1 瓦楞纸板是重要的包装材料
商品包装是流通和供应链中十分重要的一个环节，它是使商品能安全完好地从生产厂家送到消费者手中的重要保证，随着经济的发展尤其是零售业的发展，包装工业获得长足的发展。1997年世界包装工业销售额高达4750亿美元，各种包装材料销售额的比例分别是：金属25％，玻璃6％，塑料30％，纸34％，其它5％，其中纸质包装所占份额最大①。瓦楞材料是最重要的纸质包装材料，通常是由箱纸板和瓦楞原纸加工成瓦楞纸板，再用瓦楞纸板加工成各式各样的瓦楞纸箱。瓦楞纸箱的主要用途不同国家和地区有所不同，北美、西欧40％用来包装食品；日本包装食品的占50％；我国的30％用来包装食品和饮料。
瓦楞纸箱除广泛用于食品包装外，还可以用来包装家具、大件电器、纺织品和橡胶制品，近年开发的瓦楞纸盒可以包装小件商品在超市货架出售。由于瓦楞纸板本身结构的特点，具有很高的强度/重量比，是一种十分优良的包装材料；加上造纸纤维可以回收再生利用，这种包装材料更获得十分重视环境保护的现代社会的青睐。据统计全球瓦楞材料消费量约1亿t，在1980～1996年期间平均每年增长3.6％，预测未来10年仍以3.5％/a速度递增。瓦楞材料人均消费量以北美最高，为100kg/a，日本其次72kg/a,然后依次是西欧(43kg/a)，澳大利亚及新西兰(36kg/a)。上述四个地区人口仅占全球的15％，瓦楞材料消费却占全球消费的68％②，瓦楞材料消费水平与国民经济发展水平的关系由此可见一斑。全世界瓦楞材料人均消费量是14kg,中国是7.6kg,我国瓦楞材料人均消费量只是全球人均消费量的一半。
北美地区过去由于所用的箱纸板和瓦楞原纸定量较高，因而瓦楞材料消费量明显地高；随着近年趋向使用低定量高强度的箱纸板和瓦楞原纸，加上部分市场被塑料所占有，估计北美瓦楞材料的消费量已接近饱和，近年增长估计在1％以下。相反亚洲地区由于经济迅速增长，零售市场进一步发展，估计到2005年瓦楞材料消费量年增长为4％③。
2 我国瓦楞原纸需求预测
表1是1998年若干国家和地区总的纸和纸板消费与瓦楞材料消费情况④，在所列的国家和地区中，瓦楞材料消费占全部纸和纸板消费的26％～41％，大多数地区占30％左右。从全球范围统计，瓦楞材料消费量约占全部纸和纸板消费量的1/3。根据专家预测2005年我国纸和纸板消费量约5000万t，瓦楞材料消费如按30％测算，届时我国瓦楞材料消费量为1500万t。
表1 1998年若干国家（地区）瓦楞材料
消费量及纸和板总消费量（万t）
瓦楞材料 纸和纸板 瓦楞材料消费比例%
中国 956 3289 29
日本 898 2998.9 30
韩国 195.5 524.2 37
台湾 197.7 483.7 41
美国 2803.9 9095.3 31
加拿大 189.7 730.6 26
法国 321.3 1068.1 30
全球 ~10000 29852 33
从宏观统计来看，各国(地区)瓦楞纸板中箱纸板和瓦楞原纸所占比例不尽相同，美国瓦楞原纸占31.5％，日本占39％，韩国占30％，英国占38％，中国台湾占41％，这和该地区所用的瓦楞纸板的结构及瓦楞原纸的定量有关。我国瓦楞原纸消费比重比箱纸板高得多，1998年瓦楞原纸消费比重比箱纸板高得多，1998年瓦楞纸板消费量为956万t，其中瓦楞原纸586万t，占61％，这种比例正和国际上的比例相反，这很大程度归因于我国所用的瓦楞原纸普遍是高定量的，我国高强瓦楞原纸用量还太少。考虑到瓦楞原纸向低定量高强度方向发展，如以瓦楞原纸占瓦楞纸板45％测算，2005年我国瓦楞原纸消费量将比1998年增加245万t。
