我國造紙科學技術學科的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及對策

侯慶喜 王 進 張紅杰

(天津科技大學天津市制漿造紙重點實驗室，天津，300457)

我國造紙科學技術學科的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及對策

侯慶喜 王 進 張紅杰

(天津科技大學天津市制漿造紙重點實驗室，天津，300457)

介紹了我國造紙科學技術學科的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及造紙科學技術在生產(chǎn)發(fā)展中的作用和重大成果，通過造紙科學技術學科的國內(nèi)外對比分析，提出了我國造紙科學技術學科的對策。

造紙工業(yè);造紙科學技術;學科

我國造紙工業(yè)發(fā)展迅速，紙和紙板生產(chǎn)量以約13%的年增長率快速發(fā)展，消費量年平均增長超過10%。2009年紙和紙板的總產(chǎn)量為8640萬t、消費量為8569萬t［1］，已連續(xù)兩年產(chǎn)量和消費量超越美國成為世界第一。世界上幅寬最寬、車速最高和自動化水平最先進的紙機基本上都在我國，許多國際知名的造紙裝備、化學品、造紙織物和商貿(mào)服務等跨國公司都在我國設有業(yè)務機構，有些還建立了自己的生產(chǎn)基地和技術研發(fā)中心。我國已經(jīng)成為世界造紙工業(yè)發(fā)展的中心，在國際上占有越來越重要的經(jīng)濟地位。我國造紙企業(yè)數(shù)量已經(jīng)減至約3700家，技術裝備水平、生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量均穩(wěn)步提升，污染治理、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展取得了長足進步。

1 我國造紙工業(yè)的巨大發(fā)展得益于造紙科學技術水平的進步

1.1 紙料制備技術

(1)漿料處理

漿料處理主要包括非木漿打漿、木漿打漿和廢紙打漿。盡管中濃打漿比低濃打漿具有顯著的提高紙張物理強度指標和降低打漿能耗的優(yōu)點，但由于在漿料的輸送、儲存、計量以及打漿設備自身等方面仍存在一些問題，目前仍以低濃打漿為主，中濃打漿很少應用。打漿設備以錐形磨和雙盤磨為主，并出現(xiàn)圓柱形磨漿機 (簡稱圓柱磨)。圓柱磨具有輕柔的、穩(wěn)定的打漿性能，近幾年在一些高速紙機生產(chǎn)線得到應用，如太陽紙業(yè)21#機、岳陽紙業(yè)40萬t/a文化紙機。與傳統(tǒng)的圓柱磨相比，新型的圓柱磨具有高效的打漿能力，打漿效果均一且能耗較低。在打漿度相同的情況下，采用圓柱磨比采用盤磨機或錐形磨磨出來的漿料強度性能要好一些。雙盤磨對非木漿的打漿效果較好，盤磨齒型多樣化，濃度適合于低濃漿泵的工作范圍，便于車間布置和管道輸送，已成為造紙企業(yè)的主要打漿模式。對于廢紙漿的打漿而言，采用較高的磨漿濃度，紙漿打漿度上升幅度小，纖維切斷少，有利于纖維分絲帚化，且隨著磨漿濃度的升高，成紙的抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)及耐破指數(shù)快速上升。

(2)造紙化學品應用

造紙工業(yè)是以纖維為主要原料的加工工業(yè)，根據(jù)最終紙或紙板產(chǎn)品的性能不同，抄紙過程中還需要加入填料、助留劑、施膠劑、增白劑和殺菌劑等多種化學品。填料是僅次于纖維的重要原料，主要有滑石粉、碳酸鈣 (CaCO3)和高嶺土等。碳酸鈣主要分為沉淀碳酸鈣(PCC)和研磨碳酸鈣(GCC)兩種。隨著高灰分含量紙種的增多 (灰分含量高達30%左右)，呈現(xiàn)出紙張高加填的趨勢，特別是PCC加填的應用大幅提高。為了供應紙機生產(chǎn)線質(zhì)量穩(wěn)定的填料，近幾年投產(chǎn)的部分高速紙機生產(chǎn)線均配套建設了PCC或GCC的“衛(wèi)星工廠”，如UPM常熟的GCC線、山東太陽紙業(yè)的PCC線、APP金東和APP金華盛的PCC線、泰格林紙的PCC線及金海漿紙的PCC線等。PCC填料能大幅度提高紙張的不透明度、白度和松厚度，并減輕抄造過程對設備的磨損，而且表面電荷高，這樣有利于顆粒在紙頁中的分布，主要用于靜電復印紙等紙種。

