未脱墨废人民币纸浆配抄瓦楞原纸

陈子成

(东北电力大学化学工程学院，吉林吉林132012)

废纸已经成为我国造纸行业用量最大的原料。近年来，我国每年均需进口约2000万吨废纸原料。大量采用废纸造纸很好的解决了我国森林资源匮乏，自制浆能力不足的问题。然而过分依靠进口废纸，给我国造纸行业的可持续发展和国际竞争力的提升带来了一定风险。如何更好的利用国产废纸资源是我国造纸行业亟待解决的问题［1］。人民币纸是一种特殊的特种纸，由于使用的要求和防伪的需要，在其制造过程中添加了湿强剂，在印刷时使用了多种印刷方式和印刷油墨，这给废人民币纸的再生利用带来了很大的困难［2－3］。双pH法已经被证明是一种比较适合废人民币纸再生利用的工艺技术［4］。瓦楞原纸是重要的纸箱原料，广泛应用于各种商品的包装，也是一种市场需要旺盛、发展前景看好的纸种［5－7］。本研究采用双pH法对废人民币纸进行再制浆，并通过与废新闻纸浆配抄瓦楞原纸评价未脱墨废人民币纸浆的应用性能。

1 材料与方法

1.1 实验材料

废人民币纸原料利用作废的第五套人民币10元币切碎后压实成纸块。使用前将其分散并过80目筛以除去灰尘和碎末。废新闻纸浆是旧报纸在2%浓度下由瓦利打浆机疏解成浆，打浆度为34°SR。实验使用的H2SO4、NaOH等试剂均为分析纯。

1.2 实验方法

1.2.1 废人民币纸的再制浆

废人民币纸的再制浆采用双pH法。室温下将废纸片用5%(相对于绝干废人民币纸)的氢氧化钠水溶液中浸泡30 min(废纸片的浓度10%)后用大量的水洗到中性，再用5%的硫酸(相对于绝干废人民币纸)浸泡30 min(废纸片的浓度10%)后用大量的水洗到中性并浓缩备用。取一定量处理后的废人民币纸调成5%的浓度后转移到PEI磨中，在打浆间隙为0.2 mm的条件下疏解5 000转。疏解后的浆料在浓度为1%的条件下再经过筛缝为0.3 mm的筛浆机筛选，良浆浓缩后备用。

1.2.2 废人民币纸浆的纤维形态分析

通过纤维形态分析仪Morfi Compact(德国MUTEK公司)分析废人民币纸浆的纤维特点，测定其成浆性能，并对其长度、宽度及其分布进行检测［8］。

1.2.3 瓦楞原纸的抄造和性能评价

采用废人民币纸浆替代一部分废新闻纸浆抄造120 g/m2的瓦楞原纸，比例从5%、10%、15%递增到100%。并根据相应的国家标准对瓦楞原纸的裂断长和环压强度等指标进行检测。

2 结果与讨论

2.1 废人民币纸的纤维形态

从废人民币纸浆纤维形态分析的结果来看，其重均平均长度为0.703 mm，平均宽度为24.2 μm。其长度和宽度的分布如图1和图2所示。从图1可知，废人民币纸浆的纤维长度较集中于0.75 mm以下，其纤维长度较短，类似于麦草或稻草的化学浆［9］。图2的结果表明，其纤维宽度分布较为集中，整体与木材纤维较为接近。由于人民币纸的原料主要是化学木浆和一部分棉、麻浆，纤维形态分析的结果说明在废人民币纸再制浆过程中，纤维的切断较为明显，但宽度变化不大。从废人民币纸的纤维形态来看，它至少可以在成纸性能上与草类纤维原料的化学浆较接近。

