廢牛奶盒在造紙廠的回用

崔忠偉

[利樂公司（中國），上海 200041]

在回用的廢紙中，還有一類就是復合類功能性包裝紙。復合類功能性包裝是一種有別于傳統廢紙的廢紙，在以前沒有引起人們足夠的重視，但隨著這類包裝使用量的增加，它們的回用也引起了造紙行業的注意。目前，關于復合類功能性包裝回用的研究還不多，下面主要介紹復合類功能性包裝中的廢牛奶盒及其再生利用技術的進展。

1 廢牛奶盒的再生利用

1.1 廢牛奶盒

目前市場上廣泛使用的飲料紙盒包裝通常為磚形和枕頭形。他們最主要的成分是紙板，紙板由原生的長纖維制成，這些纖維有些經過漂白有些未經漂白。為了增加厚度和挺度，紙板中通常添加部分化學熱磨漿（CTMP）；為使紙板表面光滑便于印刷，紙板的外面還有一層薄涂層。所以紙盒主要組成是紙板、聚乙烯塑料和鋁箔等六層材料復合，其中紙類占73%、塑料25%、鋁5%、印刷油墨和涂料占2%。紙板大多來自歐美地區的可持續再生森林資源，其主要的供應商是：國際紙業、斯道拉恩索、維實偉克等國際造紙公司，由于各個國家對于紙板的要求不同，因此紙板的層數和原料也不盡相同。

1.2 廢牛奶盒目前再生利用的情況

在國外，把廢牛奶盒再生利用已有數10年的經驗，消費后廢牛奶盒的回收和再生利用比率也逐年增加。中國、臺灣、韓國、日本的紙廠也在多年前就開始回收利用消費后的廢牛奶盒，其再生利用產品主要有包裝紙、信封紙、瓦楞紙、水果套袋紙、漿板和衛生紙等多個形式。

自2002年開始在我國的各省市如：浙江、廣州、山東、北京、廈門等地方陸續出現了一些應用廢棄廢牛奶盒的紙廠。但總得說來，目前廢牛奶盒的回用量和消費量還有很大的差距，因此加強此類廢紙的回收利用既可以避免廢牛奶盒帶來的環境問題，又能使其成為制漿造紙的良好的原料。

1.3 廢牛奶盒再生利用

用于制備牛奶盒的復合材料是由紙板、塑料和鋁箔熱熔粘合而成的，沒有其他的粘合劑，所以在水力碎漿過程中，隨著轉子轉動所帶來的機械剪切力，可以導致紙張和塑料、鋁箔的脫離，從而形成紙張纖維和鋁、塑材料的分離。

碎漿工藝中不需要加入其他化學品，碎漿過程可以采用高濃或低濃都可以達到碎解的效果，一般來講高濃碎漿能夠減少纖維切斷和鋁膜的破碎。在立式和轉鼓碎漿的比較中，轉鼓基于其自身處理量大、連續生產和能夠最大限度的保留纖維特性和減少鋁膜破碎，轉鼓被認為是處理飲料紙盒最好的處理設備。目前在德國和芬蘭等國家使用了這些設備。碎解條件為：濃度 12%～15%，溫度25～50 ℃，碎漿時間20 min，pH值7～9，通常不需添加化學藥劑。

由于轉鼓碎漿要求日處理量大，且一次投資大，目前在我國還沒有利用轉鼓處理廢牛奶盒的廠家，大多采用立式高濃碎漿和漿渣分別排放或漿渣共同排放的方式。此碎漿和排放方式與傳統的水力碎漿工藝非常相似，如篩板孔徑為ф8～12 mm和放漿時需要加水稀釋等，其區別在于傳統碎漿時篩渣通常是石塊、鐵絲等，篩渣量通常小于5%，通過排渣口直接排掉，而在廢牛奶盒碎漿時由于鋁塑量很高（高于25%），因此需要加大排渣口的尺寸以便鋁、塑篩渣的排放。由于鋁、塑篩渣不同于傳統廢紙水力碎漿的篩渣，可以再生利用，因此需要增設滾桶篩來洗滌篩渣以便后續使用。

還有一種排放方式就是碎漿后漿和渣共同排放，此排放方式的設計是基于減少放漿和排放篩渣的時間，而將傳統碎漿機的放漿口和排渣口合為一個大的放漿口，在放漿時把漿料和篩渣一起排放到過渡池里，然后經過一級或二級跳篩分離漿料和篩渣。根據經驗這種放料方式可以比漿、渣分別排放節省時間30～60 min，從而可以提高工作效率并可減少能耗。

在北美和日韓等地區大多數是利用廢牛奶盒生產衛生紙。由于這些地區的廢牛奶盒大多數含有濕強劑，并且其中的紙張都是漂白漿抄造的，其處理工藝和傳統水力碎漿有很大的不同，但后續篩選、凈化和抄紙都是傳統的工藝。

此類制漿工藝中先經過初步的水力碎漿機疏解，并不是以成漿為目的，而是使整個廢牛奶盒破碎成片狀。在此流程中對纖維沒有切斷，同時對鋁膜和塑料也沒有被粉碎，這樣能最大限度的保留纖維和鋁、塑的特性。然后泵送到分離塔內。分離塔的容積很大，根據產量的不同，容積從1 000～5 000 m3。在此反應塔的三分之一處有一個反應器，此反應器在塔內緩慢的轉動，使漿料在塔內混合均勻，同時反應器壁上有很小的開孔，開孔方向與反應器轉動方向相反，這樣漿料從開孔處流出和塔內的漿料相互揉搓，從而達到纖維、鋁、塑分離的效果。