在所有的濕部助劑中，助留劑是技術含量最高的一類化學品。高速紙機多采用微粒助留系統(tǒng)和超微粒助留系統(tǒng)。其應用方面呈現(xiàn)如下的發(fā)展趨勢:追求性價比更高的助留劑產(chǎn)品及系統(tǒng)、助留劑系統(tǒng)組分增多、助留系統(tǒng)化學品分別采購、加入點向網(wǎng)部靠近等等。近幾年，出現(xiàn)了微聚物或者有機微粒的應用［2］，這是繼膨潤土和膠體硅之后第三種適用的微粒。膨潤土和膠體硅為無機微粒，而微聚物或有機微粒是一種高度交聯(lián)的具有三維結(jié)構的陰離子型聚合物，具有分子質(zhì)量高、陰離子電性強的特點。這種微粒助留系統(tǒng)是目前生產(chǎn)高灰分或高白度紙張的最佳助留劑，稱之為超微粒助留系統(tǒng)。目前，我國已有多臺年產(chǎn)20萬t以上規(guī)模的紙機成功應用了這種超微粒助留系統(tǒng)。

從目前我國造紙行業(yè)的施膠劑市場情況看，松香施膠劑還占據(jù)較大的市場空間，主要是在中小型企業(yè)以及大型企業(yè)的紙板及卡紙的生產(chǎn)中，其市場份額受到烷基烯酮二聚物 (AKD)的較大沖擊。我國目前的中性施膠技術也主要是AKD。傳統(tǒng)AKD乳液使用陽離子淀粉作為乳化劑和穩(wěn)定劑，但這種乳液在纖維上的留著率較低，與纖維的反應較慢，所需施膠熟化時間較長。AKD新型專用乳化劑的研制和開發(fā)已經(jīng)成為造紙工作者關注的熱點?？焓焓旎虯KD的下機熟化率可以達到80%～90%，熟化劑可以是聚二甲基二烯丙基氯化銨 (PDADMAC)、聚酰胺環(huán)氧樹脂 (PAE)和聚乙烯亞胺 (PEI)等。與AKD相比，烯基琥珀酸酐 (ASA)是一種更為高效的中性施膠劑，具有施膠速度快、pH值適應范圍廣、施膠成本低等優(yōu)點，但其存在易水解、需現(xiàn)場乳化、工藝條件要求苛刻等缺點。不過，ASA中性施膠技術近幾年得到了快速發(fā)展，已經(jīng)在多條高速文化紙生產(chǎn)線上得到穩(wěn)定的應用，施膠效果較理想，而且施膠成本較低。山東太陽紙業(yè)、蘇州金華盛、芬歐匯川 (常熟)等都成功地應用了ASA施膠，泰格林紙集團也曾應用ASA施膠。

在表面施膠方面，近幾年AKD乳液實現(xiàn)了從漿內(nèi)添加到表面添加的轉(zhuǎn)移，形成一種專門用于提高抗水性的表面施膠劑，具有很高的熟化速度，應用于高強瓦楞原紙時一般在下機40 min后就達到全部施膠效果的85%以上，復卷完成后基本上能夠達到其全部的抗水效果。

傳統(tǒng)濕部化學品的填加與混合一直是利用加后稀釋水的方法通過在線靜態(tài)混合器來完成的。近些年，出現(xiàn)了一種新型的化學品高效添加技術。該技術利用漿料本身作為稀釋介質(zhì)，利用紙漿流本身的動力與加壓泵的動力給予微弱的化學品流足夠作用，將濕部化學品的填加與混合在瞬間內(nèi)同時完成。其混合使紙機的運行更加平穩(wěn)、紙張的質(zhì)量提高、化學品的消耗降低。在節(jié)約大量清水的同時，還節(jié)省了泵送能量及將稀釋水加熱所需的熱能，也減少了溫室氣體排放。岳陽紙業(yè)、太陽紙業(yè)和APP集團等都采用高效化學藥品混合系統(tǒng)。

(3)紙料流送系統(tǒng)

紙料流送系統(tǒng)是紙機完成抄紙及白水、損紙等高效回用的關鍵部分。目前，Metso和Voith兩公司分別推出了Optifeed和WEPTM系統(tǒng)，包括短濃漿篩選、短流程沖漿、低脈沖上漿、纖維回收以及損紙?zhí)幚怼晒镜牧魉拖到y(tǒng)都取消了機外白水槽，分別采用Lobemix和HydromixTM系統(tǒng)，使工藝穩(wěn)定性得到了改善，并顯著降低了紙機縱、橫向參數(shù)的變化。整個流送系統(tǒng)使?jié){料混合、白水混合、凈化、除氣、消除脈沖都更為有效，紙漿和水的儲存容積顯著減小。這種短滯留時間系統(tǒng)與長滯留時間系統(tǒng)在控制反應方面相比，具有更快捷、控制更精確的特點。

