陳子成

(東北電力大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，吉林吉林132012)

廢紙已經(jīng)成為我國(guó)造紙行業(yè)用量最大的原料。近年來，我國(guó)每年均需進(jìn)口約2000萬噸廢紙?jiān)稀４罅坎捎脧U紙?jiān)旒埡芎玫慕鉀Q了我國(guó)森林資源匱乏，自制漿能力不足的問題。然而過分依靠進(jìn)口廢紙，給我國(guó)造紙行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提升帶來了一定風(fēng)險(xiǎn)。如何更好的利用國(guó)產(chǎn)廢紙資源是我國(guó)造紙行業(yè)亟待解決的問題［1］。人民幣紙是一種特殊的特種紙，由于使用的要求和防偽的需要，在其制造過程中添加了濕強(qiáng)劑，在印刷時(shí)使用了多種印刷方式和印刷油墨，這給廢人民幣紙的再生利用帶來了很大的困難［2－3］。雙pH法已經(jīng)被證明是一種比較適合廢人民幣紙?jiān)偕玫墓に嚰夹g(shù)［4］。瓦楞原紙是重要的紙箱原料，廣泛應(yīng)用于各種商品的包裝，也是一種市場(chǎng)需要旺盛、發(fā)展前景看好的紙種［5－7］。本研究采用雙pH法對(duì)廢人民幣紙進(jìn)行再制漿，并通過與廢新聞紙漿配抄瓦楞原紙?jiān)u價(jià)未脫墨廢人民幣紙漿的應(yīng)用性能。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

廢人民幣紙?jiān)侠米鲝U的第五套人民幣10元幣切碎后壓實(shí)成紙塊。使用前將其分散并過80目篩以除去灰塵和碎末。廢新聞紙漿是舊報(bào)紙?jiān)?%濃度下由瓦利打漿機(jī)疏解成漿，打漿度為34°SR。實(shí)驗(yàn)使用的H2SO4、NaOH等試劑均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 廢人民幣紙的再制漿

廢人民幣紙的再制漿采用雙pH法。室溫下將廢紙片用5%(相對(duì)于絕干廢人民幣紙)的氫氧化鈉水溶液中浸泡30 min(廢紙片的濃度10%)后用大量的水洗到中性，再用5%的硫酸(相對(duì)于絕干廢人民幣紙)浸泡30 min(廢紙片的濃度10%)后用大量的水洗到中性并濃縮備用。取一定量處理后的廢人民幣紙調(diào)成5%的濃度后轉(zhuǎn)移到PEI磨中，在打漿間隙為0.2 mm的條件下疏解5 000轉(zhuǎn)。疏解后的漿料在濃度為1%的條件下再經(jīng)過篩縫為0.3 mm的篩漿機(jī)篩選，良漿濃縮后備用。

1.2.2 廢人民幣紙漿的纖維形態(tài)分析

通過纖維形態(tài)分析儀Morfi Compact(德國(guó)MUTEK公司)分析廢人民幣紙漿的纖維特點(diǎn)，測(cè)定其成漿性能，并對(duì)其長(zhǎng)度、寬度及其分布進(jìn)行檢測(cè)［8］。

1.2.3 瓦楞原紙的抄造和性能評(píng)價(jià)

采用廢人民幣紙漿替代一部分廢新聞紙漿抄造120 g/m2的瓦楞原紙，比例從5%、10%、15%遞增到100%。并根據(jù)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)瓦楞原紙的裂斷長(zhǎng)和環(huán)壓強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 廢人民幣紙的纖維形態(tài)

從廢人民幣紙漿纖維形態(tài)分析的結(jié)果來看，其重均平均長(zhǎng)度為0.703 mm，平均寬度為24.2 μm。其長(zhǎng)度和寬度的分布如圖1和圖2所示。從圖1可知，廢人民幣紙漿的纖維長(zhǎng)度較集中于0.75 mm以下，其纖維長(zhǎng)度較短，類似于麥草或稻草的化學(xué)漿［9］。圖2的結(jié)果表明，其纖維寬度分布較為集中，整體與木材纖維較為接近。由于人民幣紙的原料主要是化學(xué)木漿和一部分棉、麻漿，纖維形態(tài)分析的結(jié)果說明在廢人民幣紙?jiān)僦茲{過程中，纖維的切斷較為明顯，但寬度變化不大。從廢人民幣紙的纖維形態(tài)來看，它至少可以在成紙性能上與草類纖維原料的化學(xué)漿較接近。

