性能卓越的造紙化學品對造紙技術進步的促進作用

王篤澤

（濟南賽沃貿易有限公司， 山東 濟南 250002）

性能卓越的造紙化學品對造紙技術進步的促進作用

王篤澤

（濟南賽沃貿易有限公司， 山東 濟南 250002）

最近10年，中國造紙工業(yè)的發(fā)展非?？欤瑩?jù)權威統(tǒng)計，截止到2012年底中國紙和紙板總產(chǎn)量達到10 250萬t，躍居世界首位。在此發(fā)展期間，我國的造紙新設備、新工藝、新技術、新材料的應用和開發(fā)取得了非常喜人的進步。回顧和總結了性能卓越的造紙化學品的試驗、推廣和應用，以及其對推動造紙技術進步的影響，同時列舉幾個典型的性能卓越的化學品的開發(fā)和應用的例證，來表述其對中國造紙技術進步的事實。

工業(yè) 造紙化學品 造紙 技術進步

1 性能卓越的造紙化學品對造紙技術進步的促進

根據(jù)最近10年的國內造紙技術發(fā)展的經(jīng)歷，認為中國造紙技術進步除了依賴國家的好政策、新的技術裝備、新的工藝應用，新性能的化學品材料也是非常重要的。

一個最明顯的例子是涂布紙的發(fā)展與高性能重質碳酸鈣漿料的關系：

2003年全國紙和紙板總產(chǎn)量為4 300 萬t，其中涂布紙產(chǎn)量為240 萬t；2012年全國紙和紙板總產(chǎn)量為10 250 萬t，其中涂布紙產(chǎn)量為780 萬t。

涂布紙涂料的顏料中的重質碳酸鈣（GCC），10年前用于面涂的GCC還主要是90級的標準（即粒徑分布中小于2μm的比例不小于90%），這個標準中實際固含量的指標小于72%，黏度也在500 mPa·s 左右； 在這樣的標準下，涂布紙面涂配方中，高檔瓷土的比例不小于50%，GCC不高于50%，而且涂料固含量往往小于62%。對于高固含量（75%）、窄粒徑分布（95級以上）、低黏度（小于300 mPa·s)的高級GCC漿鈣也只有國際上著名的Omya和 Imerys 等少數(shù)專業(yè)公司能夠提供，而且價格也頗高。在當時沒有被廣泛使用。

目前國內涂布紙生產(chǎn)中，面涂涂布配方中顏料70%以上比例是GCC，而且面涂的GCC已經(jīng)普遍使用98級的標準（即粒徑分布中小于2μm的比例不小于98%）。GCC漿鈣的固含量高達76%，黏度小于350 mPa·s, 1 h黏度差小于150 mPa·s. 涂布機速度更快，涂料固含量高達70%；等等。

GCC漿鈣質量的大幅度提高，極大地幫助了涂布涂料配方的優(yōu)化，涂布工藝的進步，涂布紙質量的提高。

高質量的GCC漿鈣的生產(chǎn)，得益于新的研磨設備的引進，卓越性能的化學品引進和應用，并通過不斷提高和完善的試驗摸索，國內多個大型企業(yè)已經(jīng)能夠成功地生產(chǎn)多種級別的高性能的GCC漿料。

對于高性能的GCC漿鈣的濕法研磨生產(chǎn)工藝，除了高性能的研磨設備、自動化的過程控制系統(tǒng)外還必須借助進口高端分散劑來進行。如日本San Nopco的前端添加分散劑 SN-Dispersant 54和后端添加分散劑 Nopcal LX-7合理搭配使用，成功地生產(chǎn)了超細粒徑、窄粒徑分布、高固含量、低黏度、低黏度差的高性能的GCC漿鈣。在此基礎上，某些大型涂布紙機完全實現(xiàn)了面涂顏料100%全部使用GCC（無瓷土配方），涂布固含量可以高達70%，而產(chǎn)品質量得以大大提高，生產(chǎn)成本也大大降低。

近幾年的反復對比試驗（見表1）證明：高性能的分散劑，尤其是高性能、高技術含量的后端分散劑對于濕法研磨超細粒徑、高固含量、低黏度、高性能、低黏度差的GCC漿鈣是必需的關鍵的因素。

