文 羅明翔

索理思（上海）化工有限公司

從2017 年起，中國出臺相關(guān)政策開始禁止進(jìn)口固體廢棄物，并逐步加強(qiáng)了對造紙行業(yè)進(jìn)口廢紙的管控。2018 年，國家相關(guān)部門發(fā)布的進(jìn)口禁令規(guī)定，混合廢紙以及幾乎所有消費(fèi)后塑料禁止進(jìn)口。2021 年1 月1日起，包含舊瓦楞紙箱（OCC）以及其他更高品質(zhì)的回收纖維在內(nèi)的所有廢紙禁止進(jìn)口。

禁廢令大幅減少了我國造紙企業(yè)可獲得的纖維原料數(shù)量，在禁廢令發(fā)布之前的2016 年，廢紙進(jìn)口量約2850 萬t，到2019 年這個數(shù)字降至1036 萬t，而在整個2020 年的下降幅度更大，降至689 萬t。受此影響，國內(nèi)造紙企業(yè)不得不轉(zhuǎn)而使用本地廢紙，但其質(zhì)量遠(yuǎn)不如來自于美國和歐洲的廢紙。

針對這些問題，部分紙企采取了一些變通措施，例如將原生漿與國廢混合使用，或?qū)⒚绹?、歐洲等地的OCC 進(jìn)口到越南或老撾等東南亞國家進(jìn)行預(yù)處理，然后再出口到中國。不過大多數(shù)紙企開始與化學(xué)品供應(yīng)商合作開發(fā)其他解決方案，以保持生產(chǎn)效率，并維持其利潤不會下滑。

1 回收纖維在生產(chǎn)中存在的問題

造紙企業(yè)遇到的質(zhì)量問題與回收纖維的固有特性直接相關(guān)?；厥諘?dǎo)致纖維隨著時間推移而變形受損，并最終導(dǎo)致強(qiáng)度降低。主要原因有二，即角質(zhì)化和因填料的存在而導(dǎo)致的二次弱化。經(jīng)過反復(fù)的回收流程，纖維就會產(chǎn)生角質(zhì)化。這會降低與鄰近纖維的結(jié)合強(qiáng)度，從而降低纖維干燥和重新濕潤后的膨脹能力和靈活性。

填料的存在起到了類似的效果。取代纖維的填料降低了再生紙承受和分散壓力的能力。纖維含量越少，纖維與纖維之間的結(jié)合就越少，成紙強(qiáng)度從整體上就弱化了。因此，纖維通常只能回收3～5 次，回收次數(shù)過多，纖維強(qiáng)度將無法滿足使用要求。

化學(xué)干預(yù)可以有效緩解回收纖維的這一問題，大多數(shù)造紙企業(yè)都會與化學(xué)品供應(yīng)商合作尋找能夠平衡成本、運(yùn)行性能和紙張質(zhì)量的解決方案。

2 通過化學(xué)助劑的添加改善纖維強(qiáng)度

總體來說，有部分中國造紙企業(yè)通過提高紙張定量來提高紙張強(qiáng)度。但由于木材成本占成品紙張總成本的比例很高，所以提高紙張定量在經(jīng)濟(jì)上并不十分可行，也不可持續(xù)。在北美和歐洲，造紙企業(yè)更多是通過采用輕量化技術(shù)，在保持紙張現(xiàn)有強(qiáng)度的同時降低其定量，由此可以減少原生纖維的消耗，并減少需要運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品數(shù)量，降低運(yùn)輸成本和碳排放。

實(shí)現(xiàn)輕量化就要依靠化學(xué)添加劑來提高纖維強(qiáng)度。在中國占據(jù)干強(qiáng)度市場90%的首選添加劑是兩性聚丙烯酰胺，即AmPAM，是同時含有正電基和負(fù)電基的聚合物。在最佳pH 值條件下，AmPAM 會形成大型聚合物，能夠有效增加強(qiáng)度，不過劑量需求很大，每噸紙需要的添加量達(dá)30～50 kg。AmPAM 的一個通病是其排水效率低于其他化學(xué)品添加劑，這會導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。

