一种茶渣模塑包装纸及其制备方法

技术领域

本申请涉及包装纸的技术领域，尤其是涉及一种茶渣模塑包装纸及其制备方法。

背景技术

包装纸是以包装为目的的一类纸的统称，包装纸一般不仅需要具备较高的强度和韧性，而且需要具备较高的物理强度及一定的抗水性，能耐压、耐折。包装用纸可细分为牛皮纸、鸡皮纸、纸袋纸、羊皮纸、玻璃纸、中性包装纸、半透明纸、防锈纸、防油纸、食品包装纸等。其中，包装纸主要为了美化和保护商品，除要求一定物理强度外，还需一些体现其商品特质的特征。如茶叶包装纸，其具备一些常规性能外，为了体现茶香，会使茶叶包装纸具有一些茶叶香味，从而增加茶叶包装的特色。

相关技术中，有将新鲜茶叶与纳米纤维素、聚乳酸纤维作为原料制备成具有茶香的包装纸，形成一种特色。然而将新鲜茶叶用于制备包装纸，对于茶叶比较浪费。在茶饮料行业中，会产生大量的茶渣，相关对茶渣进行回收利用的方法中，有将其作为泡脚药包原料进行回收利用的，因为熟茶性温，泡脚后能促进足部血液循环，使全身经络更加通畅，而且还能防治冻疮，冬天还有很好的暖足作用，尤其是对中、老年人特别有效。但对于这种大量的茶渣，此种回收利用方法施行比较困难。

发明人尝试将茶渣用于制备包装纸，以实现包装纸带有茶香，并且对茶渣回收利用的目的。但由于茶渣的熟性，使其自身纤维结构被一定程度的破坏，再制备得到包装纸后，其包装纸虽然具有茶香，但由于茶渣的纤维与体系的结合力较差，包装纸容易产生裂纹或微孔，导致包装纸的吸湿性较强，不利于茶叶的保存。

发明内容

为了降低包装纸的吸湿性，本申请提供一种茶渣模塑包装纸及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种茶渣模塑包装纸的制备方法，采用如下技术方案：

一种茶渣模塑包装纸的制备方法，其包括如下制备步骤：

S1、将13-17重量份的废纸、11-15重量份的稻草秸和10-14重量份的麦秸进行粉碎，得到粉碎料；

S2、将14-17重量份的茶渣粉碎至粒径≤1cm，然后与28-34重量份的水进行搅拌混合，然后进行蒸汽爆破，将得到的浆料进行筛分，得到预制浆料；

S3、在1160-1240重量份的水中加入0.1-0.3重量份的硅烷偶联剂、0.1-0.3重量份的环糊精和0.2-0.4重量份的壳聚糖季铵盐，搅拌至溶解，得到分散液；

S4、在S2得到的预制浆料中加入S3得到的分散液和S1得到的粉碎料，然后加入0.20-0.3重量份的助剂进行打浆，经成型得到湿纸幅，将得到的湿纸幅在≥80℃下，烘干，得到茶渣模塑包装纸；

所述硅烷偶联剂分子结构中含有氨基、环氧基和羟基中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，环糊精的外缘亲水而内腔疏水，其能够像酶一样提供一个疏水的结合部位，作为主体包络各种适当的客体，如有机分子、无机离子以及气体分子等。其内腔疏水而外部亲水的特性使其可依据范德华力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系。

壳聚糖季铵盐具有良好的成膜性和抗菌性，并且其结构中含有较多的羟基基团，季铵盐基团又能够提高分子的水溶性，但也使其吸湿性较强。

通过添加硅烷偶联剂、环糊精和壳聚糖季铵盐，可以在包装纸成型、烘干的过程中，利用氢键相互交联，在包装纸体系中形成三维网状结构，其中，硅烷偶联剂可以吸附在废纸、茶渣、稻草秸和麦秸的颗粒表面，硅烷偶联剂分子结构中含有氨基、羟基或环氧基等，与环糊精和壳聚糖季铵盐之间形成三维网状结构的同时，大大提高了废纸、茶渣、稻草秸和麦秸的颗粒之间的结合力，从而减少了添加茶渣带来的裂缝或微孔，降低了包装纸的相对吸水率；并且通过三维网状结构的形成，可以大大降低壳聚糖季铵盐的吸湿性，反而更加体现了壳聚糖具备的疏水性，环糊精分子中的亲水基团在形成氢键后，其更多的体现疏水作用，因此，使得包装纸的相对吸水率大大降低。