高性能分散劑的引進和使用、高性能的GCC漿鈣的普及應用，也大大地推進了國內涂布紙技術的進步。

表1 以前和當今不同等級的GCC漿鈣的指標比較

如此類似的例證的造紙化學品還很多，諸如：法國Coatex 公司的Rheocoat 102 可以提高涂布的涂料固含量，降低黏度，提高涂布機的速度等；

2 技術支持是性能卓越的造紙化學品應用推廣的關鍵

國外進口的性能卓越的造紙化學品得以很好地推廣，主要也得益于其細致周到的、專業(yè)性的技術支持。國外產(chǎn)品的性能特點突出，其應用有針對性，而且其技術團隊提供的技術服務也具有非常強的專業(yè)性。

通常地，進口的造紙化學品的價格較高，但是其附帶的技術服務是免費的，而且是高附加值的，并且提供某個技術項目的合作，客戶會同時獲得一些先進的技術理念，以及相關的對問題的分析、解決的方法。對于不同的客戶現(xiàn)場的具體情況，供應商的技術團隊均會根據(jù)提供的化學品的性能，結合客戶的使用要求、設備和工藝現(xiàn)狀等提出技術應用建議書或方案，并往往會參與客戶的中試試驗，與客戶一起總結并優(yōu)化使用工藝，等等；

通過多次的同類別的國內、國外造紙化學品的試驗比較，以及國外技術團隊的現(xiàn)場技術支持，國內客戶大多接受了一個理念：“性價比”，而不是單單的“產(chǎn)品單價”。在這個理念下，高性能的產(chǎn)品也得以能維持高價格的生存空間。同時，這也促進了客戶的產(chǎn)品質量的升級、高附加值產(chǎn)品市場的開拓以及企業(yè)效益的提高。

例證1：杜邦鈦白粉（Ti-Pure Rutile R796+）用作高檔裝飾原紙的填料。它具有高的顏料白度；色相的穩(wěn)定性能；窄的粒徑分布；在包膜處理上既考慮到了適于水相中的潤濕分散性能，有兼顧了高端裝飾原紙要求的耐候性能；重要的是它還針對造紙濕端添加的pH值范圍，控制包膜后的粒子的等電位點，這樣就有利于該型號的鈦白粉的留著率的提高（這一點上，體現(xiàn)了杜邦的專業(yè)性）；等等。因此在客戶使用該產(chǎn)品時，可以指導客戶在分散方法、加添位置、濕端pH值等方面，指導客戶調整，可以幫助用戶在鈦白粉助留、紙頁勻度、成本控制等方面提供有價值的專業(yè)化的技術支持。

在2002年以前，國內高端裝飾原紙市場絕對由歐洲的廠商控制，如特西諾采(Technocel)、阿爾諾維根斯(Arjo-Wiggins)、明仕克(Munksjo)等，但在2003年之后，杜邦專用于裝飾原紙的鈦白粉在中國推廣之后，國內有數(shù)家紙廠依靠使用杜邦鈦白粉(Ti-Pure Rutile R796+ ）完全能生產(chǎn)與國外相同品質的高端裝飾原紙。目前，在中國高端裝飾原紙市場上，中國品牌已經(jīng)占據(jù)90%以上的市場份額。

例證2：旭硝子劑（AG-E060）用于食品級紙（卡）開發(fā)和生產(chǎn)。

在2000年以前，國內生產(chǎn)紙用的劑大多是硬脂酸和石蠟混合熬制的，但由于該產(chǎn)品不符合食品級的要求，因此從嚴格意義上來講，生產(chǎn)的防油紙不能用于食品級的包裝。自2002年之后，國外供應商的食品級含氟的劑被引進到國內，但大多是八碳型，隨著人民生活的提高和技術的進步，后來發(fā)現(xiàn)八碳型含氟的劑中含有PFOA（全氟辛酸），屬于非常難于降解的物質，并被發(fā)現(xiàn)有可能致癌的危險。根據(jù)市場的要求，供應商開發(fā)了不含PFOA的六碳性的含氟劑。由于八碳型含氟劑與六碳型含氟劑的性能有變化，因此藉此用于防油紙的生產(chǎn)時，相應的工藝條件必須進行調整。如旭硝子株式會社生產(chǎn)的六碳型含氟劑AG-E060，具有弱陽離子性、不含PFOA、符合FDA認證、良好的防油和防水性能。

