1 瓦楞紙板是重要的包裝材料
商品包裝是流通和供應鏈中十分重要的一個環節，它是使商品能安全完好地從生產廠家送到消費者手中的重要保證，隨著經濟的發展尤其是零售業的發展，包裝工業獲得長足的發展。1997年世界包裝工業銷售額高達4750億美元，各種包裝材料銷售額的比例分別是：金屬25％，玻璃6％，塑料30％，紙34％，其它5％，其中紙質包裝所占份額最大①。瓦楞材料是最重要的紙質包裝材料，通常是由箱紙板和瓦楞原紙加工成瓦楞紙板，再用瓦楞紙板加工成各式各樣的瓦楞紙箱。瓦楞紙箱的主要用途不同國家和地區有所不同，北美、西歐40％用來包裝食品；日本包裝食品的占50％；我國的30％用來包裝食品和飲料。
瓦楞紙箱除廣泛用于食品包裝外，還可以用來包裝家具、大件電器、紡織品和橡膠制品，近年開發的瓦楞紙盒可以包裝小件商品在超市貨架出售。由于瓦楞紙板本身結構的特點，具有很高的強度/重量比，是一種十分優良的包裝材料；加上造紙纖維可以回收再生利用，這種包裝材料更獲得十分重視環境保護的現代社會的青睞。據統計全球瓦楞材料消費量約1億t，在1980～1996年期間平均每年增長3.6％，預測未來10年仍以3.5％/a速度遞增。瓦楞材料人均消費量以北美最高，為100kg/a，日本其次72kg/a,然后依次是西歐(43kg/a)，澳大利亞及新西蘭(36kg/a)。上述四個地區人口僅占全球的15％，瓦楞材料消費卻占全球消費的68％②，瓦楞材料消費水平與國民經濟發展水平的關系由此可見一斑。全世界瓦楞材料人均消費量是14kg,中國是7.6kg,我國瓦楞材料人均消費量只是全球人均消費量的一半。
北美地區過去由于所用的箱紙板和瓦楞原紙定量較高，因而瓦楞材料消費量明顯地高；隨著近年趨向使用低定量高強度的箱紙板和瓦楞原紙，加上部分市場被塑料所占有，估計北美瓦楞材料的消費量已接近飽和，近年增長估計在1％以下。相反亞洲地區由于經濟迅速增長，零售市場進一步發展，估計到2005年瓦楞材料消費量年增長為4％③。
2 我國瓦楞原紙需求預測
表1是1998年若干國家和地區總的紙和紙板消費與瓦楞材料消費情況④，在所列的國家和地區中，瓦楞材料消費占全部紙和紙板消費的26％～41％，大多數地區占30％左右。從全球范圍統計，瓦楞材料消費量約占全部紙和紙板消費量的1/3。根據專家預測2005年我國紙和紙板消費量約5000萬t，瓦楞材料消費如按30％測算，屆時我國瓦楞材料消費量為1500萬t。
表1 1998年若干國家（地區）瓦楞材料
消費量及紙和板總消費量（萬t）
瓦楞材料 紙和紙板 瓦楞材料消費比例%
中國 956 3289 29
日本 898 2998.9 30
韓國 195.5 524.2 37
臺灣 197.7 483.7 41
美國 2803.9 9095.3 31
加拿大 189.7 730.6 26
法國 321.3 1068.1 30
全球 ~10000 29852 33
從宏觀統計來看，各國(地區)瓦楞紙板中箱紙板和瓦楞原紙所占比例不盡相同，美國瓦楞原紙占31.5％，日本占39％，韓國占30％，英國占38％，中國臺灣占41％，這和該地區所用的瓦楞紙板的結構及瓦楞原紙的定量有關。我國瓦楞原紙消費比重比箱紙板高得多，1998年瓦楞原紙消費比重比箱紙板高得多，1998年瓦楞紙板消費量為956萬t，其中瓦楞原紙586萬t，占61％，這種比例正和國際上的比例相反，這很大程度歸因于我國所用的瓦楞原紙普遍是高定量的，我國高強瓦楞原紙用量還太少。考慮到瓦楞原紙向低定量高強度方向發展，如以瓦楞原紙占瓦楞紙板45％測算，2005年我國瓦楞原紙消費量將比1998年增加245萬t。
國內近年計劃新建擴建瓦楞原紙項目不多，新增加的生產能力不大，即使目前計劃上馬的項目按時投產，到2005年至少還會有100多萬t缺口。與此同時瓦楞原紙國際市場資源并不充足，這可能和這種產品的附加值低有關。以1998年為例，重要的凈出口國只有加拿大、俄羅斯、韓國、法國和我國臺灣省。加拿大凈出口47萬t，占其全部產量的43％；韓國凈出口15.8萬t，占其產量的21％；我國臺灣省和法國凈出口分別為7.3萬t和3.3萬t。而象美國、日本這些產紙大國實際上每年還要凈進口瓦楞原紙，1998年美國凈進口12.7萬t,日本凈進口2.4萬t。看來瓦楞原紙的需求不能過分依賴國際市場，我國瓦楞原紙的缺口應通過增加國內的生產能力來解決。