作为优选：所述S3的内容如下：

在1200重量份的水中加入0.2重量份的硅烷偶联剂、0.2重量份的环糊精和0.3重量份的壳聚糖季铵盐，搅拌至溶解，得到分散液。

通过采用上述技术方案，通过对分散液的各个原料配比进行优化，可以使包装纸体系内的网状结构进一步加强，从而使包装纸中的裂缝和微孔进一步减少，从而降低了包装纸的相对吸水率。

作为优选：所述硅烷偶联剂为KH550、KH560和A-171中的一种或几种。

通过采用上述技术方案，通过采用这几种硅烷偶联剂，可以利用硅烷偶联剂降低原料颗粒之间的界面张力的作用的同时，利用分子结构含有的环氧基、氨基等基团，作为参与体系内网状结构的一份子，从而使茶渣粉碎料能够与包装纸体系之间的相容性、结合力等大大提高，从而减少了由于茶渣的添加带来的裂缝、微孔等问题。

作为优选：所述分散液还包括0.05-0.15重量份的羧甲基淀粉。

通过采用上述技术方案，添加羧甲基淀粉后，可以对包装纸内部形成的微孔进行进一步填充，并且其结构中含有羧基，也可以通过氢键参与到硅烷偶联剂、环糊精和壳聚糖季铵盐形成的网状体系中。

作为优选：所述分散液还包括0.1重量份的羧甲基淀粉。

作为优选：所述S4中的烘干温度≤90℃。

通过采用上述技术方案，烘干的温度也对包装纸的相对吸水率有一定的影响，其温度不宜低于80℃，不宜高于90℃，烘干温度超过90℃时，不利于体系内网状结构的形成和硅烷偶联剂在原料颗粒表面的吸附。

作为优选：所述助剂为羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酰胺和羟乙基纤维素中的一种或几种。

第二方面，本申请提供一种茶渣模塑包装纸，采用如下技术方案：

一种茶渣模塑包装纸，所述包装纸是由权利要求1-7任一所述茶渣模塑包装纸的制备方法制得。

通过采用上述技术方案，通过权利要求1-7任一所述茶渣模塑包装纸的制备方法制备的包装纸的相对吸水率均在0.28-0.56％之间，抗张强度均高于4.31kN/m及以上，并且在75℃、湿度为85％的环境下放置24h，均未产生开裂和脱落的现象，可以适用于一般茶叶的包装使用。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、通过添加硅烷偶联剂、环糊精和壳聚糖季铵盐，可以在包装纸成型、烘干的过程中，利用氢键相互交联，在包装纸体系中形成三维网状结构，其中，硅烷偶联剂可以吸附在废纸、茶渣、稻草秸和麦秸的颗粒表面，硅烷偶联剂分子结构中含有氨基、羟基或环氧基等，与环糊精和壳聚糖季铵盐之间形成三维网状结构的同时，大大提高了废纸、茶渣、稻草秸和麦秸的颗粒之间的结合力，从而减少了添加茶渣带来的裂缝或微孔，降低了包装纸的相对吸水率；并且通过三维网状结构的形成，可以大大降低壳聚糖季铵盐的吸湿性，反而更加体现了壳聚糖具备的疏水性，环糊精分子中的亲水基团在形成氢键后，其更多的体现疏水作用，因此，使得包装纸的相对吸水率大大降低。