1.2 紙頁成形技術

1.2.1 網(wǎng)部成形

(1)稀釋水流漿箱

20世紀90年代以來，許多現(xiàn)代化造紙設備供應商先后研制開發(fā)了各具特色的、能通過在線濃度調(diào)節(jié)來實現(xiàn)橫向定量控制的新概念流漿箱，例如Metso公司的OptiFlo流漿箱、Voith公司的ModuleJet流漿箱、Allimand公司的FP流漿箱等。這些流漿箱通稱為稀釋水式流漿箱。這些稀釋水式流漿箱的主要區(qū)別在于稀釋水系統(tǒng)流程設計上的不同。

稀釋水式流漿箱是采用稀釋水濃度控制技術，通過調(diào)節(jié)紙漿濃度來控制橫幅定量，從而取代局部唇板調(diào)節(jié)帶來的偏流和橫流等問題，更有效地控制紙機紙幅橫向定量的波動，保持全幅纖維定向均勻一致，是很好的定量控制方法［3］。稀釋水式流漿箱的出現(xiàn)，創(chuàng)造性地提出了濃度調(diào)節(jié)的新概念，是流漿箱發(fā)展史上一次大的飛躍，突破了傳統(tǒng)的通過調(diào)節(jié)唇口彎曲變形來調(diào)節(jié)紙機橫幅定量偏差的方法。目前稀釋水式流漿箱在新聞紙、書寫紙、輕量涂布紙、高級超級壓光紙、薄頁紙、瓦楞原紙、多層紙板、掛面紙板等許多種產(chǎn)品中都獲得成功應用。

(2)頂網(wǎng)成形和夾網(wǎng)成形

長網(wǎng)紙機的成形過程是一個階梯過濾過程，紙漿在靠近網(wǎng)面部分的濃度較高，而另一面的濃度接近流漿箱的濃度。隨著網(wǎng)部脫水的進行，濕紙幅中的纖維發(fā)生絮聚，并且絮聚的程度逐漸增大，最終造成紙張的勻度較差，且兩面差大。采用頂網(wǎng)成形和夾網(wǎng)成形技術可以大大改善傳統(tǒng)長網(wǎng)紙機網(wǎng)部成形的不利影響。

近十幾年來，高速文化紙機采用的成形技術，紙機運行車速1400 m/min以下的多采用長網(wǎng)+頂網(wǎng)成形器，例如:Metso公司的ValFormer(中冶銀河、福建南平、山東太陽等紙業(yè)采用)，Voith公司 Duo-Former D(山東太陽、泰格林紙、山東白云等紙業(yè)采用);車速1400～1600 m/min的采用混合型 (也稱臥式)夾網(wǎng)成形技術，例如:Metso公司的Speed-Former MB(UPM常熟 2#紙機采用)、OptiFormer Horizontal(廣州造紙1#紙機采用)，Voith公司Duo-Former CFD(APP金東1#和2#紙機采用);從2000年以后，車速超過1500 m/min的大型文化紙機，大多采用了立式夾網(wǎng)成形技術，包括Metso公司的Opti-Former(福建南平、石峴白麓、泰格林紙、廣州、晨鳴等紙業(yè)采用)和Voith公司DuoFormer TQv(華泰、APP金海等紙業(yè)采用)。頂網(wǎng)成形和夾網(wǎng)成形都屬于雙面脫水形式，可以改善紙頁的兩面差和z向結(jié)構，包括填料的分布，頂網(wǎng)的脫水量為網(wǎng)部總脫水量的30%～50%，決定于成形器的結(jié)構形式;夾網(wǎng)成形方式其兩面脫水量幾乎相等。

(3)紙機成形網(wǎng)

現(xiàn)代化紙機正向著寬幅、高速的方向發(fā)展。紙機成形網(wǎng)從最初的銅網(wǎng)發(fā)展到今天的聚酯網(wǎng)，在不斷適應紙機的發(fā)展需求。聚酯成形網(wǎng)是一種由聚酯或尼龍單絲纖維等高分子材料編織而成的用于紙機網(wǎng)部漿料濾水、纖維支撐以及紙頁傳遞的織物。紙機成形網(wǎng)應能夠在保證良好的紙頁成形質(zhì)量的前提下，具有較長的使用壽命。

對于不同的紙張產(chǎn)品品種和漿料性質(zhì)，成形網(wǎng)的選擇也有所區(qū)別。聚酯成形網(wǎng)的選型不僅要考慮編織系列、經(jīng)/緯線直徑、經(jīng)/緯線編織密度，而且還要根據(jù)紙機及生產(chǎn)紙種的特點來確定，例如漿料性質(zhì)等，要確保聚酯成形網(wǎng)網(wǎng)印輕，成紙表面細膩平整，填料和細小纖維留著率高，脫水性能好，白水濃度低，紙幅尺寸穩(wěn)定性好。另外，由于內(nèi)、外網(wǎng)脫水方式存在差異，為了保持兩面脫水一致，減少紙幅兩面差，成形網(wǎng)的內(nèi)、外網(wǎng)織法上的選擇不盡相同。因此，如何選擇聚酯成形網(wǎng)和使用好聚酯成形網(wǎng)，要綜合考慮各方面的因素，也是一項系統(tǒng)工程。