3 我國瓦楞原紙主要原料
進口廢紙、國內廢紙和麥草半化學漿應該成為發展我國瓦楞原紙的主要纖維原料。國際上廣泛采用半化學闊葉木漿生產瓦楞原紙，早在1925年便開始用NSSC漿為原料。近年由于對環保的重視，以OCC為原料日益普遍。西歐瓦楞材料廢紙用量高達75％，亞洲廢紙用量占71％，韓國和我國臺灣省更是全部以廢紙為原料生產箱紙板和瓦楞原紙。我國近年也有不少生產線以美國廢瓦楞紙箱(AOCC)為原料生產瓦楞材料。雖然廢紙原料成本比原生纖維低，但研究結果表明以NSSC為原料的瓦楞原紙挺度好，在起楞機起楞時有更好的運轉性能，在較高濕度下仍能維持較高的抗張挺度和壓縮強度，所制造的瓦楞紙箱在潮濕條件下有更好的剛度⑤。
此外進口廢紙資源的不足也應引起足夠的重視。近年歐洲廢紙出口已經不多，中國香港廢紙出口也呈下降趨勢。表2是美國廢舊瓦楞紙箱(AOCC)的回收、出口情況⑥，到2001年可供出口的AOCC只有396萬t。同一文章報導1996年美國出口廢紙中OCC占39％，按此推算，2001年美國廢紙出口總量應為1015萬t左右。1996年美國廢紙出口流向是韓國20％，中國12％，中國臺灣12％，墨西哥15％，加拿大18％。如出口到中國的廢紙仍在12％水平，中國可以進口到的全部美國廢紙約是121萬t。韓國、中國臺灣和墨西哥肯定是進口AOCC的主要競爭對手，中國臺灣每年就從島外進口90萬tOCC。看來應清醒地估計到，要進一步發展瓦楞材料不能過分依賴于AOCC。
表2 美國廢舊瓦楞紙箱（AOCC）的回收、出口情況（萬t）
1997年 2001年
回收 1926 2223
自用 1638 1818
出口 306 396
相反，1998年國內瓦楞材料消費量為956萬t，美國瓦楞材料回收率為68.9％，如我們的回收率能達到50％，國內的廢舊瓦楞紙箱材料便可回收近500萬t，這是十分可觀的數字。雖然國內的OCC質量不如AOCC，但無論如何這部分原料不應被忽視。國內OCC目前還是以草類纖維為主，過去人們對草類纖維廢紙回收存有偏見，研究結果表明這種纖維原料在回用過程一定程度上紙張質量會有所提高⑦，如適當使用助劑，應該可以生產出質量較好的瓦楞原紙。
我國缺乏木材資源，應該重視利用麥草半化學漿生產瓦楞原紙。西班牙SAICA紙廠用半化學麥草漿混合一定比例的OCC生產高強瓦楞原紙的經驗值得借鑒。該廠之所以用半化學麥草漿，一是歐洲OCC供應短缺，二是麥草原料比較便宜。該廠用自行開發的連蒸設備和工藝，在常壓下以大液比連續蒸煮生產半化學麥草漿，配50％～75％的OCC，生產優質高強瓦楞原紙。
半化學麥草漿的質量是不成問題的，問題是要解決好廢水處理，麥草半化學漿廢水處理還沒有成功的經驗可以借鑒。上述西班牙SAICA紙廠開始是把日產300t草漿的廢液和紙機白水混合，在3個15000m3槽內進行厭氧發酵，所產生的沼氣送去鍋爐發電。廢水再經好氧處理便可排放。80年代中期當地排污標準COD10000mg/L，而工廠的廢水處理后COD為5700～7500mg/L，可以達標排放，當時不少文章曾作為廢水處理成功經驗予以報導；到80年代后期排放標準定為5000mg/L，工廠只能用減少草漿產量來達到標準要求。但是隨著地方政府排放標準控制越來越嚴格，到1998年要求COD排放小于500mg/L，該廠雖斥資200萬美元進行兩年的研究還是未找到達標的好辦法，終于不得不暫時把半化學麥草漿生產線關閉。據1999年11月在99’中國國際紙林展TAPPI造紙技術報告會上Escudero先生介紹，他們正進行木素沉淀和濕法氧化新工藝的開發，相信廢液經過木素沉淀和濕法氧化，再用厭氧－好氧處理后可以達標排放，到2003年計劃重建日產400～600t(每條連蒸線200～300t/d)的半化學麥草漿生產線。目前上述的木素沉淀和濕法氧化工藝正在進行中試。實際上迄今為止SAICA紙廠并未能解決半化學麥草漿廢液污染問題。