一種叫作乙二醛改性聚丙烯酰胺（GPAM）的纖維強(qiáng)度增強(qiáng)劑，是預(yù)聚物聚丙烯酰胺與乙二醛（C2H2O2）交聯(lián)形成的聚合物。GPAM 通過聚合物與纖維素纖維之間形成的共價鍵和氫鍵提高強(qiáng)度。這兩種鍵都能提高機(jī)械阻力，進(jìn)而提高干強(qiáng)度。因為提升的是共價鍵的強(qiáng)度，因此，GPAM 即使在較低劑量下也能對干強(qiáng)度有明顯提升，每噸紙可能只需要1～3 kg。出于這個原因，加之能改善排水，GPAM 作為干強(qiáng)劑被越來越多地用于各種類型的紙張，特別是紙板產(chǎn)品。

聚合物在改善紙張濕強(qiáng)度方面也發(fā)揮著重要作用，其中兩種最重要的濕強(qiáng)劑是聚酰胺環(huán)氧氯丙烷(PAE)和聚乙烯胺(PVAm)。20 世紀(jì)50 年代末，研究人員發(fā)現(xiàn)，PAE 與半纖維素的羧酸基反應(yīng)會提高強(qiáng)度，然后與鄰近的聚合物形成交聯(lián)，最終共價結(jié)合的聚合物網(wǎng)絡(luò)使得即使纖維被打濕后也能保持強(qiáng)度。在使用PVAm 時共價結(jié)合也很重要，這是一種包含伯胺基的簡單化合物。雖然PVAm 聚合物之間的交聯(lián)對提高紙張濕強(qiáng)度沒有作用，但來自帶有正電荷的質(zhì)子化胺和纖維素上的羧基的靜電作用力會提升濕強(qiáng)度。

PVAm 還可與AmPAM 配合使用，兩者同時使用的效果是單獨(dú)使用AmPAM 時所無法達(dá)到的，最大的優(yōu)勢是可以改善紙張強(qiáng)度，同時還能提高纖維留著率，并改善抄紙時的濾水。此外，PVAm 還有助于減少AmPAM 的用量，減小下游水處理環(huán)節(jié)BOD 和COD的處理壓力。

3 運(yùn)營變革

除了不斷提升紙機(jī)設(shè)備和紙品品質(zhì)，紙企還改進(jìn)自己的生產(chǎn)運(yùn)營狀況。例如將新聞紙和印刷/書寫紙紙機(jī)升級改造為可生產(chǎn)利潤更高的箱紙板或特種紙產(chǎn)品的紙機(jī)。這種改造項目非常復(fù)雜，但最終利潤也非?？捎^。通過設(shè)備升級改造，可以提高生產(chǎn)率，并引入新的產(chǎn)品等級和創(chuàng)新產(chǎn)品，從而擴(kuò)大市場份額。

對紙企而言，從未涂布紙轉(zhuǎn)產(chǎn)涂布紙產(chǎn)品很有發(fā)展前景，尤其是生產(chǎn)采用新一代水性阻隔涂料的產(chǎn)品。例如，將中小型造紙機(jī)升級改造為應(yīng)用水基聚合物乳液或生物蠟涂層的紙板機(jī)后，即可生產(chǎn)出多種符合不同應(yīng)用需求的產(chǎn)品，從食品級到非食品級各種類型的包裝用紙。更重要的是，涂有水性阻隔涂層的紙或紙板通常都滿足可再制漿、可回收、可堆肥、可生物降解的要求，讓造紙企業(yè)能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。如果將回收的紙制品作為原材料，不僅進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，更可實(shí)現(xiàn)真正意義上的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

“工業(yè)4.0”計劃也為造紙企業(yè)帶來了進(jìn)一步提升的希望，包括生產(chǎn)、倉儲、物流中一系列可以被廣泛采用的技術(shù)變革。最初由德國和其他歐洲政府發(fā)起的工業(yè)4.0 已被包括中國在內(nèi)的世界各國所接受。將預(yù)測分析和人工智能（AI）融入到生產(chǎn)制造是最令人激動的發(fā)展之一，由此造紙企業(yè)就能使用實(shí)時數(shù)據(jù)以前所未有的方式來優(yōu)化造紙工藝。隨著更多創(chuàng)新技術(shù)被采用，工廠將大幅提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量控制水平，同時促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