在分離塔內的反應時間往往會超過12 h，漿濃高達15%，在高漿濃、長反應時間和強揉搓的條件下，使纖維和鋁、塑分離。在此工藝條件下，鋁膜和塑料膜幾乎沒有任何的粉碎，因此成漿或成紙非常干凈，沒有任何鋁粉點。這是與傳統水力碎漿最大的區別。

1.4 廢牛奶盒中鋁、塑膜的回用

在廢牛奶盒的再生利用過程中，對于鋁、塑膜的利用非常重要，因為鋁、塑大約占廢牛奶盒總重量的25%。隨著目前石油和有色金屬價格的快速上漲，廢牛奶盒中的鋁和塑料越來越受到人們的重視，同時也決定了廢牛奶盒再生利用項目發展的前景。如果鋁和塑料都能得到充分利用，廢牛奶盒本身的利用價值就遠超過其他紙類原料。這不但可以提高再生利用廠家的興趣，還可以是廢牛奶盒的回收更加容易。

在歐美市場對于廢牛奶盒中的鋁、塑的研究使用已有幾十年的歷史，其中一些已經在正常生產。如德國就把鋁、塑材料用在水泥廠里，不但可以減少能耗（塑料），而且還可以增強水泥的強度（鋁）。在丹麥是把鋁、塑材料和其他可燃性生活垃圾混合燃燒發電。在瑞典把鋁、塑材料通過高溫氣化，在燃燒爐中燃燒塑料來產生蒸氣，在底部得到鋁粉。在巴西采用等離子技術再生利用鋁塑材料，其介紹是通過氬氣電解的作用下，產生15 000 ℃的高溫可得到液態的鋁和氣體的石蠟，經過冷凝后可形成鋁錠和高純度石蠟。我國對于鋁、塑材料的再生利用較晚，但目前宣稱自己具有分離鋁、塑材料的技術有幾千種，這些技術大多數沒有實際生產的經驗，有較少技術在一些偏遠地區使用，但其生產過程所采用的化學品大多對人體有害，而且生產過程中排放很多有毒、有害廢棄物。

2 廢牛奶盒回用紙漿的質量

從目前工廠的生產實踐來看，利樂包裝盒與OCC混合碎漿用來生產紙板是用普通的生產工藝，利樂包裝回用的紙漿與OCC紙漿相比，具有物理強度大、白度高等特點。圖1～圖3是國外一工廠對利樂包裝制漿的試驗結果。數據由利樂公司提供。TBA（Tetra brick aseptic）指利樂常溫紙包裝。

圖1 OCC與TBA一起碎漿對紙漿抗張強度的影響

圖2 OCC與TBA一起碎漿對紙漿撕裂度的影響

圖3 OCC和TBA一起碎漿對紙漿白度和灰分的影響

從圖中看利樂紙包裝制漿后紙漿具有良好的物理強度，而在利樂紙包裝與OCC混合碎漿時，隨著利樂紙包裝在混合廢紙中比例的增加，紙漿的抗張強度和撕裂強度都上升，白度稍微增加，而灰分下降。

3 廢牛奶盒在造紙方面的應用及前景

飲料紙盒中的紙漿纖維較長，且物理強度指標也很好，因此這部分可以用來做精致牛皮紙。在實際的生產過程中，由于在碎漿過程中不可避免地會有部分的鋁膜被打碎，因此在成紙面上會有部分鋁粉點，同時飲料奶盒中會殘留少量的飲料或牛奶，在實際生產中也曾有過在成紙面上有異味的情況。

在廢牛奶盒的回用過程中，有公司嘗試把飲料紙盒的纖維經過漂液漂白后，用來生產衛生紙，加入飲料紙盒纖維后的衛生紙的抗張指數有大幅度的提高，但由于飲料紙盒纖維中含有少量的機械木漿，因此在成紙面上含有少量的黃色纖維束。

目前鑒于商品木漿原料價格的上漲，也有部分水果套袋工廠開始使用廢牛奶盒作為原材料。由于水果套袋對表觀性能的要求相對牛皮紙來說稍微低一些，因此有很多廠家目前在使用這部分原料。也有部分瓦楞紙原紙廠把飲料紙盒用來掛面。

4 結束語

目前國家大力提倡循環經濟，創建節約型社會，在眾多的可循環利用的資源中紙類原料占25%以上；由于各方面的原因，所以國內廢紙一直沒有得到充分的利用。液體紙包裝中的纖維經過適當處理可以取代部分漿板；同時鋁、塑都是不可再生資源，鋁、塑的循環利用有著廣泛的應用市場。由于液體紙包裝通過水力碎漿得到優質的纖維及與鋁、塑分離是完全可行的，所以隨著液體紙包裝消費量的迅速增加，液體紙包裝作為一種具有良好應用價值的廢紙，回用也將得到更多的重視。國內目前處理液體紙包裝的廠家不多，在我國各地急需這樣的廠家來處理應用。另外，紙包裝的碎漿工藝由于沒有其他化學品的加入，因此污水通過一級沉淀處理可以回用，可以實現綠色環保生產。