JP7579012B2 - 茶滓繊維原料の製造方法及びその使用 - Google Patents

Description

本発明は、製紙技術分野に関し、具体的には茶滓繊維原料の製造方法及びその使用に関する。

中国の製紙繊維資源は比較的乏しく、供給能力は既に拡張の需要を満たすことができず、繊維原料は中国製紙産業の発展を制限するボトルネックになっている。現在、中国において使用している製紙原料は古紙パルプを主としているが、古紙パルプに繊維が長短不揃い、化学成分が不安定、繊維が角質化、インクの残留量が高いなどの欠点があり、これは古紙パルプの使用に多くの制限をもたらし、１００％の古紙パルプを使用すれば高級用紙及び高付加価値の特種紙などの紙を生産しにくくなる。かつ古紙資源は無尽蔵ではなく、特に古紙のリサイクルは既に限界に近づいている。そのため、製紙繊維原料の不足問題を改善するため新しい製紙原料が急務とされている。

中国は農業大国であり、毎年茶系バイオマスの生産量が大きいが、現在茶滓を処理する主な方法は焼却であり、茶滓が川に流れるに伴い、大量の有機物が水系に溶解し、水系の有機物の含有量が高く、色度が深くなる。大量の有機物を消費されるため、水中の溶存酸素が低下し、水生生物の生存環境に直接影響し、多くの水生生物が死亡することになる。

茶茎繊維の平均長さは０．８７ｍｍ、平均幅は０．０１７ｍｍであり、チョウセンヤマナラシと大差なく、他の良質のパルプ製造原料と比べてより細かくて短く、かつ微細な繊維（０．１５－０．５ｍｍ）の割合が高く、平均は３２％に達する。茶茎繊維における大分子の配列は整然として緻密であり、繊維の結晶化度と配向度はいずれも高く、ヘミセルロース及びリグニンなどの含有量が高いため、良好な紙プラスチック特性と紡糸性を有する。他の農作物穀稈と同じく、廃棄茶は大量の繊維を含有するため、茶廃棄物を製紙技術又は紡績技術に使用する方法は現在早急に解決しなければならない問題である。

従来技術に存在する問題に対し、本発明は茶滓繊維原料の製造方法及びその使用を提供し、製造過程全体は汚染が少なく、エネルギ消費が低く、取得した茶滓製品は分解可能で、かつ強靱さが高く、軽くて薄く吸音し、生態資源材料の実践の持続可能性に適合する。

本発明の技術的解決手段は以下の通りである：
第１態様であって、本発明は茶滓繊維原料の製造方法を提供し、

茶滓を日干しした後に粉砕し、沸騰した湯でブランチング処理した後に水を入れて一定の時間超音波処理し、５０－６０℃で濃塩酸を用いて１－２ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄し、７０－８０℃で質量濃度が２０～２５％の水酸化ナトリウム液体アルカリを用いて４－５ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄するステップ１と、
処理済の茶滓を水抽出してそれぞれ茶ポリフェノールとスラリーを取得し、スラリーを蒸解し、その後圧搾脱水して粗パルプを得るステップ２と、
粗パルプに対して順次リファイニングとスクリーン処理を行い、その後叩解するステップ３と、

叩解完了後β－シクロデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウムと補強澱粉を入れ、かつｐＨを７～８まで調整し、希釈後ステップ２から得た茶ポリフェノールを入れて均一に混合し、圧搾脱水してかつオーブン乾燥するステップ４と、を含む工程により、完成する。

さらに、前記茶滓は茶茎、茶葉、茶の残余物、飲んだ後の茶滓又はいずれかの製茶過程で発生した不良品におけるいずれか１種又はいずれか複数種の組合である。
さらに、前記ステップ３から得たスクリーン滓を次回の粗パルプと合わせてリファイニング処理を行う。
さらに、前記ステップ３において叩解度を３０－４０°ＳＲに制御する。

さらに、前記β－シクロデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウムと補強澱粉の総量は絶乾の茶滓繊維原料の１０～２０％であり、かつβ－シクロデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウムと補強澱粉の質量比例は１：１～３：１～５である。
第２態様であって、本発明は茶滓繊維原料の製造方法を提供し、

