50～70份，废纸屑15～25份，咖啡渣6～13份，吸附剂4～5份和电荷平衡剂5～15份。本发明将咖啡渣作为造纸原料之一，使纸张具有咖啡香味，并具有去除异味的功能；同时，咖啡渣的使用还提高了纸张的物理机械强度；咖啡渣和废纸屑的使用，减少了纸浆原料的使用量，降低了造纸成本。

权利要求

1.一种具有咖啡香味的纸，包括以下质量份的原料：纸浆纤维50～70份，废纸屑15～25份，咖啡渣6～13份，吸附剂4～5份和电荷平衡剂5～15份；

所述咖啡渣的粒径≤80目；

所述吸附剂通过如下方法制备得到：

将玉米粉、木薯粉和醋酸乙烯与水混合，在加热条件下搅拌，得到吸附剂；所述玉米粉、木薯粉和醋酸乙烯的质量比为(45～50)：(45～50)：(1～3)；所述加热的温度为70～90℃；

所述具有咖啡香味的纸的制备方法，包括以下步骤：将纸浆纤维、废纸屑、咖啡渣和水混合，打浆后得到纸浆原液；

将所述纸浆原液与吸附剂混合，然后依次进行稀释和平衡电荷处理，得到成型浆液；

利用真空吸浆法，将所述成型浆液进行成型，得到成型纸坯；

将所述成型纸坯进行热压成型，得到具有咖啡香味的纸。

2.如权利要求1所述的具有咖啡香味的纸，其特征在于，所述电荷平衡剂包括阴离子平衡剂。

3.如权利要求2所述的具有咖啡香味的纸，其特征在于，所述阴离子平衡剂包括聚丙烯酸钠和聚甲基丙烯酸中的一种或两种。

4.权利要求1～3任一项所述的具有咖啡香味的纸的制备方法，包括以下步骤：将纸浆纤维、废纸屑、咖啡渣和水混合，打浆后得到纸浆原液；

将所述纸浆原液与吸附剂混合，然后依次进行稀释和平衡电荷处理，得到成型浆液；

利用真空吸浆法，将所述成型浆液进行成型，得到成型纸坯；

将所述成型纸坯进行热压成型，得到具有咖啡香味的纸。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热压成型的温度为200～250℃，压力为20～40T；时间为60～90s。

6.权利要求1～3任一项所述的具有咖啡香味的纸或权利要求4或5所述制备方法制备得到的具有咖啡香味的纸在杯托和包装领域中的应用。

说明书

一种具有咖啡香味的纸及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于咖啡渣回收再利用技术领域，具体涉及一种具有咖啡香味的纸及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 咖啡渣是咖啡豆经研磨浸煮得到咖啡后的固体残余物，现阶段对咖啡渣的利用较为多元化：咖啡渣为蓬松结构，可以用于去除异味；咖啡渣内含有大量氮化物，可以作为肥料，掺入到植物生长的土壤中；咖啡渣自带的气味还具有防虫的作用；此外，咖啡渣还可作为去污剂使用。上述应用方式是将咖啡渣直接用于解决生活中的问题，而将咖啡渣用于工业生产的报道较少。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种具有咖啡香味的纸及其制备方法和应用，本发明利用咖啡渣制备的纸具有咖啡香味，且纸张性能有所提升，使咖啡渣的工业化应用成为可能。

[0004] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0005] 本发明提供了一种具有咖啡香味的纸，包括以下质量份的原料：纸浆纤维50～70份，废纸屑15～25份，咖啡渣6～13份，吸附剂4～5份和电荷平衡剂5～15份。