图1 废人民币纸浆的纤维长度分布

图2 废人民币纸的纤维宽度分布

2.2 不同的废人民币纸浆配抄比例对瓦楞原纸裂断长的影响

随着废人民币纸浆配抄比例的增加，瓦楞原纸的断裂长下降。这说明废人民币纸与废新闻纸相比其成纸强度较差。图3表明，当废人民币纸浆的配抄比例达到40%时，瓦楞原纸的裂断长为2.4 Km，高于D级瓦楞原纸国家标准(GB13023－91)的2.15 Km。当废人民币纸浆的配抄比例达到20%时，瓦楞原纸的裂断长为2.8 Km，高于C级瓦楞原纸国家标准(GB13023－91)的2.7 Km。适当的配抄比例可以满足国标对C、D级瓦楞原纸的裂断长的要求。由于本研究是在实验室条件下通过手抄片对不同废人民币纸浆配抄比例下的瓦楞原纸裂断长的分析，手抄片未经压榨处理，在手抄片制备过程中也未添加增强剂，因而在工业生产条件下，瓦楞原纸的裂断长会更高一些。若在工业生产中采用部分废人民币纸浆配抄，其用量还可在上述比例的基础上适当提高。

图3 废人民币纸浆配比对裂断长的影响

2.3 不同的废人民币纸浆配抄比例对瓦楞原纸环压指数的影响

环压指数是瓦楞原纸重要的强度指标。图4的结果表明，废人民币纸浆的配抄比例越高，相应的瓦楞原纸环压指数越低。这主要是由于经过化学机械处理后，废人民币纸浆的纤维长度损失较大造成的。当废人民币纸浆的配抄比例达到45%时，瓦楞原纸的环压指数为3.7 Nm/g，高于D级瓦楞原纸国家标准(GB13023－91)的3.5 Nm/g。由于国标对瓦楞原纸A、B、C级的环压指数要求较高，从实验结果可知，废人民币纸只适合于配抄D级瓦楞原纸。根据裂断长的指标，废人民币纸配抄D级瓦楞原纸，其比例控制在40%左右是可行的。不同比例的未脱墨废人民币纸浆配抄瓦楞原纸时，其纸张的颜色存在一些差异(见图5)，但由于瓦楞原纸只作为包装纸箱的芯层，因而这种颜色变化对纸张的使用影响较小。

由于废人民币纸的价格远低于废箱板纸、废新闻纸等原料(约相当于上述纸种价格的25%)，所以按一定比例的废人民币纸配抄瓦楞原纸，有利于降低生产成本。

图4 废人民币纸浆配比对环压指数的影响

图5 不同比例的废人民币配抄瓦楞原纸的纸样

3 结 论

(1)未脱墨废人民币纸的纤维长度较小，重均纤维长度仅为0.703 mm，相当于草类原料的化学浆，纤维的平均宽度为24.2 μm，成纸强度较低。

(2)废人民币纸的配抄比例达到40%时，瓦楞原纸的裂断长为2.4 Km，可以满足D级瓦楞原纸对裂断长的要求。

(3)废人民币纸的配抄比例达到45%时，瓦楞原纸的环压指数为3.7 Nm/g，可以满足D级瓦楞原纸对环压指数的要求。

［1］J H Schmidt，P Holm，A Merrild，P Christensen.Life Cycle Assessment of the Waste Hierarchy－a Danish Case Study on Waste Paper.Waste management.2007，27(11):1519－1530.

［2］王丽娟，杨汝男，章海涛.湿强纸再制浆的研究［J］.中国造纸，2004，23(04):63－64.

［3］梁虎南，张卫华，张鹏宇.有机膨润土的制备及其对彩色喷墨打印纸性能的影响［J］.东北电力大学学报，2014，34(2):43－47.

［4］Chen Z，Song Z.，Qian X，et al.Repulping high wet－strength waste banknote paper by a dual－pH pretreatment process.［J］BioResources，2012，7(3):3701－3710.

［5］戚荣枢，胡琼忠.废纸生产高强度瓦楞原纸体会［J］.广东造纸，2000，(3):44－45.

［6］李树俭.提高瓦楞原纸环压强度的探讨［J］.中国造纸，2009，28(4):73－74.

［7］洪亮，程利伟.瓦楞纸板工艺探讨［J］.包装工程，2007，7(7):32－26

［8］刘凯，何北海，黎小敏，等.利用新型纤维形态分析仪分析杉木CTMP浆纤维形态［J］中国造纸，2009，28(12):14－17.

［9］M.Sain，S.Panthapulakkal.Bioprocess Preparation of Wheat Straw Fibers and Their Characterization.Industrial Crops and Products.2006，23(1):1－8.