国内近年计划新建扩建瓦楞原纸项目不多，新增加的生产能力不大，即使目前计划上马的项目按时投产，到2005年至少还会有100多万t缺口。与此同时瓦楞原纸国际市场资源并不充足，这可能和这种产品的附加值低有关。以1998年为例，重要的净出口国只有加拿大、俄罗斯、韩国、法国和我国台湾省。加拿大净出口47万t，占其全部产量的43％；韩国净出口15.8万t，占其产量的21％；我国台湾省和法国净出口分别为7.3万t和3.3万t。而象美国、日本这些产纸大国实际上每年还要净进口瓦楞原纸，1998年美国净进口12.7万t,日本净进口2.4万t。看来瓦楞原纸的需求不能过分依赖国际市场，我国瓦楞原纸的缺口应通过增加国内的生产能力来解决。
3 我国瓦楞原纸主要原料
进口废纸、国内废纸和麦草半化学浆应该成为发展我国瓦楞原纸的主要纤维原料。国际上广泛采用半化学阔叶木浆生产瓦楞原纸，早在1925年便开始用NSSC浆为原料。近年由于对环保的重视，以OCC为原料日益普遍。西欧瓦楞材料废纸用量高达75％，亚洲废纸用量占71％，韩国和我国台湾省更是全部以废纸为原料生产箱纸板和瓦楞原纸。我国近年也有不少生产线以美国废瓦楞纸箱(AOCC)为原料生产瓦楞材料。虽然废纸原料成本比原生纤维低，但研究结果表明以NSSC为原料的瓦楞原纸挺度好，在起楞机起楞时有更好的运转性能，在较高湿度下仍能维持较高的抗张挺度和压缩强度，所制造的瓦楞纸箱在潮湿条件下有更好的刚度⑤。
此外进口废纸资源的不足也应引起足够的重视。近年欧洲废纸出口已经不多，中国香港废纸出口也呈下降趋势。表2是美国废旧瓦楞纸箱(AOCC)的回收、出口情况⑥，到2001年可供出口的AOCC只有396万t。同一文章报导1996年美国出口废纸中OCC占39％，按此推算，2001年美国废纸出口总量应为1015万t左右。1996年美国废纸出口流向是韩国20％，中国12％，中国台湾12％，墨西哥15％，加拿大18％。如出口到中国的废纸仍在12％水平，中国可以进口到的全部美国废纸约是121万t。韩国、中国台湾和墨西哥肯定是进口AOCC的主要竞争对手，中国台湾每年就从岛外进口90万tOCC。看来应清醒地估计到，要进一步发展瓦楞材料不能过分依赖于AOCC。
表2 美国废旧瓦楞纸箱（AOCC）的回收、出口情况（万t）
1997年 2001年
回收 1926 2223
自用 1638 1818
出口 306 396
相反，1998年国内瓦楞材料消费量为956万t，美国瓦楞材料回收率为68.9％，如我们的回收率能达到50％，国内的废旧瓦楞纸箱材料便可回收近500万t，这是十分可观的数字。虽然国内的OCC质量不如AOCC，但无论如何这部分原料不应被忽视。国内OCC目前还是以草类纤维为主，过去人们对草类纤维废纸回收存有偏见，研究结果表明这种纤维原料在回用过程一定程度上纸张质量会有所提高⑦，如适当使用助剂，应该可以生产出质量较好的瓦楞原纸。
我国缺乏木材资源，应该重视利用麦草半化学浆生产瓦楞原纸。西班牙SAICA纸厂用半化学麦草浆混合一定比例的OCC生产高强瓦楞原纸的经验值得借鉴。该厂之所以用半化学麦草浆，一是欧洲OCC供应短缺，二是麦草原料比较便宜。该厂用自行开发的连蒸设备和工艺，在常压下以大液比连续蒸煮生产半化学麦草浆，配50％～75％的OCC，生产优质高强瓦楞原纸。