2、添加羧甲基淀粉后，可以对包装纸内部形成的微孔进行进一步填充，并且其结构中含有羧基，也可以通过氢键参与到硅烷偶联剂、环糊精和壳聚糖季铵盐形成的网状体系中。

3、本申请制备的包装纸的相对吸水率均在0.28-0.56％之间，抗张强度均高于4.31kN/m及以上，并且在75℃、湿度为85％的环境下放置24h，均未产生开裂和脱落的现象；说明本申请制备的包装纸在无须另外的防水涂料的情况下，其防水性较优，并且本申请的包装纸的抗张强度均可以满足后续加工步骤的要求。

具体实施方式

以下结合具体内容对本申请作进一步详细说明。

原料

本申请所用的原料中，环糊精为食品级β-环状糊精；壳聚糖季铵盐为食品级；其余原料均为普通市售产品。

实施例

实施例1

一种茶渣模塑包装纸，茶渣模塑包装纸的制备工艺如下：

S1、将15kg的废纸、13kg的稻草秸和12kg的麦秸加入碎浆机中进行粉碎，得到粉碎料，其中，粉碎粒径为40目；

S2、将15kg的茶渣粉碎至粒径≤1cm，然后与30kg的水进行搅拌混合24h，然后进行蒸汽爆破，爆破压力2.0MPa，稳压10min，将得到的浆料经8目的平板筛进行筛分，得到预制浆料；

S3、在1200kg的水中加入0.1kg的KH550、0.1kg的环糊精和0.2kg的壳聚糖季铵盐，搅拌至溶解，得到分散液；

S4、在S2得到的预制浆料中加入S3得到的分散液和S1得到的粉碎料，然后加入0.25kg的助剂进行打浆，助剂为羟丙基甲基纤维素，打浆度为45，然后在纸张成型机中成型为湿纸幅，将得到的湿纸幅在85℃下，烘干15min，然后整形，检验，包装，入库即可。

