一种纯木浆非热封型茶叶滤纸的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种简单经济的制备非热封型茶叶滤纸的方法，所述方法通过先将无氯漂木浆纤维和水混合得到的浆料进行疏解；然后添加吸附剂、PAE湿强剂以及增强剂等进行处理，得到非热封型茶叶滤纸。根据本发明的方法无需添加价格昂贵的麻浆等长纤维浆料，成本较低；与传统制备方法相比，无需后续表胶或涂布工艺，即可得到均匀、平整、柔软，干、湿强度高的非热封型茶叶滤纸产品，可降低生产成本及设备投资。
【专利说明】
一种纯木浆非热封型茶叶滤纸的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及造纸领域，具体而言涉及一种利用纯木浆纤维制备非热封型茶叶滤纸的方法。【背景技术】
[0002]袋泡茶是世界上最流行的一种茶的饮用方式，虽然历史不长，但发展迅速，目前的销售量已占世界茶叶贸易量的50%左右。欧美发达国家的袋泡茶最为盛行，据中国发明专利201410405439.2报道，加拿大、意大利、荷兰、法国等国的茶叶80%以上以袋泡茶形式消费，英国和美国也达到了 80%左右。然而由于我国袋泡茶发展较晚以及受传统饮茶习惯的影响，国内袋泡茶消费量仅占茶叶总销量的2%左右。随着人们生活水平的提高，消费形式的多样化，袋泡茶由于其定量、卫生、方便、快速的特点，逐渐受到越来越多国人的青睐。
[0003]茶叶滤纸是袋泡茶最基本的包装材料，根据其封口形式的不同可分为热封型茶叶滤纸和非热封型茶叶滤纸。热封型茶叶滤纸主要由聚丙烯纤维、PET纤维、尼龙以及植物纤维的一种或几种复合而成，近几年也有企业用玉米纤维制备热封型茶叶滤纸。非热封型茶叶滤纸主要由麻浆或麻浆与木浆混合抄造，由于其原料完全采用植物纤维，具有纸质柔软均匀，干、湿强度高，滤水速度快，无毒、无异味，可生物降解的特点，是一种符合食品卫生标准的绿色环保产品。目前国际市场主要以非热封型茶叶滤纸为主。
[0004]目前非热封型茶叶滤纸主要由长纤维木浆和麻浆混合抄制而成。例如中国发明专利201210181408.4中公开了利用漂白针叶木浆和马尼拉麻浆为原料，通过打浆、配浆、抄造、表胶等工序抄制出了符合质量标准的非热封型茶叶滤纸。但是麻浆价格昂贵，并且由于纤维相对较长，成纸匀度差。为了降低原料成本，中国发明专利201010284233.0中公开了用棉浆替代麻浆，通过配浆、抄造、表胶等工序抄制出了成本相对低廉的非热封型茶叶滤纸。 但是上述方法都需要表面施胶或涂布工艺才能获得最终产品，其中要添加多种化学添加剂，不仅增加生产成本而且不符合绿色产品的理念。为此，中国发明专利201210379277.0中公开了将植物纤维充分分丝帚化同时尽可能地保留纤维长度，然后通过添加增强剂直接抄制成非热封型茶叶滤纸，无需后续表胶或涂布即可生产出适用于高速包装机的非热封型茶叶滤纸，但是其生产工艺仍需要与麻浆或其他长纤维浆料混抄。
[0005]综上所述，现有生产非热封型茶叶滤纸的方法主要存在需要添加价格昂贵的麻浆，成纸匀度低，需要表胶或涂布工序，工艺复杂等问题。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术的问题，本发明的目的是提供一种简单经济的制备非热封型茶叶滤纸的方法。
[0007]为实现上述目的，根据本发明的制备方法包括以下步骤:
[0008]1)将无氯漂木浆纤维和水混合配成质量浓度为1.2%的浆料，然后置于疏解机中疏解分散；
[0009]2)将步骤1)中疏解好的木衆纤维稀释到质量浓度为0.lwt % -0.8wt %的纤维悬浮液，优选为〇.2wt%-0.4wt%，然后添加一定量的吸附剂并搅拌一定时间使吸附剂充分吸附到纤维表面；
[0010]3)将一定量的PAE湿强剂加入到步骤2)的浆料中并充分搅拌一定时间，使湿强剂尽可能多的留着在纤维表面；
[0011]4)将一定量的增强剂添加到步骤3)的浆料中并搅拌一定时间，使增强剂、湿强剂和纤维充分接触、混合；
[0012]5)将步骤4)中混合均匀的浆料于标准纸页成型器中抄制成型，经压榨、干燥得到非热封型茶叶滤纸。
[0013]其中在步骤1)中，所述木浆为无氯漂针叶木浆、无氯漂阔叶木浆的一种或二者的混合。
