本发明属于造纸技术领域，尤其涉及一种含咖啡渣的纸张及其制备方法。
背景技术：
森林是地球宝贵的财富，造纸的原料很多都来自于森林，而人们对纸的需求量很大，造成对森林资源的消耗加速，导致对生态平衡的破坏。包装纸是生活常用的一种纸，除了具有一般纸的特点，还需要一定的强度，较好的缓冲性能，甚至在一些特定场所使用的包装纸还要具有一定的香味，能够去除异味的功能。另外，全球每年消耗大量的咖啡，但咖啡渣常常被当作废料抛弃，造成了资源的极大浪费及生态环境的破坏。
技术实现要素：
为了解决以上问题，本发明第一方面提供了一种含咖啡渣的纸张，按重量百分比计，其制备原料包括5～10％的咖啡渣、80～90％的纸浆纤维、1～3％的吸附剂、2～5％的电荷调节剂、1.5～3.5％的助留剂。
作为一种优选的技术方案，所述咖啡渣为在低于150℃的条件下烘1～2h后，研磨至150目以上的咖啡渣。
作为一种优选的技术方案，所述纸浆纤维为废纸浆纤维与草浆纤维的混合，重量比为(0.8～1.2)：1。
作为一种优选的技术方案，所述草浆纤维包括稻草浆纤维、苇浆纤维、蔗渣浆纤维、竹浆纤维、棉浆纤维、麻浆纤维的一种或几种。
作为一种优选的技术方案，所述吸附剂为有机吸附剂和无机吸附剂的混合，重量比(1.5～2.5)：1。
作为一种优选的技术方案，所述有机吸附剂为小麦粉、玉米粉、玉米芯碎片、粗麸皮、大豆粉的一种或几种；所述无机吸附剂为硅酸钙、二氧化硅、蛭石的一种或几种。
作为一种优选的技术方案，所述电荷调节剂为二甲基二烯丙基氯化铵、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸的一种或几种。
作为一种优选的技术方案，所述助留剂为聚丙烯酰胺。
作为一种优选的技术方案，所述聚丙烯酰胺为数均分子量1000万～1400万的阴离子型聚丙烯酰胺。
本发明的第二方面提供了一种如上所述的一种含咖啡渣的纸张制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、将5～10％的咖啡渣、80～90％的纸浆纤维和水混合，打浆后得到纸浆原液，打浆度为35°-45°sr；
s2、将1～3％的吸附剂、2～5％的电荷调节剂、1.5～3.5％的助留剂依次加入水中混合稀释得到稀释液，再将得到的稀释液加入纸浆原液搅拌均匀并加水稀释，得到成型浆液。
s3、将成型浆液在模具中进行成型，得到成型纸坯，将成型纸坯进行热压成型，得到含咖啡渣的纸张。
有益效果：
1.废纸浆纤维与草浆纤维的应用，避免了木浆纤维的使用，保护了森林资源。
2.咖啡渣添加使纸具有咖啡香味，能够祛除异味。
3.有机吸附剂和无机吸附剂的配合使用，提高了与废纸浆纤维和草浆纤维的结合，增强了纸祛除异味的能力，还提高了纸张均一度。
4.电荷调节剂能够中和电荷密度大的细小纤维表面的阴电荷，促进咖啡渣在纸浆纤维上的附着，提高了纸张强度。
5.分子量1000万～1400万的阴离子型聚丙烯酰胺的添加提高浆料脱水性能，改善了纸浆纤维、咖啡渣、吸附剂的表面特征，从而提高了纸张的强度、匀度和吸附能力。
具体实施方式
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本发明中提供的任何定义不一致，则以本发明中提供的术语定义为准。
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本发明的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
为了解决以上问题，本发明第一方面提供了一种含咖啡渣的纸张，按重量百分比计，其制备原料包括5～10％的咖啡渣、80～90％的纸浆纤维、1～3％的吸附剂、2～5％的电荷调节剂、1.5～3.5％的助留剂。
咖啡渣是咖啡利用完后的一种废弃渣滓，在本技术方案中，咖啡渣和纸浆纤维结合能够提高纸张的强度，使纸张具有咖啡香味，降低纸浆纤维的用量，降低生产成本，实现咖啡渣的二次利用，减少对资源的浪费和对环境的破坏。在一些优选的实施方式中，所述咖啡渣为在低于150℃的条件下烘1～2h后，研磨至150目以上的咖啡渣，这有利于咖啡渣在纸浆纤维中的的均匀分散，提高与纸浆纤维的结合，提高纸张强度，提升纸张耐破损性，避免咖啡渣聚集成颗粒，降低纸的粗糙感，提高纸的光滑度。咖啡渣的重量百分比为5～10％，如果低于5％，会降低纸张的咖啡香味，如果高于10％，会影响纸张的韧性、弹性、表面光洁度。