[0006] 优选的，所述咖啡渣的粒径≤80目。

[0007] 优选的，所述吸附剂通过如下方法制备得到：

[0008] 将玉米粉、木薯粉和醋酸乙烯与水混合，在加热条件下搅拌，得到吸附剂。

[0009] 优选的，所述玉米粉、木薯粉和醋酸乙烯的质量比为(45～50)：(45～50)：(1～3)。

[0010] 优选的，所述加热的温度为70～90℃。

[0011] 优选的，所述电荷平衡剂包括阴离子平衡剂。

[0012] 优选的，所述阴离子平衡剂包括聚丙烯酸钠和聚甲基丙烯酸中的一种或两种。

[0013] 本发明提供了上述技术方案所述的具有咖啡香味的纸的制备方法，包括以下步骤：

[0014] 将纸浆纤维、废纸屑、咖啡渣和水混合，打浆后得到纸浆原液；

[0015] 将所述纸浆原液与吸附剂混合，然后依次进行稀释和平衡电荷处理，得到成型浆液；

[0016] 利用真空吸浆法，将所述成型浆液进行成型，得到成型纸坯；

[0017] 将所述成型纸坯进行热压成型，得到具有咖啡香味的纸。

[0018] 优选的，所述热压成型的温度为200～250℃，压力为20～40T；时间为60～90s。

[0019] 本发明另提供了上述技术方案所述的具有咖啡香味的纸或上述技术方案所述制备方法制备得到的具有咖啡香味的纸在杯托和包装领域中的应用。

[0020] 本发明提供的具有咖啡香味的纸，包括以下质量份的原料：纸浆纤维50～70份，废纸屑15～25份，咖啡渣6～13份，吸附剂4～5份和电荷平衡剂5～15份。本发明将咖啡渣作为造纸原料之一，使纸张具有咖啡香味，并具有去除异味的功能；同时，咖啡渣的使用还提高了纸张的物理机械强度；咖啡渣和废纸屑的使用，减少了纸浆原料的使用量，降低了造纸成本。

具体实施方式

[0021] 本发明提供了一种具有咖啡香味的纸，采用包括以下质量份的原料制备得到：纸浆纤维50～70份，废纸屑15～25份，咖啡渣6～13份，吸附剂4～5份和电荷平衡剂5～15份。

[0022] 以质量份计，本发明所述具有咖啡香味的纸的制备原料包括纸浆纤维50～70份，优选为52～67份，再优选为55～65份。本发明对所述纸浆纤维没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的造纸用纸浆纤维即可。

[0023] 以所述纸浆纤维的质量份计，本发明所述具有咖啡香味的纸的制备原料包括废纸屑15～25份，优选为18～23份，再优选为20份。本发明所述废纸屑为无污染的纸屑，具体可以是纸张加工过程中产生的废弃边角料或回收的二次纸。本发明利用废纸屑可减少纸浆纤维的使用量，降低纸张的原料成本。

[0024] 以所述纸浆纤维的质量份计，本发明所述具有咖啡香味的纸的制备原料包括咖啡渣6～13份，优选为7～12份，再优选为8～11份。在本发明中，所述咖啡渣的粒径优选≤80目，更优选为100～150目。本发明对所述咖啡渣的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的咖啡渣即可。

[0025] 以所述纸浆纤维的质量份计，本发明所述具有咖啡香味的纸的制备原料包括吸附剂4～5份，优选为4.1～4.8份，再优选为4.3～4.5份。在本发明中，所述吸附剂优选通过如下方法制备得到：

[0026] 将玉米粉、木薯粉和醋酸乙烯与水混合，加热条件下搅拌，得到吸附剂。

[0027] 在本发明中，所述玉米粉、木薯粉和醋酸乙烯的质量比优选为(45～50)：(45～50)：(1～3)，更优选为50:50:3；所述水的质量优选占吸附剂的制备原料总质量的80～
85％，更优选为85％；所述吸附剂的制备原料优选为玉米粉、木薯粉、醋酸乙烯和水。在本发明中，所述加热的温度优选为70～90℃，更优选为95～100℃，再优选为100℃；所述搅拌的时间优选根据制备原料的质量控制，进一步的，当制备原料的质量为1kg以下时，搅拌时间优选为20～60s；当制备原料的质量在1～10kg时，搅拌时间优选为1～15min，当制备原料的质量为10～20kg时，搅拌时间优选为15～25min；当制备原料的质量为20kg以上时，搅拌时间优选为25～40min。本发明对所述搅拌的速度没有特殊要求，确保加热物料受热均匀，不飞溅即可。