茶滓を日干しした後に粉砕し、沸騰した湯でブランチング処理した後に水を入れて一定の時間超音波処理し、５０－６０℃で濃塩酸を用いて１－２ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄し、７０－８０℃で質量濃度が２０～２５％の水酸化ナトリウム液体アルカリを用いて４－５ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄するステップ１と、
処理済の茶滓にアルギン酸ナトリウム－ゼラチン水溶液を入れて室温で一定の時間静置し、濾過して濾過ケークを洗浄するステップ２と、
濾過ケークに蒸留水を入れて３０ｍｉｎ－１ｈ振とうし、その後濾過してオーブン乾燥するステップ３と、を含む。

さらに、前記茶滓は茶茎、茶葉、茶の残余物、飲んだ後の茶滓又はいずれかの製茶過程で発生した不良品におけるいずれか１種又はいずれか複数種の組合である。

さらに、前記アルギン酸ナトリウム－ゼラチン水溶液におけるアルギン酸ナトリウムの質量濃度は１０～２０％であり、ゼラチンの質量濃度は５～１０％である。
第３態様であって、本発明は茶滓原料の製紙における使用を提供する。

第４態様であって、本発明は筆記用紙の製造方法を提供し、上記茶滓原料を５０～６０メッシュの粉末に処理し、その後漂白された硫酸塩針葉樹パルプと重量比率組成：１０～２０％：９０～８０％に基づいて調合し、均一に混合した後にリファイニングして叩解し、抄造成形し、圧搾してオーブン乾燥し、順次巻き取り、裁断することを含む工程により、完成する。

従来技術に比べて、本発明の利点は以下の通りである：

本発明は化学パルプ製造を選択し、酸処理を経て澱粉、ペクチンなどの物質を加水分解でき、パルプ収率を向上させる。酸処理によっていくつかの糖類などを除去でき、同時に以降のアルカリ処理のために事前の準備を行う。茶の特徴を顕著に示すために、製紙過程において化学的処理方式を用い、茶葉繊維のきめを適度に保持し、本発明方法により製造する茶滓紙は色が浅く、繊維が細かく、紙が均一で靭性が強く、手触りが滑らかでマットな色合いを呈し、吸水性に優れ、書き味が良好である。

本発明の説明において、説明すべきは、実施例に具体的な条件が明記されていない場合、通常の条件又はメーカが提案した条件に従って行うことである。使用される試薬又は機器は、メーカを明記されていない場合、市販により購入及び取得できる通常製品である。

以下においては発明を実施するための形態を踏まえ本発明についてさらに詳しく説明し、それによって当業者が発明のアイデア、技術的解決手段に対してさらに完璧で、正確で踏み込んだ理解をすることを助け、本発明の保護範囲は以下の実施例を含むがそれらに限定されず、本願の精神と範囲から逸脱しない前提の下でいかなる本発明の技術的解決手段の詳細と形式に対して行った修正も本発明の保護範囲に収まる。
本発明の具体的な実施例は２種の茶滓繊維原料の製造方法を提供し、具体的には以下の通りである：
第１種は、茶滓繊維原料の製造方法であって、

茶滓を日干しした後に粉砕し、沸騰した湯でブランチング処理した後に水を入れて一定の時間超音波処理し、５５℃で濃塩酸を用いて２ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄し、さらに７５℃で質量濃度が２０％の水酸化ナトリウム液体アルカリを用いて４ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄し、茶滓は茶茎、茶葉、茶の残余物、飲んだ後の茶滓又はいずれかの製茶過程で発生した不良品におけるいずれか１種又はいずれか複数種の組合であるステップ１と、
処理済の茶滓を水抽出してそれぞれ茶ポリフェノールとスラリーを取得し、スラリーを蒸解し、その後圧搾脱水して粗パルプを得るステップ２と、
粗パルプに対して順次リファイニングとスクリーン処理を行い、その後叩解し、叩解度を３０－４０°ＳＲに制御するステップ３と、