纸浆纤维是造纸中必要的原料，在本技术方案中所用纸浆纤维为废纸浆纤维与草浆纤维的混合，所述草浆纤维包括稻草浆纤维、苇浆纤维、蔗渣浆纤维、竹浆纤维、棉浆纤维、麻浆纤维的一种或几种。避免了木浆纤维的使用，保护森林资源。废纸浆纤维的应用还实现了资源的再利用，降低了成本，另外，本技术方案中，废纸浆纤维与草浆纤维重量比为(0.8～1.2)：1，草浆纤维中的半纤维素能更好的促进废纸浆纤维与草浆纤维的交织结合，增强了纸的强度、弹性、韧性，使纸张在使用过程中折叠、弯曲不易破损。
为了提高纸张祛除异味的能力，且不影响与纸浆纤维的结合，在本技术方案中，使用了有机吸附剂和无机吸附剂的混合，所述的有机吸附剂为小麦粉、玉米粉、玉米芯碎片、粗麸皮、大豆粉的一种或几种，它们能与草浆纤维很好结合，不会影响纸张的强度；所述的无机吸附剂为硅酸钙、二氧化硅、蛭石的一种或几种，它们的颗粒能够很好的吸附在废纸浆纤维纤维上。有机吸附剂和无机吸附剂的重量比为(1.5～2.5)：1，能够使二者都充分的分散到废纸浆纤维和草浆纤维上，使纸张具有吸附不同种类异味的能力，更好的祛除异味；有机吸附剂和无机吸附剂的与废纸浆和草浆纤维的充分结合还提高了纸张的光滑度、均一性。
电荷调节剂能够调节电荷量，在本技术方案中，所述电荷调节剂为二甲基二烯丙基氯化铵、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸的一种或几种，能促进咖啡渣和吸附剂在纸浆纤维上的附着，提高咖啡渣、吸附剂与纸浆纤维的结合，从而提高纸张的强度、韧性和吸附异味能力；另外本方案所选电荷调节剂还能调节咖啡渣、吸附剂表面的电荷量，有利于咖啡渣、吸附剂的均匀分布，促进纸张的光滑度、均一性，进而提高纸张的咖啡香味和祛除异味的能力。
为了提高纸浆纤维、咖啡渣、吸附剂、电荷调节剂的利用率，在本技术方案中，所述助留剂为聚丙烯酰胺。在一些优选的实施方式中，所述助留剂为数均分子量1000万～1400万的阴离子型聚丙烯酰胺，能够提高浆料脱水性能，改善纸浆纤维、咖啡渣、吸附剂的表面特征，使纸浆纤维、咖啡渣、吸附剂更好的结合，从而提高了纸张的强度、韧性和吸附能力，纸张在使用中弯折不易破损。
为了解决以上问题，本发明第二方面提供了一种含咖啡渣的纸张的制备方法，包括以下步骤：
s1、将5～10％的咖啡渣、80～90％的纸浆纤维和水混合，打浆后得到纸浆原液，打浆度为35°-45°sr；
s2、将1～3％的吸附剂、2～5％的电荷调节剂、1.5～3.5％的助留剂依次加入水中混合稀释得到稀释液，再将得到的稀释液加入纸浆原液搅拌均匀并加水稀释，得到成型浆液。
s3、将成型浆液在模具中进行成型，得到成型纸坯，将成型纸坯进行热压成型，得到含咖啡渣的纸张。
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例
实施例1
实施例1提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法。
其制备原料包括以下成分：8kg咖啡渣、42.5kg废纸浆纤维、42.5kg稻草浆纤维、1kg小麦粉(购自广西浙创化工有限公司)、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵(购自昆山晟安生物科技有限公司，型号为d1ul)、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺(购自山东聊城市龙兴环保科技有限公司，分子量为1200万)。其中，咖啡渣是经过100℃烘1.5h并研磨过150目筛网的咖啡渣。
制备方法如下：
s1、将：8kg咖啡渣、42.5kg废纸浆纤维、42.5kg稻草浆纤维和1000kg水混合，打浆后得到纸浆原液。打浆度控制在35～45°。
s2、将100g小麦粉、100g碳酸钙、200g聚二甲基二烯丙基氯化铵、300g阴离子聚丙烯酰胺加入到s1得到的纸浆原液进行搅拌混合，并加4000kg水进行稀释，稀释的质量浓度为1～3％，得到成型浆液。
s3、将成型浆料置于模具中，然后抽真空去除水分，得到成型纸坯。
s4、对成型纸坯进行热压成型，得到含咖啡渣的纸。
实施例2
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：5kg咖啡渣、44kg废纸浆纤维、44kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺。
实施例3
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：10kg咖啡渣、41.5kg废纸浆纤维、41.5kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺。
对比例1