對于夾網(wǎng)紙機，由于其特殊的脫水方式和成形區(qū)極短的構造，為成形網(wǎng)的選擇提出了更高的要求:一是要有良好的脫水性能，二是要有良好的表面細度，同時還要兼顧使用壽命和運行穩(wěn)定性能。

1.2.2 壓榨

壓榨是紙機濕部脫水的重要環(huán)節(jié)，目的是盡量除去紙幅中的水分，改善紙張質(zhì)量，減少干燥部熱量的消耗。與普通壓榨方式相比，新型壓榨具有較長的壓區(qū)滯留時間、較高的脈沖能力和較好的脫水能力。新型壓榨在大大提高紙頁干度的同時，能夠保持紙幅的一些特性，避免壓花或壓潰現(xiàn)象。新型壓榨包括大輥壓榨和靴式壓榨。采用目前先進的靴式壓榨的紙機，壓榨后的紙幅干度可以達到50%或以上，為紙機車速的提高和運行性能的改善提供了良好的條件。

經(jīng)過靴式壓榨后的紙張，可具有較好松厚度和挺度。對于書寫印刷紙來說，若松厚度相同，經(jīng)靴式壓榨后的紙頁干度要比普通壓榨的高3%～5%;若在干燥能力相同的情況下，可以增加產(chǎn)量12%～20%。靴式壓榨已成為現(xiàn)代高速紙機生產(chǎn)線或者以提高產(chǎn)量為主的技術改造項目中首選的壓榨方式。在高檔靜電復印紙的生產(chǎn)線中，大多都采用了靴式壓榨。我國多條書寫印刷紙生產(chǎn)線也采用了靴式壓榨，如泰格林紙集團的40萬t/a項目、中冶銀河的20萬t/a項目和福建南平的20萬t/a項目，以及已穩(wěn)定運行多年的蘇州金華盛、APP金東和山東太陽紙業(yè)等。

紙機壓榨部通常是多道壓榨形式的組合，可以是多道單壓區(qū)壓榨，也可以是復合壓榨，甚至是兩者的組合。不同定量和紙種的紙機所采用的壓榨形式存在較大差別，同一定量和紙種的紙機壓榨部也可以有多種組合形式。

對于書寫印刷紙來說，復合壓榨、靴式壓榨、復合靴式壓榨都是常用的形式。如岳陽紙業(yè)3#紙機為Beloit公司的3800 mm、900 m/min紙機，生產(chǎn)60～100 g/m2雙膠紙，壓榨部為真空壓榨+三輥二壓區(qū)的組合形式;8#紙機為 Metso公司 Opti 6400 mm、1600 m/min紙機，生產(chǎn)42～80 g/m2的 LWC紙或42～48 g/m2新聞紙，其壓榨部為真空壓榨+靴式壓榨的組合形式。金東紙業(yè)1#和2#紙機 (原紙定量60～84 g/m2)采用了四輥三壓區(qū)靴式壓榨，其中1#輥和4#輥為靴式壓榨輥，2#輥為真空輥。該紙機在配有蒸汽箱的情況下，紙機車速1500 m/min，出壓榨后紙張的干度能達到52%［4］。另一種主要壓榨部形式是串聯(lián)直通式雙靴壓，如岳陽紙業(yè)幅寬5280 mm、1400 m/min的紙機，采用了Voith公司的兩道直通式靴式壓榨;福建南平20萬t/a書寫印刷紙機采用了Metso公司兩道直通式靴式壓榨［5］。此外，近幾年文化紙機還出現(xiàn)了單靴壓的壓榨部，世界范圍內(nèi)已有10多臺同類型的紙機在運行，但生產(chǎn)紙種主要為靜電復印紙。

1.2.3 干燥技術

由于市場競爭激烈，能源成本提高，一些大型紙廠在選擇新造紙生產(chǎn)線時傾向于高車速、高效率的紙機［6-7］。已經(jīng)投產(chǎn)的有10多條幅寬6～10 m、設計車速1600～2000 m/min的紙機，另外還有海南金海漿紙業(yè)公司剛剛投產(chǎn)的幅寬11.8 m、車速2000 m/min的高檔文化紙機。紙機高車速，意味著整個干燥部必須具有更高的蒸發(fā)效率、高的運行性能，而且還應有更低的能量消耗、保證高的紙張質(zhì)量以及盡可能低的生產(chǎn)成本。為了滿足這些要求，現(xiàn)代高速紙機的干燥部出現(xiàn)了許多新技術:采用單排烘缸組代替?zhèn)鹘y(tǒng)的雙排烘缸組;為確保紙幅在干燥部能穩(wěn)定運行及順利傳遞，烘缸之間增設了紙幅穩(wěn)定器、無繩引紙系統(tǒng);為提高蒸汽利用效率，且改善紙機運行性能，加強了汽罩通風;為改善紙頁在干燥部的烘干效果，采用了熱吹風管與袋式通風裝置［8-9］。