[0014]在步骤2)中，所述吸附剂为天然水溶性高分子材料，更具体的来说选自羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、羧甲基壳聚糖中的一种，其用量为木浆纤维绝干质量的〇.〇5%_5%，优选为 0.5%-2%。
[0015]在步骤3)中，所述PAE湿强剂为食品级水溶性阳离子热固性树脂，购于泰安鑫泉造纸助剂厂(阳离子型PAE湿强剂，CAS: 2619-18 )，其用量为木浆纤维绝干质量的0.2 % -10 %， 优选为2%_5%。所述搅拌时间为l-10min，优选为3_5min。
[0016]在步骤4)中，所述增强剂为一种富含羧基或醛基的纯植物纳米悬浮液，其用量为木浆纤维绝干质量的〇.2%-10%，优选为2%-5%。所述搅拌时间为1-1〇1^11，优选为3-5min〇
[0017]其中，所述增强剂是利用纤维素原料，通过高碘酸盐氧化、羧甲基化、甲酸水解预处理或柠檬酸水解预处理后经高压均质得到的纯植物纳米悬浮液。
[0018]例如，所述增强剂的制备方法可以为如下方法之一:
[0019]1)高碘酸盐氧化
[0020]取1重量份的纤维素原料和0.2-1重量份的高碘酸钠，加入10-50重量份的水，于 20-60°C避光反应2-6小时。反应结束后通过离心或过滤的方式将氧化后的纤维素原料洗净，所述纤维素原料选自微晶纤维素，漂白木浆，漂白草浆，棉浆或溶解浆。
[0021]2)羧甲基化[〇〇22]取1重量份的纤维素原料和0.1-0.3重量份的氢氧化钠，加入15-50重量份的乙醇 (质量浓度为50wt %-100wt % )于10-50°C活化20-60min，然后加入0 ? 1-0 ? 5重量份的氯乙酸或氯乙酸钠于50-80°C反应2-6小时。反应结束后通过离心或过滤的方式将羧甲基化的纤维素原料洗净，所述纤维素原料选自微晶纤维素，漂白木浆，漂白草浆，棉浆或溶解浆。[〇〇23]3)甲酸预处理[〇〇24]取1重量份的纤维素原料加入20-50重量份的甲酸溶液(质量浓度为60wt %-99wt % )于65-95°C反应2-6小时。反应结束后通过离心或过滤的方式将甲酸预处理的纤维素原料洗净，所述纤维素原料选自微晶纤维素，漂白木浆，漂白草浆，棉浆或溶解浆。[〇〇25]4)柠檬酸预处理[〇〇26]取1重量份的纤维素原料加入20-50重量份的柠檬酸溶液(质量浓度为30wt %-80wt% )于100-140°C反应2-6小时。反应结束后通过离心或过滤的方式将柠檬酸预处理的纤维素原料洗净，所述纤维素原料选自微晶纤维素，漂白木浆，漂白草浆，棉浆或溶解浆。
[0027]将上述高碘酸盐氧化、羧甲基化、甲酸预处理或柠檬酸预处理并洗涤后的纤维素原料用水稀释为〇.2wt%-1.0wt%的纤维素悬浮液，然后将该悬浮液进行高压均质处理，在 30MPa-150MPa的压力下均质5-40次，优选为50MPa-90MPa，均质次数优选为8-15次。
[0028]本发明的另一目的是提供一种根据上述非热封型茶叶滤纸的制备方法制备得到的非热封型茶叶滤纸。
[0029]所述非热封型茶叶滤纸可用于包装茶叶、咖啡、中草药、卤料、煲汤料等，具有高温蒸煮不破袋、滤水速率快、安全无毒等优点；另外还可以用于泡制药酒、制作香囊、包装粉状或固体状干燥剂、樟脑丸等。
[0030]有益效果
[0031]1.本发明中主要利用无氯漂纯木浆纤维抄制非热封型茶叶滤纸，无需添加价格昂贵的麻浆等长纤维浆料，成本较低。
[0032]2.本发明制备过程中先添加吸附剂，增加PAE湿强剂在纤维表面的留着;后添加富含羧基或醛基的增强剂，一方面促进更多氢键结合点的形成，另一方面与PAE湿强剂之间形成更多的共价键，促进后期干燥过程中纸页湿强度的发展。因此木浆纤维前期无需打浆处理，即可获得较高的干、湿强度，不仅可避免打浆造成的植物纤维的减短，还可以降低能耗、 提高产品的透气度、撕裂度以及柔软度。
[0033]3.本发明与传统制备方法相比，无需后续表胶或涂布工艺，即可得到均匀、平整、 柔软，干、湿强度高的非热封型茶叶滤纸产品，可降低生产成本及设备投资。【具体实施方式】