ステップ４、叩解完了後β－シクロデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウムと補強澱粉を入れ、β－シクロデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウムと補強澱粉の総添加量は絶乾の茶滓繊維原料の２０％であり、かつβ－シクロデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウムと補強澱粉の質量比例は１：２：５であり、かつｐＨを８まで調整し、希釈後ステップ２から得た茶ポリフェノールを入れて均一に混合し、圧搾脱水してかつオーブン乾燥するステップ４と、を含む工程により、完成する。
上記過程において、ステップ３から得たスクリーン滓を次回の粗パルプと合わせてリファイニング処理を行う。
第２種は、茶滓繊維原料の製造方法であって、

茶滓を日干しした後に粉砕し、沸騰した湯でブランチング処理した後に水を入れて一定の時間超音波処理し、５５℃で濃塩酸を用いて２ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄し、さらに７５℃で質量濃度が２０％の水酸化ナトリウム液体アルカリを用いて４ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄し、茶滓は茶茎、茶葉、茶の残余物、飲んだ後の茶滓又はいずれかの製茶過程で発生した不良品におけるいずれか１種又はいずれか複数種の組合であるステップ１と、

処理済の茶滓にアルギン酸ナトリウム－ゼラチン水溶液を入れて室温で一定の時間静置し、濾過して濾過ケークを洗浄し、アルギン酸ナトリウム－ゼラチン水溶液におけるアルギン酸ナトリウムの質量濃度は１０％であり、ゼラチンの質量濃度は５％であるステップ２と、
濾過ケークに蒸留水を入れて３０ｍｉｎ振とうし、その後濾過してオーブン乾燥するステップ３と、を含む。

本発明はさらに筆記用紙の製造方法を提供し、上記茶滓原料を５０～６０メッシュの粉末に処理し、その後漂白の硫酸塩針葉樹パルプと重量比率組成：１０～２０％：９０～８０％に基づいて配合し、均一に混合した後にリファイニングして叩解し、抄造成形し、圧搾してオーブン乾燥し、順次巻き取り、裁断することを含む工程により、完成する。抄造工程の過程は既存の工程に基づいて行い、ここにおいて詳しく説明しない。
実施例１：
本実施例は第１種の茶滓繊維原料の製造方法を用い、製紙用の茶滓原料と漂白硫酸塩針葉樹パルプとの重量比率組成：１０％：９０％である。
実施例１に記載の茶滓紙のテクニカル指標は表１に示すとおりである：
表１：
色 繊維 縁部 靭性 手触り 吸水性 書きやすさ 浅い 細かい 均一 強い 滑らかでマットな色合いを呈する 良い 書き味が良好
実施例２：
本実施例は第１種の茶滓繊維原料の製造方法を用い、製紙用の茶滓原料と漂白硫酸塩針葉樹パルプとの重量比率組成：２０％：８０％である。
実施例２に記載の茶滓紙のテクニカル指標は表２に示すとおりである：
表２：
色 繊維 縁部 靭性 手触り 吸水性 書きやすさ 浅い 細かい 均一 強い 滑らかでややマットな色合いを呈する 良い 比較的書き味が良好
実施例３：
本実施例は第２種の茶滓繊維原料の製造方法を用い、製紙用の茶滓原料と漂白硫酸塩針葉樹パルプとの重量比率組成：１０％：９０％である。
実施例３に記載の茶滓紙のテクニカル指標は表３に示すとおりである：
表３：
色 繊維 縁部 靭性 手触り 吸水性 書きやすさ やや深い 細かい やや縮化している 強い 平坦で滑らか 良い 書き味が良好
実施例４：
本実施例は第２種の茶滓繊維原料の製造方法を用い、製紙用の茶滓原料と漂白硫酸塩針葉樹パルプとの重量比率組成：２０％：８０％である。
実施例４に記載の茶滓紙のテクニカル指標は表４に示すとおりである：
表４：
色 繊維 縁部 靭性 手触り 吸水性 書きやすさ やや深い 細かい やや縮化している 脆い 平坦で滑らか 良い 書き味が良好