在生產(chǎn)食品級紙時，旭硝子的技術團隊通過結合劑的產(chǎn)品特性、客戶的生產(chǎn)線的實際情況、原紙、配伍的表面施膠淀粉等等，首先會在試驗室進行多個配方的試驗，并不斷進行優(yōu)化，從中篩選和提出合適的技術方案，以及使用時的注意事項，供客戶參考或注意。如使用旭硝子AGE060劑生產(chǎn)40 gsm的紙時，旭硝子會建議原紙的Cobb值的范圍；配伍淀粉的離子型最好為陽離子或若陰離子，以確保不與防油劑產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象；淀粉漿液的pH值范圍要求；添加位置注意事項；干燥溫度等提供技術支持。這些能幫助用戶少走彎路，節(jié)省成本等。對于生產(chǎn)涂布卡的客戶，旭硝子的技術團隊也根據(jù)客戶的生產(chǎn)設備狀況，對客戶的原紙Cobb值的范圍、表面施膠淀粉的施涂、與劑配伍的涂布淀粉的離子性和pH值范圍、涂布量的控制、干燥溫度的控制、劑的添加等等提出技術方案和要求。

通過與國內多個紙廠的合作，這些紙廠已經(jīng)能夠生產(chǎn)出滿足FDA、BfR等要求的紙、卡等包裝材料，用于食品級的食物包裝，銷往國內和國外市場。該類的防油包裝紙或紙卡，完全取代進口的相同性能的產(chǎn)品。

3 新性能的造紙化學品的研發(fā)與市場需求相結合

（1）對于新性能的造紙化學品的研發(fā)的目的或是適應市場的需要、或是引導市場的發(fā)展。

某些新產(chǎn)品的開發(fā)主要來自下游客戶的需求，也就是生產(chǎn)商根據(jù)其下游客戶的產(chǎn)品使用性能的要求，需要對其產(chǎn)品的性能做一種保證，而這種保證就需要相應的功能性的造紙化學品來完成。這種是適應市場需求的開發(fā)情況。

例證1：彩噴紙或耗材：由于這類彩噴紙或耗材的油墨是陰離子性的，所以在生產(chǎn)這類彩噴耗材（紙）時，涂布的面層涂料是陽離子性。這完全與傳統(tǒng)的涂布印刷紙涂料的陰離子性體系不同。

對于陽離子性的涂布顏料的分散問題，尤其是納米級的氣相二氧化硅等分散問題，則需要陽離子型或非離子型的分散劑或流變性改進劑，為此：

法國Coatex公司根據(jù)此要求開發(fā)了非離子型的分散劑Topsperse JX A 和流變性改進劑Rheocoat J40。

德國CTP公司也為此開發(fā)了能與陽離子體系配伍的OBA（熒光增白劑）。

日本明成化學株式會社也為此開發(fā)了高性能的顏料分散體HB-35，等具有改善油墨吸收量、提高色密度和顏色鮮艷度、防止油墨滲透等性能。

目前，依靠進口的性能卓越的化工助劑等，國內已經(jīng)建成多家數(shù)碼材料專業(yè)公司并生產(chǎn)彩噴耗材，產(chǎn)品質量已經(jīng)達到或超過國外進口產(chǎn)品，其中有相當部分出口到國外市場。對于彩噴涂布加工的基材，已經(jīng)不僅僅依靠原紙，還根據(jù)用途開發(fā)了無紡布、滌棉、化纖布等基材，市場潛力非常之大。

（2）某些新產(chǎn)品具有某個或某些特異的功能或性能，可以適合于開發(fā)新的用途的產(chǎn)品市場。這種是開拓和引導市場需求的情況。

例證1：芬蘭Huber公司生產(chǎn)的硅鋁復鹽顏料，牌號為Zeolex 123。鑒于它由于具有白度高、松絮外形、耐UV等性能的特點，可以用于生產(chǎn)高檔裝飾原紙，部分取代價格昂貴的金紅石型鈦白粉。