[0034]在根据本发明的制备方法的步骤2)中，将疏解好的木浆纤维用水稀释到质量浓度为0.lwt.8wt %的纤维悬浮液，优选为0.2wt %-0.4wt %。若质量浓度过低，将导致操作不便，还会导致过低的纸张定量，影响成纸质量;若质量浓度过高可能会因为取料误差大而导致纸张定量不准确，还易导致纸张纤维分散不匀。
[0035]在根据本发明的制备方法中所述吸附剂为天然水溶性高分子材料，更具体的来说选自羧甲基纤维素、羧甲基淀粉、羧甲基壳聚糖中的一种，其用量为木浆纤维绝干质量的 0.05%-5%，优选为0.5%-2%，若用量过少会导致效果不明显，用量过多会导致浆料电位降低，反而降低产品强度，还会增加成本。所述搅拌时间为l-l〇min，优选为3-5min，若搅拌时间过短会导致搅拌不均匀，若搅拌时间过长会增加能耗。
[0036]在根据本发明的制备方法的步骤3)中，所述PAE湿强剂为食品级水溶性阳离子热固性树脂，购于泰安鑫泉造纸助剂厂(阳离子型PAE湿强剂，CAS:2619-18)，其用量为木浆纤维绝干质量的〇.2%-10%，优选为2%-5%，若用量过少会导致效果不明显，用量过多会导致浆料电位降低，反而降低产品强度，还会增加成本。所述搅拌时间为l-l〇min，优选为3-5min〇
[0037]在根据本发明的制备方法的步骤4)中，所述增强剂为一种富含羧基或醛基的纯植物纳米悬浮液，其用量为木浆纤维绝干质量的0.2 %-10%，优选为2 %-5%，若用量过少会导致效果不明显，用量过多会导致浆料电位降低，反而降低产品强度，还会增加成本。所述搅拌时间为l-10min，优选为3_5min。
[0038]以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。[〇〇39]以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。
[0040]实施例1
[0041]1)称取24g绝干无氯漂针叶木浆于2000mL水中，然后置于标准疏解机中充分疏解分散。[〇〇42]2)将疏解好的浆料，稀释至质量浓度为0.2wt%的纤维悬浮液。[〇〇43]3)量取200mL稀释的纤维悬浮液，加入占绝干纤维量1.5%的羧甲基纤维素，充分搅拌5min，然后加入占绝干纤维量3.5%的PAE湿强剂，搅拌3min，最后加入占绝干纤维量2.5%的增强剂，充分搅拌5min。其中增强剂的制备方法如下:取1重量份的漂白针叶木浆和 1重量份的高碘酸钠，加入30重量份的水，于30 °C避光反应3小时。反应结束后通过过滤的方式将木浆洗净。然后用水稀释为〇.5wt%的悬浮液进行高压均质处理，在60MPa的压力下均质15次。
[0044]4)将步骤3)中混合均匀的浆料置于标准纸页成型器中抄造，后经压榨、干燥得到非热封型茶叶滤纸产品。
[0045]5)重复上述步骤，按同样的原料配比抄制10张非热封型茶叶滤纸产品，然后根据国标GB/T 28121 -2011检测产品指标如下:定量:13.2g/m2，抗张强度:0.65kN/m，湿抗张强度:0.25kN/m，透气度:13200cm3/(min ? cm2)，符合国标GB/T 28121-2011中非热封型茶叶滤纸I型规定的指标。
[0046]实施例2[〇〇47]1)称取18g绝干无氯漂针叶木浆和6g绝干未漂阔叶木浆于2000mL水中，然后置于标准疏解机中充分疏解分散。[〇〇48]2)将疏解好的浆料，稀释至质量浓度为0.3wt%的纤维悬浮液。
[0049]3)量取135mL稀释的纤维悬浮液，加入占绝干纤维量1.0%的羧甲基淀粉，充分搅拌7min，然后加入占绝干纤维量4.0%的？六￡湿强剂，搅拌51^11，最后加入占绝干纤维量3.5%的增强剂，充分搅拌5min。其中增强剂的制备方法如下:取1重量份的溶解浆，加入30 重量份的88wt%甲酸，于95°C反应6小时。反应结束后通过离心的方式将浆料洗净。然后用水稀释为〇.5wt%的悬浮液进行高压均质处理，在50MPa的压力下均质15次。
[0050]4)将步骤3)中混合均匀的浆料置于标准纸页成型器中抄造，后经压榨、干燥得到非热封型茶叶滤纸产品。