以上に記載の実施例は本発明のいくつかの実施形態を表現するだけであり、その説明は具体的かつ詳細であるが、それによって本発明の特許範囲に対する制限として理解されるべきではない。指摘すべきことは、本分野の当業者にとって、本発明のアイデアを逸脱しないことを前提に、また若干の変形及び改善を行うことができ、これは全て本発明の保護範囲に属する。従って、本発明特許の保護範囲は添付の請求項に準ずるものとする。

Claims (10)

1. 茶滓を日干しして粉砕し、沸騰した湯でブランチング処理した後に水を入れて一定の時間超音波処理し、５０－６０℃で濃塩酸を用いて１－２ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄し、７０－８０℃で質量濃度が２０～２５％の水酸化ナトリウム液体アルカリを用いて４－５ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄するステップ１と、
   処理済の茶滓を水抽出してそれぞれ茶ポリフェノールとスラリーを取得し、スラリーを蒸解し、その後圧搾脱水して粗パルプを得るステップ２と、
   粗パルプに対して順次リファイニングとスクリーン処理を行い、その後叩解するステップ３と、
   叩解完了後β－シクロデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウムと補強澱粉を入れ、かつｐＨを７～８まで調整し、希釈後ステップ２から得た茶ポリフェノールを入れて均一に混合し、圧搾脱水してかつオーブン乾燥するステップ４と、を含む工程により、完成する
   ことを特徴とする茶滓繊維原料の製造方法。
2. 前記茶滓は、茶茎、茶葉、茶の残余物、飲んだ後の茶滓又はいずれかの製茶過程で発生した不良品におけるいずれか１種又はいずれか複数種の組合である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の茶滓繊維原料の製造方法。
3. 前記ステップ３から得たスクリーン滓を次回の粗パルプと合わせてリファイニング処理を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の茶滓繊維原料の製造方法。
4. 前記ステップ３において叩解度を３０～４０°ＳＲに制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の茶滓繊維原料の製造方法。
5. 前記β－シクロデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウム及び補強澱粉の総添加量は絶乾の茶滓繊維原料の１０－２０％であり、かつβ－シクロデキストリン、カルボキシメチルセルロースナトリウム及び補強澱粉の質量比例は１：１～３：１～５である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の茶滓繊維原料の製造方法。
6. 茶滓を日干しして粉砕し、沸騰した湯でブランチング処理した後に水を入れて一定の時間超音波処理し、５０－６０℃で濃塩酸を用いて１－２ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄し、７０－８０℃で質量濃度が２０～２５％の水酸化ナトリウム液体アルカリを用いて４－５ｈ処理し、濾過して中性まで洗浄するステップ１と、
   処理済の茶滓にアルギン酸ナトリウム－ゼラチン水溶液を入れて室温で一定の時間静置し、濾過して濾過ケークを洗浄するステップ２と、
   濾過ケークに蒸留水を入れて３０ｍｉｎ－１ｈ振とうし、その後濾過してオーブン乾燥するステップ３と、を含む
   ことを特徴とする茶滓繊維原料の製造方法。
7. 前記茶滓は、茶茎、茶葉、茶の残余物、飲んだ後の茶滓又はいずれかの製茶過程で発生した不良品におけるいずれか１種又はいずれか複数種の組合である、
   ことを特徴とする請求項６に記載の茶滓繊維原料の製造方法。
8. 前記アルギン酸ナトリウム－ゼラチン水溶液におけるアルギン酸ナトリウムの質量濃度は１０～２０％であり、ゼラチンの質量濃度は５～１０％である、
   ことを特徴とする請求項６に記載の茶滓繊維原料の製造方法。
9. 請求項１～８のいずれかに記載の製造方法により取得する茶滓原料の製紙における使用。
10. 請求項１～８のいずれかに記載の製造方法により取得する茶滓原料を５０～６０メッシュの粉末に処理し、その後漂白した硫酸塩針葉樹パルプとの重量比率組成：１０～２０％：９０～８０％に基づいて原料を配合し、均一に混合した後にリファイニングして叩解し、抄造成形し、圧搾してオーブン乾燥し、順次巻き取り、裁断することを含む工程により、完成する
    ことを特徴とする筆記用紙の製造方法。