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，中國造紙工業的發展非常快，據權威統計，截止到2012年底中國紙和紙板總產量達到10 250萬t，躍居世界首位。在此發展期間，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和應用的例證，來表述其對中國造紙技術進步的事實。

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1 性能卓越的造紙化學品對造紙技術進步的促進

根據最近10年的國內造紙技術發展的經歷，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量為4 300 萬t，其中涂布紙產量為240 萬t；2012年全國紙和紙板總產量為10 250 萬t，其中涂布紙產量為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 等少數專業公司能夠提供，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，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，國內多個大型企業已經能夠成功地生產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工藝，除了高性能的研磨設備、自動化的過程控制系統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%，而產品質量得以大大提高，生產成本也大大降低。

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、專業性的技術支持。國外產品的性能特點突出，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。對于不同的客戶現場的具體情況，供應商的技術團隊均會根據提供的化學品的性能，結合客戶的使用要求、設備和工藝現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“產品單價”。在這個理念下，高性能的產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品質量的升級、高附加值產品市場的開拓以及企業效益的提高。

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，體現了杜邦的專業性）；等等。因此在客戶使用該產品時，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，國內有數家紙廠依靠使用杜邦鈦白粉(Ti-Pure Rutile R796+ ）完全能生產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，中國品牌已經占據90%以上的市場份額。

例證2：旭硝子劑（AG-E060）用于食品級紙（卡）開發和生產。

在2000年以前，國內生產紙用的劑大多是硬脂酸和石蠟混合熬制的，但由于該產品不符合食品級的要求，因此從嚴格意義上來講，生產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，后來發現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，并被發現有可能致癌的危險。根據市場的要求，供應商開發了不含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時，相應的工藝條件必須進行調整。如旭硝子株式會社生產的六碳型含氟劑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。

在生產食品級紙時，旭硝子的技術團隊通過結合劑的產品特性、客戶的生產線的實際情況、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生絮凝現象；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，節省成本等。對于生產涂布卡的客戶，旭硝子的技術團隊也根據客戶的生產設備狀況，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，這些紙廠已經能夠生產出滿足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品。

3 新性能的造紙化學品的研發與市場需求相結合

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

某些新產品的開發主要來自下游客戶的需求，也就是生產商根據其下游客戶的產品使用性能的要求，需要對其產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公司根據此要求開發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，國內已經建成多家數碼材料專業公司并生產彩噴耗材，產品質量已經達到或超過國外進口產品，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，已經不僅僅依靠原紙，還根據用途開發了無紡布、滌棉、化纖布等基材，市場潛力非常之大。

（2）某些新產品具有某個或某些特異的功能或性能，可以適合于開發新的用途的產品市場。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，可以用于生產高檔裝飾原紙，部分取代價格昂貴的金紅石型鈦白粉。

經過反復試驗證明，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高檔紗管紙芯的專用膠水。經過各大寶塔管的生產廠應用，并經高速紡紗機使用，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。據了解，該高檔芯管，目前仍需要從國外進口。國內的技術開發已經取得很大的進展。

4 對性能卓越的新的造紙化學品的開發建議和期待

據不完全統計，隨著人們生活水平的提高、應用技術的進步、新市場發展的需要，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，要緊密結合市場的需求。一種新的化學品的成功開發和成功應用，或將對某一類紙種帶來革新性的發展。

目前造紙生產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非常期待，下面列出了突出的幾個產品，比如：

（1）楊克紙機生產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。若能開發成功此類化學品，或將大大提高國內眾多的楊克紙機的產品質量，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的挺度改善劑：通過市場調研，我國絕大多數紙廠生產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紙的價格比進口知名品牌（如Double A)的價格約低3 000 元/t。據了解，雖然曾有多個化學品供應商對此領域進行開發和努力，但是至今尚未獲得突破或進展。若能開發成功此類化學品，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和應用能促進造紙技術的進步和升級，同樣，造紙工業的發展和進步，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。這種同步的發展永無止境。

（2）放眼整個造紙行業的各個不同的領域，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展，同時也需要相應的更加先進的技術和服務來保證新產品的順利開發和成功應用。