1.2.4 壓光整飾技術

壓光整飾是通過壓光機對成紙進行表面整飾、改善其表面性能的操作工序。在現(xiàn)代紙機中，硬壓光機、軟壓光機、超級軟壓光機和帶式壓光機都有使用。一般來說，對于靜電復印紙和雙膠紙等紙種，兩輥單壓區(qū)軟壓光即可滿足需要，但是它要求進入壓光機前紙頁的兩面差盡可能小。太陽紙業(yè)21#紙機、岳陽紙業(yè)3#紙機及40萬t/a文化紙機都配有單壓區(qū)軟壓光機。2009年華泰紙業(yè)向Voith公司訂購的基于Voith公司“同一平臺概念”的紙機即采用了EcoSoft Delta軟壓光技術。近幾年出現(xiàn)了一類新的寬壓區(qū)壓光技術，即帶式壓光機和靴式壓光機，正處于推廣和發(fā)展階段。我國引進的幾臺僅用于白卡紙板涂布前的原紙整飾，替代傳統(tǒng)的兩輥硬壓光，以保持紙頁的松厚度。而用于高速文化紙機時，技術還不完全成熟，如第一臺用于太陽紙業(yè)23#文化紙機卷紙前壓光，效果不是很理想。

1.2.5 紙機在線監(jiān)測技術

(1)化學品的在線應用技術

紙機抄造車速和紙張質(zhì)量的大幅度提高，由此而引發(fā)的化學品的使用種類及添加點不斷增多。為保證紙機運行性能和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，化學品需要制備濃度穩(wěn)定且能夠?qū)崿F(xiàn)實時準確地在線添加。在當今現(xiàn)代化的造紙生產(chǎn)線中，已實現(xiàn)了化學品添加的高自動化控制程度，可以在紙機DCS操作界面中完成化學品的關停、用量調(diào)整和加入點切換等操作。

(2)紙張質(zhì)量的在線檢測技術

為了穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，現(xiàn)代紙機都配置了包括紙張質(zhì)量控制系統(tǒng) (QCS)、紙幅運行監(jiān)測 (WRM)和紙病監(jiān)測 (WIS)系統(tǒng)在內(nèi)的在線檢測控制系統(tǒng)［10-11］。

1.3 紙加工技術

眾多高檔紙種和特種紙是經(jīng)過涂布加工來實現(xiàn)的，如銅版紙、LWC、熱敏紙、無碳復寫紙、珠光紙和涂布白卡紙等。此外，還有一些特種紙是不需要涂布加工的，如裝飾紙、轉(zhuǎn)移印花紙、食品包裝紙、美紋紙、墻紙原紙和圣經(jīng)紙等。涂布紙種不僅要適應各種先進印刷機的印刷要求，而且要求印刷后的印品色彩鮮艷，圖像清晰、逼真，性價比高。對于涂布的特種紙和高檔文化紙來說，原紙質(zhì)量、涂布配方、涂布技術是3個主要的影響因素。紙張生產(chǎn)技術和涂布設備一般相差并不十分大，最主要的差別是涂料組分及其性能，從而賦予涂布后的紙張具有不同的用途。涂布技術裝備的發(fā)展能夠促進紙張質(zhì)量的提高，拓展其使用性能。近些年來，涂布技術發(fā)展比較快，包括涂布方式、干燥方式、運行車速和自動檢測與控制等方面［12-13］。

1.3.1 涂布技術的進展

傳統(tǒng)涂布技術主要包括氣刀涂布、刮刀涂布、輥式涂布等?，F(xiàn)代涂布技術包括計量式膜轉(zhuǎn)移施膠式預涂布、噴霧涂布和簾式涂布等。這些涂布方式可分為接觸式涂布和非接觸式涂布，其適用的涂布紙種存在差異。對于涂料組分需要避免外加機械力作用的場合，一般選擇非接觸涂布方式，如無碳復寫紙、壓敏紙等。有些涂料由于固含量較低，也可以采用氣刀涂布方式，如彩色噴墨打印紙等。接觸式涂布適用范圍比較廣，高速涂布機一般選用一道刮刀涂布或計量式膜轉(zhuǎn)移施膠式預涂布，或者多道涂布的組合形式。如湖南岳陽紙業(yè)20萬t/a LWC紙項目采用了膜轉(zhuǎn)移施膠壓榨涂布;海南金海漿紙業(yè)公司2010年投產(chǎn)的世界上最先進的文化紙生產(chǎn)線，年產(chǎn)量超過100萬t，采用了機內(nèi)兩面涂布，每面一道施膠、一道膜轉(zhuǎn)移施膠式預涂布、兩道刮刀涂布，另外機外配兩臺10輥超級壓光機。噴霧涂布和簾式涂布是新型的非接觸涂布方式，代表了未來涂布技術的發(fā)展方向。