對國內(nèi)造紙企業(yè)而言，要在后疫情階段保持競爭力，就必須克服眾多的競爭挑戰(zhàn)，不斷提高效率、保證質(zhì)量、提升滿足市場需求的能力。此外，造紙行業(yè)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重點(diǎn)行業(yè)。我國政府也致力于2030 年前碳達(dá)峰，2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和。作為合格的造紙化學(xué)品供應(yīng)商，索理思不僅要提供優(yōu)秀的化學(xué)品產(chǎn)品，還要為制漿造紙企業(yè)解決可持續(xù)生產(chǎn)和行業(yè)增效減排中遇到的問題，為其提供幫助和解決方案。無論造紙企業(yè)希望從紙張輕量化、纖維強(qiáng)度提升、設(shè)備升級改造等方面進(jìn)行改進(jìn)，還是努力實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)的生產(chǎn)經(jīng)營，索理思作為優(yōu)秀的合作伙伴都能讓一切都有所不同。

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自100 多年前成立以來，索理思就一直在與大量的水密集型工業(yè)客戶合作，成為全球知名的特種造紙化學(xué)品生產(chǎn)商，經(jīng)營著47 家生產(chǎn)工廠，分布在全球各地靠近客戶的地方。索理思還堅持投資和從事廣泛的研發(fā)工作，并設(shè)立了客戶應(yīng)用實(shí)驗室，具備全面的分析能力、綜合紙張測試和水分析資源，以及創(chuàng)新的工藝試驗設(shè)備。

索理思是中國造紙企業(yè)尤其在禁廢令實(shí)施之后，保持和提升生產(chǎn)效率和利潤的理想合作伙伴。其產(chǎn)品組合包括一系列創(chuàng)新的強(qiáng)度添加劑，例如先進(jìn)的干強(qiáng)度技術(shù)HercobondTMPlus，其能提高多種紙張和紙板包裝產(chǎn)品的最終使用性能。HercobondTMPlus 在客戶的工廠通過專利工藝進(jìn)行在線功能性化學(xué)反應(yīng)，可使成品紙達(dá)到輕量化從而減少運(yùn)費(fèi)和碳足跡。

索理思還提供XelorexTM系列紙張性能添加劑，這個聚合物系列能夠使?jié)癫抗に嚫雍喕elorexTM中的聚合物能有效與纖維和細(xì)小成分形成氫鍵和離子鍵，為眾多包裝紙產(chǎn)品提高強(qiáng)度。聚合物的高電荷密度還能提高離子間作用力，在提高纖維留著率、改善漿料濾水效果和漿料電荷控制等方面，起到非常好的效果。XelorexTM添加劑功能眾多，可迅速解決多種問題，是新紙機(jī)開機(jī)和產(chǎn)品升級的理想選擇。

索理思還提供全面的水性阻隔涂料產(chǎn)品，以提升防水、防油脂和防水蒸氣滲透的應(yīng)用功能。這些水性涂料可用于多種紙張和紙板包裝產(chǎn)品，包括紙杯、快餐食品包裝和瓦楞紙箱。索理思還可以根據(jù)客戶的應(yīng)用場景進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)整以滿足各種最終使用要求，比如防水防油等級、印刷適性和膠黏性能等。

索理思憑借先進(jìn)的監(jiān)測和控制設(shè)備以及優(yōu)化生產(chǎn)運(yùn)營的其他技術(shù)為所有產(chǎn)品提供支持。例如，公司的OPTIXTM應(yīng)用智能平臺利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)為制漿造紙客戶提供實(shí)時計算的關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)并提供在線預(yù)測。有了OPTIXTM，紙機(jī)操作人員和管理團(tuán)隊就可以自信地優(yōu)化生產(chǎn)和化學(xué)品使用，降低不合格率，提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。

OPTIX 應(yīng)用智能平臺