經(jīng)過反復試驗證明，該硅鋁復鹽顏料不但能克服鈦白粉的擁擠效應、減少鈦白粉的用量、降低成本，還能有利于鈦白粉的顆粒助留。通過總鈦白粉用量的10%比例的取代，可以完全達到要求的相同的干/濕遮蓋度和耐候性等；而且鈦白粉的留著率也有一定程度的提高。已在歐洲和國內生產(chǎn)廠家正常使用并大量推廣。

例證2：杜邦大豆蛋白聚合物，牌號Sobind Balance LVL。鑒于該產(chǎn)品的膠液具有非常高的粘結力，有耐濕耐高溫的特點，并結合高檔紗管紙芯的要求，杜邦大豆蛋白聚合物公司開發(fā)了使用Sobind Balance LVL為主要成分，搭配其他功能化學成分的用于生產(chǎn)高檔紗管紙芯的專用膠水。經(jīng)過各大寶塔管的生產(chǎn)廠應用，并經(jīng)高速紡紗機使用，證明使用此大豆蛋白聚合物制成的寶塔管不但具有同心度高、硬度好、耐高溫蒸、適于高速紡機的要求。 另外，利用相同配方制成的膠水，也能適用于化纖芯管的制備。據(jù)了解，該高檔芯管，目前仍需要從國外進口。國內的技術開發(fā)已經(jīng)取得很大的進展。

4 對性能卓越的新的造紙化學品的開發(fā)建議和期待

據(jù)不完全統(tǒng)計，隨著人們生活水平的提高、應用技術的進步、新市場發(fā)展的需要，對于新型的性能卓越的化學品的需求也不斷增加。建議對于新的造紙化學品的開發(fā)，要緊密結合市場的需求。一種新的化學品的成功開發(fā)和成功應用，或將對某一類紙種帶來革新性的發(fā)展。

目前造紙生產(chǎn)技術問題上尚有很多難題待解，尤其對新的性能卓越的造紙化學品的開發(fā)非常期待，下面列出了突出的幾個產(chǎn)品，比如：

（1）楊克紙機生產(chǎn)線就急迫需要一種高效的光澤劑：鑒于楊克紙機機型大多沒有配備表面施涂設備，而利用該機型主要生產(chǎn)單面光的 紙種，但是單面光紙的光澤度還達不到客戶或市場的要求，或單面光澤度越高產(chǎn)品附加值更高的情況。對于高光澤度單面光紙的表面，要求應有一種看似涂蠟膜的感覺，而且印刷質量非常逼真和高檔次。若能開發(fā)成功此類化學品，或將大大提高國內眾多的楊克紙機的產(chǎn)品質量，以及開拓高光澤單面光紙的應用范圍。

（2）適合于靜電復印紙種生產(chǎn)的挺度改善劑：通過市場調研，我國絕大多數(shù)紙廠生產(chǎn)的靜電復印紙普遍存在的質量問題就是挺度差、平滑度差、印刷質量差。這些差距也導致了國內生產(chǎn)紙的價格比進口知名品牌（如Double A)的價格約低3 000 元/t。據(jù)了解，雖然曾有多個化學品供應商對此領域進行開發(fā)和努力，但是至今尚未獲得突破或進展。若能開發(fā)成功此類化學品，通過表面施膠等方式應用，改善或提高靜電復印紙的質量，尤其在挺度等指標方面達到國外進口的同類紙的質量水平，則或將大大幫助國內諸多同類紙種的質量的提高，增加其產(chǎn)品的市場競爭力以及市場占有率。

5 結束語

（1）造紙技術的進步與造紙化學品的進步是與影相隨的。性能卓越的造紙化學品的開發(fā)和應用能促進造紙技術的進步和升級，同樣，造紙工業(yè)的發(fā)展和進步，也會促使為其服務的造紙化學品不斷地淘汰舊品和推出新品。這種同步的發(fā)展永無止境。

（2）放眼整個造紙行業(yè)的各個不同的領域，需要很多性能更加卓越的造紙化學品來滿足其不斷革新和發(fā)展，同時也需要相應的更加先進的技術和服務來保證新產(chǎn)品的順利開發(fā)和成功應用。