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：2kg咖啡渣、45.5kg废纸浆纤维、45.5kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺。
对比例2
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：20kg咖啡渣、36.5kg废纸浆纤维、36.5kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺。
对比例3
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但所述咖啡渣为50目。
对比例4
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：8kg咖啡渣、85kg废纸浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺。
对比例5
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：8kg咖啡渣、20kg废纸浆纤维、65kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺。
对比例6
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：8kg咖啡渣、42.5kg废纸浆纤维、42.5kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺。
对比例7
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：8kg咖啡渣、42.5kg废纸浆纤维、42.5kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、0kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺。
对比例8
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：8kg咖啡渣、42.5kg废纸浆纤维、42.5kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、0kg阴离子聚丙烯酰胺。
对比例9
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：8kg咖啡渣、42.5kg废纸浆纤维、42.5kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺(购自山东聊城市龙兴环保科技有限公司，分子量为800万)。
对比例10
与实施例1类似的提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，但是制备原料为：8kg咖啡渣、42.5kg废纸浆纤维、42.5kg稻草浆纤维、1kg小麦粉、0.5kg碳酸钙、3kg聚二甲基二烯丙基氯化铵、2.5kg阴离子聚丙烯酰胺(购自山东聊城市龙兴环保科技有限公司，分子量为1600万)。
性能评价
1.抗张强度检测，采用抗张强度试验机，按照《gb/t12914-2008纸和纸板抗张强度测定》标准对实施例1-3和对比例1-10的纸张进行检测，测得纸张式样的抗张指数和伸长率，检测结果见表1。
2.粗糙度检测，采用表面粗糙度测量仪，按照《gb2679.4-94-t纸和纸板粗糙度的测定》标准对对实施例1-3和对比例1-10的纸张进行检测，检测结果见表1。
3.采用嗅觉对比方式，测试实施例1-3和对比例1-10的纸张的咖啡香味和祛除异味的能力。具体方法如下：
(1)通过嗅觉直接闻纸张的咖啡香味，以实施例1的香味浓淡程度作为正常，闻起来咖啡香比实施例1淡记为淡，比实施例1浓记为浓，和实施例1没太大差别的记为正常，结果见表1。
(2)取相同的酒精棉，每个酒精棉滴入1滴酒精，分别用实施例1-3和对比例1-10的纸张包裹，放置1h后取出酒精棉，闻酒精棉的酒精味，酒精味淡就记为淡，酒精味浓记为浓。结果见表1。
表1
通过实施例1～3和对比例1-10可以得知，本发明提供了一种含咖啡渣的纸张及其制备方法，制备的纸张具有很好的强度和韧性以及较好的表面光洁度，还具有咖啡香味和祛除异味的功能，咖啡渣、废纸浆纤维和草浆还避免了木浆纤维的使用，保护了生态资源，降低了成本。
最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。