[0028] 以所述纸浆纤维的质量份计，本发明所述具有咖啡香味的纸的制备原料包括电荷平衡剂5～15份，优选为6～14份。在本发明中，所述电荷平衡剂优选包括阴离子平衡剂，所述阴离子平衡剂优选包括聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸中的一种或两种，更优选为聚丙烯酸钠和聚甲基丙烯酸。当阴离子平衡剂为两种组分的混合物时，所述混合物中两组分的质量比优选为1：(0.8～1.2)，更优选为1:1。

[0029] 本发明利用咖啡渣和废纸屑作为纸张制备原料，降低了纸浆纤维的原料用量，有利于节约纸的生产成本。本发明利用吸附剂和电荷平衡剂为助剂，使咖啡渣能够与纸浆纤维结合牢固，避免掉渣，对获得物理机械性能更好的纸张有利。

[0030] 本发明提供了上述技术方案所述具有咖啡香味的纸的制备方法，包括以下步骤：

[0031] 将纸浆纤维、废纸屑、咖啡渣和水混合，打浆后得到纸浆原液；

[0032] 将所述纸浆原液与吸附剂混合，然后依次进行稀释和平衡电荷处理，得到成型浆液；

[0033] 利用真空吸浆法，将所述成型浆液进行成型，得到成型纸坯；

[0034] 将所述成型纸坯进行热压成型，得到具有咖啡香味的纸。

[0035] 本发明将纸浆纤维、废纸屑、咖啡渣和水混合，打浆后得到纸浆原液。本发明对所述水的用量没有特殊要求，能得到质量浓度为8～12％的纸浆原液为准；所述纸浆原液的质量浓度以纸浆纤维、废纸屑和咖啡渣的总质量计。本发明对所述打浆的参数没有特殊要求，能使打浆度控制在30～50°SR即可。

[0036] 得到纸浆原液后，本发明将所述纸浆原液与吸附剂混合，然后依次进行稀释和平衡电荷处理，得到成型浆液。本发明对所述混合的方式没有特殊要求，在搅拌条件下，使吸附剂均匀分散在纸浆原液中即可。在本发明中，所述稀释优选为将纸浆原液的质量浓度稀释至1～1.5％，更优选为1.2～1.4％；稀释后，本发明优选向稀释后的浆料中添加电荷平衡剂，进行电荷平衡处理；所述电荷平衡剂的具体添加量优选通过挂丝状态确定，以能使浆料中的阳离子电荷得到平衡，得到合适的成型浆液即可。

[0037] 得到成型浆液后，本发明利用真空吸浆法，将所述成型浆液进行成型，得到成型纸坯。在本发明中，所述真空吸浆法操作如下：将成型浆料置于模具中，然后抽真空去除水分，即可得到成型纸坯。本发明优选将抽真空过滤得到的水进行循环再利用，例如可以作为稀释用水或打浆用水。

[0038] 得到成型纸坯后，本发明将所述成型纸坯进行热压成型，得到具有咖啡香味的纸。在本发明中，所述热压成型的温度优选为200～250℃，再优选为210～240℃；热压成型的压力优选为20～40T，更优选为20～30T；热压成型的时间优选为60～90s，更优选为70～85s。

[0039] 本发明还提供了上述技术方案所述的具有咖啡香味的纸或上述技术方案所述的制备方法制备得到的纸在作为杯托和包装领域中的应用。在本发明中，作为杯托时，所述纸的厚度优选为1～3mm，更优选为1.2～2.2mm。本发明对所述应用的具体方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方式即可。

[0040] 为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种具有咖啡香味的纸及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

[0041] 实施例1

[0042] a.将玉米粉、木薯粉和醋酸乙烯按照50:50:3的质量比与水(混合料以100质量份计，水占80～85％)混合，制备原料总质量为25kg，80℃下搅拌30min，得到吸附剂；