以往有些NSSC廠把制漿廢液排放到河里，由于半纖維素和醋酸鹽的存在，廢液的BOD含量很高，對水體造成嚴重污染；有些廠把廢液濃縮后在流化床燃燒，得到碳酸鈉和硫化納混合物，但不能直接用于NSSC漿廠。另一種比較成熟的辦法是交叉回收，當半化學漿和硫酸鹽漿廠在一起時，前者的廢液可送到硫酸鹽漿廠回收系統回收。半化學麥草漿黑液中有機物含量高，發熱量不會成問題；問題是半化學漿黑液的蒸發，蒸發至更高濃度時，黑液有很大的粘度和觸變性。過去輕工業部造紙研究所曾對稻草半化學漿黑液性能進行過研究，結果表明稻草半化學漿黑液粘度比化學漿黑液高得多，而且可蒸發到的最高濃度也低得多，但提出增加黑液殘堿可以解決蒸發的困難。然而對麥草半化學漿黑液的性質尚缺乏系統研究，麥草半化學漿的化學回收更缺乏經驗。利用麥草生產半化學漿是充分利用我國纖維資源的一個方面，政府部門和工業界應重視并支持半化學麥草漿廢液的回收和處理工藝技術的研究開發工作。
4 瓦楞原紙的發展趨勢
降低成本和降低定量仍然是瓦楞紙板發展趨勢。基于環保和成本的要求，瓦楞紙板平均定量，包括箱紙板和瓦楞原紙的定量都必須降低。之所以生產低定量紙板，一是市場需要，其次是由于近年苯胺印刷技術的進展和新的瓦楞楞型的出現。傳統的瓦楞是A、C、B、D幾種型式，主要用于要求高強度的紙箱；近年設計出新的楞型E、F、N型，主要特點是瓦楞高度比傳統的瓦楞低得多，適用于低定量的瓦楞原紙。過去瓦楞原紙一般是127～140g/m2，現在已開始生產90～115g/m2，估計將來甚至會生產60～90g/m2的瓦楞原紙⑧。由于箱紙板和瓦楞原紙定量降低，整個瓦楞紙板定量也明顯下降。以前一般在1000～1100g/m2，現在定量大的600g/m2，有些國家的瓦楞紙板定量甚至只有500g/m2，這更突出瓦楞紙箱強度/重量高的特點。但是我國的瓦楞原紙普遍是高定量的，且在強度能達到國家產品標準A等的不多，因此每年不得不進口相當數量高強瓦楞原紙。表3比較了幾種國內外瓦楞原紙的橫向環壓指數，國產幾種產品的強度比幾種外國產品明顯的低。
表3 幾種國內外瓦楞原紙環壓指數
定量（g/m2） 橫向環壓指數（N.m/g）
美國某產品 127 7.39
澳大利亞某產品 125 8.80
印尼某產品 130 9.15
荷蘭某產品 130 9.31
日本某產品 128 7.45
天津某產品 140 6.70
北京某產品 127 4.75
秦皇島某產品 135 3.96
瓦楞原紙的挺度和壓縮強度對紙箱整體強度有重要作用。紙板的挺度D=Eh3/12，E為彈性模量，h為厚度，可見厚度對紙板挺度很重要。如何使紙板在定量降低時不致因厚度明顯下降而影響挺度將是生產低定量瓦楞原紙的關鍵。如有條件采用多層成形的設備，不但會有利于產品的挺度，而且也有利于耐破度。據報導兩層成形的產品耐破度比一層的產品高10％～20％。
雖然瓦楞原紙并非高附加值產品，但國外很多生產線都裝備有很先進的紙機。澳大利亞的Visy紙業集團Coolaroo紙廠有兩臺紙板機，4號機是Voith－Toschi三網紙機，生產112～260g/m2的瓦楞原紙和和掛面紙板，抄寬2.5m，車速700m/min，年產12萬t；5號機是雙長網，抄寬2.8m，車速700m/min，年產9.5萬t。印尼金光集團在Serang紙廠的2號機是BeloitGapFormer，1996年4月投產生產低定量瓦楞原紙，抄寬6.6m，車速850～950m/min，用AOCC為原料時生產105g/m2瓦楞原紙，用EOCC和當地OCC時生產150g/m2瓦楞原紙，年產34萬t。西班牙SAICA紙廠將要投產的一臺瓦楞紙紙機是Voith的DuoformerBaseGapFormer,抄寬8.1m，車速1450m/min，瓦楞原紙定量75～110g/m2，年產50萬t。OTOR是歐洲以廢紙為原料生產瓦楞原紙最主要的公司之一，它在巴黎附近的EfienneduRouvrag紙廠以1/3廢雜志紙，2/3OCC為原料，用一臺Duoformer紙機生產100g/m2的瓦楞原紙。紙機抄寬7m，車速600m/min，日產600t。有趣的是原來這臺紙機是生產低定量涂布紙的，當OTOR公司收購該廠后，認為生產低定量涂布紙缺乏競爭力，便改成用廢紙生產瓦楞原紙和箱紙板。以上這些例子是否給予我們啟示，對各種輕視瓦楞原紙生產的投資觀念是否有必要進行反思?
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