圖1 廢人民幣紙漿的纖維長(zhǎng)度分布

圖2 廢人民幣紙的纖維寬度分布

2.2 不同的廢人民幣紙漿配抄比例對(duì)瓦楞原紙裂斷長(zhǎng)的影響

隨著廢人民幣紙漿配抄比例的增加，瓦楞原紙的斷裂長(zhǎng)下降。這說明廢人民幣紙與廢新聞紙相比其成紙強(qiáng)度較差。圖3表明，當(dāng)廢人民幣紙漿的配抄比例達(dá)到40%時(shí)，瓦楞原紙的裂斷長(zhǎng)為2.4 Km，高于D級(jí)瓦楞原紙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB13023－91)的2.15 Km。當(dāng)廢人民幣紙漿的配抄比例達(dá)到20%時(shí)，瓦楞原紙的裂斷長(zhǎng)為2.8 Km，高于C級(jí)瓦楞原紙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB13023－91)的2.7 Km。適當(dāng)?shù)呐涑壤梢詽M足國(guó)標(biāo)對(duì)C、D級(jí)瓦楞原紙的裂斷長(zhǎng)的要求。由于本研究是在實(shí)驗(yàn)室條件下通過手抄片對(duì)不同廢人民幣紙漿配抄比例下的瓦楞原紙裂斷長(zhǎng)的分析，手抄片未經(jīng)壓榨處理，在手抄片制備過程中也未添加增強(qiáng)劑，因而在工業(yè)生產(chǎn)條件下，瓦楞原紙的裂斷長(zhǎng)會(huì)更高一些。若在工業(yè)生產(chǎn)中采用部分廢人民幣紙漿配抄，其用量還可在上述比例的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高。

圖3 廢人民幣紙漿配比對(duì)裂斷長(zhǎng)的影響

2.3 不同的廢人民幣紙漿配抄比例對(duì)瓦楞原紙環(huán)壓指數(shù)的影響

環(huán)壓指數(shù)是瓦楞原紙重要的強(qiáng)度指標(biāo)。圖4的結(jié)果表明，廢人民幣紙漿的配抄比例越高，相應(yīng)的瓦楞原紙環(huán)壓指數(shù)越低。這主要是由于經(jīng)過化學(xué)機(jī)械處理后，廢人民幣紙漿的纖維長(zhǎng)度損失較大造成的。當(dāng)廢人民幣紙漿的配抄比例達(dá)到45%時(shí)，瓦楞原紙的環(huán)壓指數(shù)為3.7 Nm/g，高于D級(jí)瓦楞原紙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB13023－91)的3.5 Nm/g。由于國(guó)標(biāo)對(duì)瓦楞原紙A、B、C級(jí)的環(huán)壓指數(shù)要求較高，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，廢人民幣紙只適合于配抄D級(jí)瓦楞原紙。根據(jù)裂斷長(zhǎng)的指標(biāo)，廢人民幣紙配抄D級(jí)瓦楞原紙，其比例控制在40%左右是可行的。不同比例的未脫墨廢人民幣紙漿配抄瓦楞原紙時(shí)，其紙張的顏色存在一些差異(見圖5)，但由于瓦楞原紙只作為包裝紙箱的芯層，因而這種顏色變化對(duì)紙張的使用影響較小。

由于廢人民幣紙的價(jià)格遠(yuǎn)低于廢箱板紙、廢新聞紙等原料(約相當(dāng)于上述紙種價(jià)格的25%)，所以按一定比例的廢人民幣紙配抄瓦楞原紙，有利于降低生產(chǎn)成本。

圖4 廢人民幣紙漿配比對(duì)環(huán)壓指數(shù)的影響

圖5 不同比例的廢人民幣配抄瓦楞原紙的紙樣

3 結(jié) 論

(1)未脫墨廢人民幣紙的纖維長(zhǎng)度較小，重均纖維長(zhǎng)度僅為0.703 mm，相當(dāng)于草類原料的化學(xué)漿，纖維的平均寬度為24.2 μm，成紙強(qiáng)度較低。

(2)廢人民幣紙的配抄比例達(dá)到40%時(shí)，瓦楞原紙的裂斷長(zhǎng)為2.4 Km，可以滿足D級(jí)瓦楞原紙對(duì)裂斷長(zhǎng)的要求。

(3)廢人民幣紙的配抄比例達(dá)到45%時(shí)，瓦楞原紙的環(huán)壓指數(shù)為3.7 Nm/g，可以滿足D級(jí)瓦楞原紙對(duì)環(huán)壓指數(shù)的要求。

［1］J H Schmidt，P Holm，A Merrild，P Christensen.Life Cycle Assessment of the Waste Hierarchy－a Danish Case Study on Waste Paper.Waste management.2007，27(11):1519－1530.

［2］王麗娟，楊汝男，章海濤.濕強(qiáng)紙?jiān)僦茲{的研究［J］.中國(guó)造紙，2004，23(04):63－64.

［3］梁虎南，張衛(wèi)華，張鵬宇.有機(jī)膨潤(rùn)土的制備及其對(duì)彩色噴墨打印紙性能的影響［J］.東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34(2):43－47.

［4］Chen Z，Song Z.，Qian X，et al.Repulping high wet－strength waste banknote paper by a dual－pH pretreatment process.［J］BioResources，2012，7(3):3701－3710.

［5］戚榮樞，胡瓊忠.廢紙生產(chǎn)高強(qiáng)度瓦楞原紙?bào)w會(huì)［J］.廣東造紙，2000，(3):44－45.

［6］李樹儉.提高瓦楞原紙環(huán)壓強(qiáng)度的探討［J］.中國(guó)造紙，2009，28(4):73－74.

［7］洪亮，程利偉.瓦楞紙板工藝探討［J］.包裝工程，2007，7(7):32－26

［8］劉凱，何北海，黎小敏，等.利用新型纖維形態(tài)分析儀分析杉木CTMP漿纖維形態(tài)［J］中國(guó)造紙，2009，28(12):14－17.

［9］M.Sain，S.Panthapulakkal.Bioprocess Preparation of Wheat Straw Fibers and Their Characterization.Industrial Crops and Products.2006，23(1):1－8.