1.3.2 涂布紙質(zhì)基材的發(fā)展

涂布紙質(zhì)基材即通常所說的涂布原紙［14-15］，涂布類紙種的生產(chǎn)過程即是將涂料均勻涂覆在紙質(zhì)基材的表面，使得涂布紙具有某些特定的性能。涂布紙質(zhì)基材與涂料性能、涂布操作和涂布紙性能具有密切關系。涂布紙質(zhì)基材根據(jù)紙種不同可以分為銅版原紙、LWC原紙、鑄涂原紙、熱敏原紙、無碳復寫原紙和彩色噴墨打印原紙等。此外，某些特種紙既可以使用紙質(zhì)基材，也可使用合成基材。如高光噴墨數(shù)碼相紙可以用紙質(zhì)基材，也可以用樹脂涂布紙 (即RC紙)作為基材。總的來說，紙質(zhì)涂布基材是涂布基材的主體，改良的紙質(zhì)基材或者合成材料主要用于特種紙的涂布原紙。隨著涂布紙質(zhì)量的提升，紙質(zhì)涂布基材的性能指標，如橫幅定量、表面平整性和物理強度等有了更高的要求，這是紙質(zhì)涂布基材發(fā)展的必然趨勢。

2 我國造紙科學技術在生產(chǎn)發(fā)展中的作用和重大成果

2.1 近年來造紙科學技術在生產(chǎn)發(fā)展中的作用

隨著我國造紙技術的進步，經(jīng)過短短10多年的發(fā)展，造紙科學技術學科在取得眾多科學理論與技術突破的同時，也將許多的研究成果應用到造紙工業(yè)當中，并在生產(chǎn)實踐中收到了成效。涌現(xiàn)出玖龍紙業(yè)、理文紙業(yè)、APP集團、華泰紙業(yè)、晨鳴紙業(yè)、太陽紙業(yè)等一大批大型的現(xiàn)代化造紙龍頭企業(yè)。在建的和已投產(chǎn)的許多現(xiàn)代化造紙生產(chǎn)線項目無論裝備水平、自動化水平還是產(chǎn)品質(zhì)量，都代表了當今世界最先進水平。山東太陽紙業(yè)2010年上半年投產(chǎn)的45萬t/a文化用紙項目，采用了Metso公司的幅寬7.8 m、設計車速1800 m/min的紙機;海南金海紙業(yè)2010年5月投產(chǎn)的140萬t/a造紙生產(chǎn)線，配備了德國Voith公司的網(wǎng)寬11.8 m、車速2000 m/min、帶有七道涂布的涂布機，主要生產(chǎn)高檔銅版紙等高檔文化用紙，這是目前世界上規(guī)模最大的紙機。此外，晨鳴紙業(yè)、華泰紙業(yè)和亞太紙業(yè)等也均有大型造紙項目，如晨鳴的80萬t/a高檔低定量銅版紙和60萬t/a涂布白卡紙項目、浙江吉安60萬t/a涂布牛皮卡紙板項目和寧夏中冶美利年產(chǎn)5萬t/a的特種高檔包裝裝潢用紙工程項目等。這些項目都采用世界一流的造紙技術裝備，自動化程度高，單機產(chǎn)量大。晨鳴紙業(yè)的80萬t/a文化紙項目紙機網(wǎng)寬11.15 m，設計車速2000 m/min，主體設備分別由芬蘭Metso、德國Voith、奧地利Andritz和日本丸石等公司提供，采用DCS控制實現(xiàn)設備全自動化操作，屬于國際一流的銅版紙生產(chǎn)線。當代世界先進技術的應用，極大地提高了我國造紙工業(yè)的生產(chǎn)技術水平。上述造紙項目的建設和投產(chǎn)，是近年來世界最新造紙科學技術在現(xiàn)實生產(chǎn)中的綜合體現(xiàn)，并將進一步發(fā)揮其重要的作用。