[0051]5)重复上述步骤，按同样的原料配比抄制10张非热封型茶叶滤纸产品，然后根据国标GB/T 28121 -2011检测产品指标如下:定量:12.8g/m2，抗张强度:0.58kN/m，湿抗张强度:0.21kN/m，透气度:12500cm3/(min ? cm2)，符合国标GB/T 28121-2011中非热封型茶叶滤纸I型规定的指标。
[0052] 实施例3[〇〇53] 1)称取12g绝干未漂针叶木浆和12g绝干无氯漂阔叶木浆于2000mL水中，然后置于标准疏解机中充分疏解分散。[〇〇54]2)将疏解好的浆料，稀释至质量浓度为0.2wt%的纤维悬浮液。[〇〇55]3)量取210mL稀释的纤维悬浮液，加入占绝干纤维量2.0%的羧甲基壳聚糖，充分搅拌5min，然后加入占绝干纤维量4.5%的PAE湿强剂，搅拌3min，最后加入占绝干纤维量 5.0%的增强剂，充分搅拌lOmin。其中增强剂的制备方法如下:取1重量份的微晶纤维素，加入20重量份的80wt%柠檬酸，于120 °C反应5小时。反应结束后通过离心的方式将浆料洗净。 然后用水稀释为〇.5wt%的悬浮液进行高压均质处理，在60MPa的压力下均质12次。
[0056]4)将步骤3)中混合均匀的浆料置于标准纸页成型器中抄造，后经压榨、干燥得到非热封型茶叶滤纸产品。[〇〇57]5)重复上述步骤，按同样的原料配比抄制10张非热封型茶叶滤纸产品，然后根据国标GB/T 28121 -2011检测产品指标如下:定量:14.2g/m2，抗张强度:0.60kN/m，湿抗张强度:0.23kN/m，透气度:11000cm3/(min ? cm2)，符合国标GB/T 28121-2011中非热封型茶叶滤纸n型规定的指标。
[0058] 实施例4[〇〇59] 1)称取20g绝干无氯漂针叶木浆于2000mL水中，然后置于标准疏解机中充分疏解分散。
[0060]2)将疏解好的浆料，稀释至质量浓度为0.2wt%的纤维悬浮液。[〇〇6113)量取200mL稀释的纤维悬浮液，直接加入占绝干纤维量3.5 %的PAE湿强剂，搅拌3min，然后加入占绝干纤维量2.5%的增强剂，充分搅拌5min。其中增强剂的制备方法如下: 取1重量份的漂白针叶木浆和1重量份的高碘酸钠，加入30重量份的水，于30 °C避光反应3小时。反应结束后通过过滤的方式将木浆洗净。然后用水稀释为〇.5wt%的悬浮液进行高压均质处理，在60MPa的压力下均质15次。
[0062]4)将步骤3)中混合均匀的浆料置于标准纸页成型器中抄造，后经压榨、干燥得到非热封型茶叶滤纸产品。
[0063]5)重复上述步骤，按同样的原料配比抄制10张非热封型茶叶滤纸产品，然后根据国标GB/T 28121 -2011检测产品指标如下:定量:13.0g/m2，抗张强度:0.45kN/m，湿抗张强度:0.12kN/m，透气度:13300cm3/(min ? cm2)，不符合国标GB/T 28121-2011中非热封型茶叶滤纸I型或n型规定的指标，与实例1相比，不添加吸附剂保持其他条件基本不变，抄制出的茶叶滤纸干、湿抗张强度均明显降低。
[0064]实施例5[〇〇65] 1)称取24g绝干无氯漂针叶木浆于2000mL水中，然后置于标准疏解机中充分疏解分散。[〇〇66]2)将疏解好的浆料，稀释至质量浓度为0.2wt%的纤维悬浮液。[〇〇67]3)量取200mL稀释的纤维悬浮液，加入占绝干纤维量1.5%的羧甲基纤维素，充分搅拌5min，然后加入占绝干纤维量3.5%的PAE湿强剂，搅拌3min，不添加增强剂。
[0068]4)将步骤3)中混合均匀的浆料置于标准纸页成型器中抄造，后经压榨、干燥得到非热封型茶叶滤纸产品。
[0069]5)重复上述步骤，按同样的原料配比抄制10张非热封型茶叶滤纸产品，然后根据国标GB/T 28121 -2011检测产品指标如下:定量:12.9g/m2，抗张强度:0.48kN/m，湿抗张强度:0.13kN/m，透气度:13500cm3/(min ? cm2)，不符合国标GB/T 28121-2011中非热封型茶叶滤纸I型或n型规定的指标。与实例1相比，不添加增强剂保持其他条件基本不变，抄制出的茶叶滤纸干、湿抗张强度均明显降低。
【主权项】