[0043] b.将1000kg水放入打浆桶分次加入20kg废纸屑(白纸边)，70kg纸浆纤维(即本色原木浆)，10kg咖啡渣，在900r/min的转速下，持续打浆45min，使纸浆纤维和咖啡离子充分结合，加入25kg上述制备的吸附剂，混合均匀后得到纸浆原液；

[0044] c.将纸浆原液注入配浆池，加9000kg清水稀释(稀释后质量浓度控制在1～1.5％范围内即可)，然后测试稀释后浆液的电荷，根据测试结果补加电荷平衡剂，使浆料呈棉絮状态即可，得到成型浆液；

[0045] d.将上述成型浆液注入成型浆池中，采用真空吸浆的方式进行成型，得到成型纸坯；成型时，真空条件控制在负0.50～0.90Pa范围内；

[0046] e.将上述成型纸坯移到热压定型机上，控制温度为230℃，压力为25T，热压90s后移出，得到半成品，然后裁边得到成品纸。

[0047] 实施例2～3

[0048] 按照实施例1的方式制备具有咖啡香味的纸，原料用量如表1所示。

[0049] 对比例1

[0050] 按照实施例1的方式制备纸，不同之处在于不添加咖啡渣。

[0051] 表1实施例1～3和对比例1制备原料用量

[0052]

[0053] 性能表征与结果

[0054] 采用感官体验的方法，测试实施例1～3和对比例1所得纸是否具有咖啡香味。

[0055] 将实施例1～3和对比例1所得纸作为衣物包装纸，测试所用衣物为清洁、干燥的衣物，包装后放置于室内，控制环境湿度为60～70％，温度为25～35℃，放置7天，观察衣物是否有霉变或异味，用于表征测试纸是否具有吸附和去除异味的效果。

[0056] 以尺寸为200*150*2mm的纸作为测试样品，测试实施例1～3和对比例1所得纸张的以下性能：

[0057] 利用拉力测试机测试纸张的耐撕裂性能；利用爆破测试机测试纸张的抗张强度；利用折弯测试机测试纸张的耐折度；利用硬度测试机测试纸张的硬度，以表征纸张的耐磨性能。在相同条件下测试，然后以对比例1为参照，将实施例1～3的测试结果与对比例1的测试结果进行对比，对比结果列于表2中。

[0058] 表2实施例1～3和对比例1所得纸张的性能测试结果

[0059] 性能 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1是否有咖啡香味 有 有 有 无
是否有霉变或异味 无 无 无 有少量异味
横向撕裂强度 保持不变 保持不变 保持不变 参照
纵向撕裂强度 保持不变 保持不变 保持不变 参照
抗张强度 略提高 略提高 略提高 参照
耐折度 提高 提高 提高 参照
硬度 提高 提高 提高 参照

[0060] 备注：表2中，实施例测试结果与对比例测试结果相差±3.0％，为保持不变；提高幅度在3～5％时，为略提高；提高幅度超过5％为提高。

[0061] 根据表2的测试结果可知，本发明将咖啡渣作为造纸原料，能够得到具有咖啡香味的纸，而且所得纸张还同时具有了去除异味和防霉变的功能。另外，添加咖啡渣的纸的物理机械性能并未受到影响，与不添加咖啡渣的纸张的强度性能一致，抗张性能、耐折度和硬度甚至有提高。

[0062] 由以上实施例可知，本发明将咖啡渣作为造纸原料，不仅将咖啡渣变废为宝，扩展了咖啡渣的应用领域，还制备得到了环保、具有咖啡香味、能去除异味和防霉变的纸，所得纸可以作为包装纸或杯托使用。

[0063] 咖啡渣和废纸屑为废弃物料，本发明将废弃物料作为造纸原料，所得纸张的物理机械性能并未受到影响，可替代传统纸张，减少了纸浆的使用量，降低了造纸成本。

[0064] 尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。