实施例2

一种茶渣模塑包装纸，与实施例1的不同之处在于，其S3中的KH550的添加量为0.2kg，其余步骤与实施例1均相同。

实施例3

一种茶渣模塑包装纸，与实施例1的不同之处在于，其S3中的KH550的添加量为0.3kg，其余步骤与实施例1均相同。

实施例4

一种茶渣模塑包装纸，与实施例2的不同之处在于，其S3中的环糊精的添加量为0.2kg，其余步骤与实施例2均相同。

实施例5

一种茶渣模塑包装纸，与实施例2的不同之处在于，其S3中的环糊精的添加量为0.3kg，其余步骤与实施例2均相同。

实施例6

一种茶渣模塑包装纸，与实施例4的不同之处在于，其S3中的壳聚糖季铵盐的添加量为0.3kg，其余步骤与实施例4均相同。

实施例7

一种茶渣模塑包装纸，与实施例4的不同之处在于，其S3中的壳聚糖季铵盐的添加量为0.4kg，其余步骤与实施例4均相同。

实施例8

一种茶渣模塑包装纸，与实施例6的不同之处在于，其S3中的KH550替换为等质量的A-171，其余步骤与实施例6均相同。

实施例9

一种茶渣模塑包装纸，与实施例6的不同之处在于，其S3中还添加有0.05kg的羧甲基淀粉，其余步骤与实施例6均相同。

实施例10

一种茶渣模塑包装纸，与实施例6的不同之处在于，其S3中还添加有0.1kg的羧甲基淀粉，其余步骤与实施例6均相同。

实施例11

一种茶渣模塑包装纸，与实施例6的不同之处在于，其S3中还添加有0.15kg的羧甲基淀粉，其余步骤与实施例6均相同。

实施例12

一种茶渣模塑包装纸，与实施例6的不同之处在于，其S4中的烘干温度为80℃，其余步骤与实施例6均相同。

实施例13

一种茶渣模塑包装纸，与实施例6的不同之处在于，其S4中的烘干温度为90℃，其余步骤与实施例6均相同。

实施例14

一种茶渣模塑包装纸，与实施例6的不同之处在于，其助剂为聚丙烯酰胺，其余步骤与实施例6均相同。

实施例15

一种茶渣模塑包装纸，与实施例6的不同之处在于，其助剂为羟乙基纤维素，其余步骤与实施例6均相同。

对比例

对比例1

一种茶渣模塑包装纸，与实施例1的不同之处在于，其分散液替换为等质量的水，其余步骤与实施例1均相同。

对比例2

一种茶渣模塑包装纸，与实施例1的不同之处在于，其分散液中添加的KH550替换为等质量的水，其余步骤与实施例1均相同。

对比例3

一种茶渣模塑包装纸，与实施例1的不同之处在于，其分散液中添加的环糊精替换为等质量的水，其余步骤与实施例1均相同。

对比例4

一种茶渣模塑包装纸，与实施例1的不同之处在于，其分散液中添加的壳聚糖季铵盐替换为等质量的水，其余步骤与实施例1均相同。

对比例5

一种茶渣模塑包装纸，与实施例1的不同之处在于，其烘干温度为75℃，其余步骤与实施例1均相同。

性能检测试验

检测方法/试验方法

按照实施例1-15和对比例1-5中的制备方法分别制备包装纸，然后按照如下的检测方法对其进行检测，其检测结果如表1所示。

相对吸水率：绝对吸水率根据ISO 535:2014测定，并以g/m

抗张强度测试：通过ISO 1924-2008中的检测方法进行测试。

耐湿热性测试：将包装纸在75℃、湿度为85％的环境下放置24h，然后观察包装纸的变化。

厚度：通过ISO534：2011在单层上测量厚度，经检测，本申请的包装纸的厚度均在60-63μm之间。

表1实施例1-15和对比例1-5的检测结果

通过实施例1-15和对比例1-5，以及表1的数据可以看出，本申请制备的包装纸的相对吸水率均在0.28-0.56％之间，抗张强度均高于4.31kN/m及以上，并且在75℃、湿度为85％的环境下放置24h，均未产生开裂和脱落的现象；说明本申请制备的包装纸在无须另外的防水涂料的情况下，其防水性较优，并且本申请的包装纸的抗张强度均可以满足后续加工步骤的要求。

通过实施例1和对比例1-4，以及其检测数据可知，通过添加硅烷偶联剂、环糊精和壳聚糖季铵盐，可以在包装纸成型、烘干的过程中，利用氢键相互交联，在包装纸体系中形成三维网状结构，其中，硅烷偶联剂可以吸附在废纸、茶渣、稻草秸和麦秸的颗粒表面，硅烷偶联剂分子结构中含有氨基、羟基或环氧基等，与环糊精和壳聚糖季铵盐之间形成三维网状结构的同时，大大提高了废纸、茶渣、稻草秸和麦秸的颗粒之间的结合力，从而减少了添加茶渣带来的裂缝或微孔，提高了包装纸的防水性。结合实施例2-3，增加硅烷偶联剂的添加量时，包装纸的相对吸水率降低，但其添加量达到0.2kg时，其几乎不再降低。

通过实施例2和实施例4-5，通过提高环糊精的添加量，可以进一步增强包装纸体系内的三维网状结构，从而降低其相对吸水率，提高包装纸的防水性。结合实施例6-7，同样一定幅度内增加壳聚糖季铵盐时，其包装纸的相对吸水率降低，但其添加量到0.4kg时，其相对吸水率增加，可能是由于其形成的三维网状结构过强，使其内部出现密度差，引起一些细微的裂缝，因此，其壳聚糖季铵盐添加量过大时，不利于包装纸的防水性。

通过实施例6和实施例9-11的检测数据可以看出，本申请添加羧甲基淀粉后，可以对包装纸内部形成的微孔进行进一步填充，并且其结构中含有羧基，也可以通过氢键参与到硅烷偶联剂、环糊精和壳聚糖季铵盐形成的网状体系中。

通过实施例6和实施例12-13，以及对比例5的检测数据可以看出，烘干的温度也对包装纸的相对吸水率有一定的影响，其温度不宜低于80℃，不宜高于90℃。

通过实施例6，实施例14-15，助剂采用羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酰胺或羟乙基纤维素均可。

上述具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。