1.一种非热封型茶叶滤纸的制备方法，所述方法包括以下步骤:1)将无氯漂木浆纤维和水混合配成质量浓度为1.2%的浆料，然后置于疏解机中疏解 分散；2)将步骤1)中疏解好的木衆纤维稀释到质量浓度为0.lwt % -0.8wt %的纤维悬浮液， 优选为0.2wt %-0.4wt %，然后添加一定量的吸附剂并搅拌一定时间使吸附剂充分吸附到 纤维表面；3)将一定量的PAE湿强剂加入到步骤2)的浆料中并充分搅拌一定时间，使湿强剂尽可 能多的留着在纤维表面；4)将一定量的增强剂添加到步骤3)的浆料中并搅拌一定时间，使增强剂、湿强剂和纤 维充分接触、混合；5)将步骤4)中混合均匀的浆料于标准纸页成型器中抄制成型，经压榨、干燥得到非热 封型茶叶滤纸。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述木浆为无氯漂针叶 木浆、无氯漂阔叶木浆的一种或二者的混合。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述吸附剂为选自羧甲 基纤维素、羧甲基淀粉、羧甲基壳聚糖中的一种天然水溶性高分子材料，其用量为木浆纤维 绝干质量的0.05 %-5%，优选为0.5 %-2 %。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，所述PAE湿强剂的用量为 木浆纤维绝干质量的〇.2%-10%，优选为2%-5%;所述搅拌时间为1-1〇1^11，优选为3-5min〇5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，所述增强剂为一种富含 羧基或醛基的纯植物纳米悬浮液，其用量为木浆纤维绝干质量的0.2%-10%，优选为2%-5% ;所述搅拌时间为l-10min，优选为3_5min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述增强剂是利用纤维素原料，通过 高碘酸盐氧化、羧甲基化、甲酸水解预处理或柠檬酸水解预处理后经高压均质得到的纯植 物纳米悬浮液，其制备方法为如下方法之一:1)高碘酸盐氧化取1重量份的纤维素原料和0.2-1重量份的高碘酸钠，加入10-50重量份的水，于20-60 °(:避光反应2-6小时，反应结束后通过离心或过滤的方式将氧化后的纤维素原料洗净，所述 纤维素原料选自微晶纤维素，漂白木浆，漂白草浆，棉浆或溶解浆；2)羧甲基化取1重量份的纤维素原料和0.1-0.3重量份的氢氧化钠，加入15-50重量份的乙醇(质量 浓度为50￥七％-100￥七％)于10-50°(:活化20-60111111，然后加入0.1-0.5重量份的氯乙酸或氯 乙酸钠于50-80°C反应2-6小时，反应结束后通过离心或过滤的方式将羧甲基化的纤维素原 料洗净，所述纤维素原料选自微晶纤维素，漂白木浆，漂白草浆，棉浆或溶解浆；3)甲酸预处理取1重量份的纤维素原料加入20-50重量份的甲酸溶液(质量浓度为60wt %-99wt % )于 65-95°C反应2-6小时，反应结束后通过离心或过滤的方式将甲酸预处理的纤维素原料洗 净，所述纤维素原料选自微晶纤维素，漂白木浆，漂白草浆，棉浆或溶解浆；4)柠檬酸预处理取1重量份的纤维素原料加入20-50重量份的柠檬酸溶液(质量浓度为30wt%-80wt%) 于100-140 °C反应2-6小时，反应结束后通过离心或过滤的方式将柠檬酸预处理的纤维素原 料洗净，所述纤维素原料选自微晶纤维素，漂白木浆，漂白草浆，棉浆或溶解浆；将上述高碘酸盐氧化、羧甲基化、甲酸预处理或柠檬酸预处理并洗涤后的纤维素原料 用水稀释为〇.2wt%-1.0wt%的纤维素悬浮液，然后将该悬浮液进行高压均质处理，在 30MPa-150MPa的压力下均质5-40次，优选为50MPa-90MPa，均质次数优选为8-15次。7.—种非热封型茶叶滤纸，所述非热封型茶叶滤纸根据权利要求1至6中任意一项所述 的非热封型茶叶滤纸的制备方法制备得到。
【文档编号】D21H21/14GK106012649SQ201610333457
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】杜海顺, 李滨, 刘超, 牟新东, 张跃冬, 于光
【申请人】中国科学院青岛生物能源与过程研究所