2.2 近年來造紙科學技術的重大成果

我國造紙科學技術學科重視對世界先進造紙生產(chǎn)技術的引進、消化吸收和創(chuàng)新，重視科研投入和產(chǎn)業(yè)扶持，加強對現(xiàn)有造紙生產(chǎn)裝備及其生產(chǎn)工藝開展技術優(yōu)化和技術創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)新產(chǎn)品。河南江河紙業(yè)對原企業(yè)引進俄羅斯的車速只有200 m/min的文化紙機成功地進行了技術改造，其中包括網(wǎng)部流漿箱、壓榨部、烘缸內(nèi)冷凝水排出裝置、紙幅穩(wěn)定器、紙頁橫幅定量控制系統(tǒng)等，使紙機車速穩(wěn)定地提高到800 m/min，不僅產(chǎn)品產(chǎn)量得到提高，而且產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提升，企業(yè)經(jīng)濟效益大增。該項目因此獲得了2007年輕工業(yè)聯(lián)合會科技成果二等獎。目前，該企業(yè)在造紙生產(chǎn)的同時，不斷地進行技術創(chuàng)新，開發(fā)造紙設備新產(chǎn)品，成功攻克了簾式涂布、稀釋水流漿箱、頂網(wǎng)成形裝置、膜轉(zhuǎn)移涂布和軟壓光等關鍵技術。開發(fā)的部分產(chǎn)品出口到俄羅斯或銷售到國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)。該企業(yè)1000 m/min紙機技術改造項目在2010年上半年通過了專家組織的技術鑒定，其中多項技術填補了我國的空白。近幾年，我國新開發(fā)的新產(chǎn)品還包括:幅寬2700 mm、車速600 m/min的圓網(wǎng)形衛(wèi)生紙機;與韓國合作開發(fā)的抄造車速已經(jīng)超過1000 m/min的新月形衛(wèi)生紙機;主要關鍵設備進口配套的幅寬5650 mm、車速800 m/min的高檔涂布白卡紙機;幅寬5650 mm、車速800 m/min的雙疊網(wǎng)瓦楞紙機;幅寬3300 mm、車速1000 m/min的可控中高輥的超級壓光機;幅寬6100 mm、車速1200 m/min的高速膜轉(zhuǎn)移施涂器;幅寬3520 mm、車速800 m/min的帶可控中高輥的單、雙壓區(qū)軟輥壓光機等等。這些新產(chǎn)品的開發(fā)應用，使紙和紙板產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和勞動生產(chǎn)率進一步提升，產(chǎn)品生產(chǎn)成本下降，進一步適應了市場的發(fā)展需求。

3 造紙科學技術學科國內(nèi)外比較分析

我國現(xiàn)已發(fā)展成為世界上紙和紙板的第一生產(chǎn)大國，但卻不是世界上的造紙強國，與世界發(fā)達國家的造紙技術水平，特別是造紙裝備水平相差仍然較大。應當看到，改革開放30年來特別是近10年來，我國的造紙生產(chǎn)水平有了突飛猛進的發(fā)展。這在很大程度上依賴于引進的國外先進的造紙技術裝備，包括整條的造紙生產(chǎn)線。當然，我國在引進國外先進技術的同時，吸收消化和再創(chuàng)新工作取得了較快地發(fā)展，使得造紙企業(yè)無論在生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量，還是生產(chǎn)效率等方面都有了很大提高。同時，原材料消耗特別是能源消耗有了明顯降低，突顯出資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的綠色造紙工業(yè)生產(chǎn)特點。目前，我國與世界造紙強國在造紙裝備方面的主要差距包括:造紙裝備技術水平有待進一步提升;國產(chǎn)打漿設備需要進一步完善;國產(chǎn)紙機的性能和質(zhì)量與國外進口產(chǎn)品相比差距較大;我國的造紙科學技術學科的研發(fā)能力需進一步加強等。

與國際裝備制造巨頭相比，國內(nèi)裝備制造企業(yè)缺乏自己的研發(fā)機構、實驗裝置和手段，設備運行參數(shù)只能從產(chǎn)品試車或生產(chǎn)中獲得。與國外裝備相比用戶有很大的選用風險，不能針對造紙行業(yè)的發(fā)展研發(fā)出適合新工藝的高效、可靠設備，更不能為用戶提供前期工藝技術參數(shù)的支持。從而造成了被動的跟蹤模仿，無法形成自已的核心技術。另外，我國設備技術開發(fā)與工藝技術的發(fā)展相脫節(jié)，設備技術開發(fā)總是遠落后于工藝技術，相互間不能形成有機的聯(lián)系和合作。除此之外，國內(nèi)科研院所的研發(fā)機構與裝備制造企業(yè)以及造紙生產(chǎn)企業(yè)之間的有效溝通和合作也是十分欠缺的。裝備制造企業(yè)總是期待著已經(jīng)十分成熟的研究成果，然后將其買來后直接產(chǎn)業(yè)化，顯然這是不現(xiàn)實的一種做法;科研院所也因科研經(jīng)費和實驗設備的缺乏，很難與生產(chǎn)企業(yè)真正深入地開展合作研發(fā)，產(chǎn)學研合作在一定程度上流于形式。

4 造紙科學技術學科展望與對策

在現(xiàn)代社會中，紙和紙板作為一種生產(chǎn)資料和生活資料，其消費也在向著多元化的方向發(fā)展

隨著生產(chǎn)和生活水平的提高，對紙和紙板的質(zhì)量要求也在不斷地發(fā)生著變化。2009年，我國人均紙和紙板的年消費水平為64 kg，比2000年的28 kg翻了一番多。盡管如此，仍比世界平均消費水平低10 kg，比美國、日本、芬蘭等世界18個國家人均200 kg以上的消費水平相差甚遠，許多的先進造紙技術裝備仍然依靠進口，這都說明我國是一個造紙弱國。當今，在建設和諧社會、保護生態(tài)環(huán)境的新形勢下，造紙科學技術學科面臨著發(fā)展的巨大機遇，同時也面臨著許多新的挑戰(zhàn)。

4.1 紙及紙板產(chǎn)品將向著多元化、低定量、功能化、環(huán)保、質(zhì)優(yōu)價廉的方向發(fā)展

這一趨勢是國民經(jīng)濟發(fā)展水平和社會發(fā)展水平以及人民生活的發(fā)展水平所決定的，也是不以人們的意志為轉(zhuǎn)移的客觀發(fā)展趨勢。優(yōu)勢產(chǎn)品的競爭力將進一步提高，配用高得率漿和廢紙漿的新品種也將會增加，品牌、名牌創(chuàng)新力度將加大，引導理性消費的觀念和措施將進一步加強。面對這種形勢，造紙科學技術學科必須保持清醒的認識，自覺地調(diào)整觀念意識，主動適應新形勢的發(fā)展需要，創(chuàng)新思路，研究開發(fā)與發(fā)展趨勢相適應的造紙新工藝、新產(chǎn)品、新設備。如我國新聞紙已從過去的49 g/m2降低到現(xiàn)在的45 g/m2及以下，而紙張質(zhì)量和印刷質(zhì)量不斷提高，備受市場青睞。

4.2 紙及紙板生產(chǎn)過程向著高車速、高質(zhì)量、高效率、低 (資源、能源)消耗、低排放的方向發(fā)展

這一發(fā)展方向體現(xiàn)了紙和紙板產(chǎn)品的生產(chǎn)過程追求高生產(chǎn)效率，同時節(jié)約資源、環(huán)境友好、低碳經(jīng)濟的發(fā)展目標。在紙料制備過程中，低濃打漿要向著中、高濃打漿的方向發(fā)展;為提高造紙濕部的脫水量，改善紙或紙板的質(zhì)量，靴式壓榨將進一步得到廣泛的應用;計量式膜轉(zhuǎn)移施膠及涂布、簾式涂布、袋區(qū)通風、在線軟壓光、在線質(zhì)量檢測 (包括橫幅定量、水分、緊度、灰分等)及控制、生產(chǎn)線的自動化控制等技術，也都會在生產(chǎn)中得到廣泛應用。此外，能源消耗、水資源的合理使用、中段水的回收利用等，都會越來越得到重視。

4.3 加強造紙科學技術學科的研發(fā)能力

我國造紙科學技術學科的研發(fā)隊伍存在著小而散的現(xiàn)象，由于經(jīng)費缺乏等多方面因素影響，一些實驗手段和檢測手段等還較落后，一些新工藝、新方法等難以擴大規(guī)模試驗。相反，國外的情況要好很多。例如加拿大制漿造紙研究院 (Paprican-FPInnovations)投資上千萬加元安裝了一臺實驗紙機，幅寬1 m以下，配備了非常完善的在線監(jiān)測和檢測儀器設備，使得造紙工藝方面的研究實驗得心應手。再如前面述及的Voith、Metso和Andritz世界三大制漿造紙裝備制造商，其研發(fā)中心功能十分健全，產(chǎn)學研、工藝與設備研發(fā)緊密結(jié)合，相互依賴、共同發(fā)展，這些都值得我國造紙科學技術學科學習和借鑒。要避免形成國外先進造紙裝備技術“引進—消化—再引進”的怪現(xiàn)象，真正走上一條“引進—消化—創(chuàng)新”的發(fā)展之路、造紙強國之路。

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The Present Situation，Development Trend and Strategy of China's Papermaking Science and Technology Discipline

HOU Qing-xi*WANG Jin ZHANG Hong-jie
(Tianjin Key Lab of Pulp＆ Paper，Tianjin University of Science＆ Technology，Tianjin，300457)

The present situation，development trend and strategy of China's papermaking science and technology discipline are discussed．The important role and achievement of the discipline in the paper industry development are also presented．After analyzing the differences of the discipline in China and abroad，the strategies for further development China's papermaking science and technology discipline are proposed．

papermaking;papermaking science and technology;discipline

TS7 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼: 文章編號:

文章編號:0254-508X(2011)12-0060-07

侯慶喜先生，教授;主要從事清潔制漿技術與造紙裝備方面的研究。

(*E-mail:qingxihou@tust．edu．cn)

2011-08-04

(責任編輯:常 青)