半化学麦草浆的质量是不成问题的，问题是要解决好废水处理，麦草半化学浆废水处理还没有成功的经验可以借鉴。上述西班牙SAICA纸厂开始是把日产300t草浆的废液和纸机白水混合，在3个15000m3槽内进行厌氧发酵，所产生的沼气送去锅炉发电。废水再经好氧处理便可排放。80年代中期当地排污标准COD10000mg/L，而工厂的废水处理后COD为5700～7500mg/L，可以达标排放，当时不少文章曾作为废水处理成功经验予以报导；到80年代后期排放标准定为5000mg/L，工厂只能用减少草浆产量来达到标准要求。但是随着地方政府排放标准控制越来越严格，到1998年要求COD排放小于500mg/L，该厂虽斥资200万美元进行两年的研究还是未找到达标的好办法，终于不得不暂时把半化学麦草浆生产线关闭。据1999年11月在99’中国国际纸林展TAPPI造纸技术报告会上Escudero先生介绍，他们正进行木素沉淀和湿法氧化新工艺的开发，相信废液经过木素沉淀和湿法氧化，再用厌氧－好氧处理后可以达标排放，到2003年计划重建日产400～600t(每条连蒸线200～300t/d)的半化学麦草浆生产线。目前上述的木素沉淀和湿法氧化工艺正在进行中试。实际上迄今为止SAICA纸厂并未能解决半化学麦草浆废液污染问题。
以往有些NSSC厂把制浆废液排放到河里，由于半纤维素和醋酸盐的存在，废液的BOD含量很高，对水体造成严重污染；有些厂把废液浓缩后在流化床燃烧，得到碳酸钠和硫化纳混合物，但不能直接用于NSSC浆厂。另一种比较成熟的办法是交叉回收，当半化学浆和硫酸盐浆厂在一起时，前者的废液可送到硫酸盐浆厂回收系统回收。半化学麦草浆黑液中有机物含量高，发热量不会成问题；问题是半化学浆黑液的蒸发，蒸发至更高浓度时，黑液有很大的粘度和触变性。过去轻工业部造纸研究所曾对稻草半化学浆黑液性能进行过研究，结果表明稻草半化学浆黑液粘度比化学浆黑液高得多，而且可蒸发到的最高浓度也低得多，但提出增加黑液残碱可以解决蒸发的困难。然而对麦草半化学浆黑液的性质尚缺乏系统研究，麦草半化学浆的化学回收更缺乏经验。利用麦草生产半化学浆是充分利用我国纤维资源的一个方面，政府部门和工业界应重视并支持半化学麦草浆废液的回收和处理工艺技术的研究开发工作。
4 瓦楞原纸的发展趋势
降低成本和降低定量仍然是瓦楞纸板发展趋势。基于环保和成本的要求，瓦楞纸板平均定量，包括箱纸板和瓦楞原纸的定量都必须降低。之所以生产低定量纸板，一是市场需要，其次是由于近年苯胺印刷技术的进展和新的瓦楞楞型的出现。传统的瓦楞是A、C、B、D几种型式，主要用于要求高强度的纸箱；近年设计出新的楞型E、F、N型，主要特点是瓦楞高度比传统的瓦楞低得多，适用于低定量的瓦楞原纸。过去瓦楞原纸一般是127～140g/m2，现在已开始生产90～115g/m2，估计将来甚至会生产60～90g/m2的瓦楞原纸⑧。由于箱纸板和瓦楞原纸定量降低，整个瓦楞纸板定量也明显下降。以前一般在1000～1100g/m2，现在定量大的600g/m2，有些国家的瓦楞纸板定量甚至只有500g/m2，这更突出瓦楞纸箱强度/重量高的特点。但是我国的瓦楞原纸普遍是高定量的，且在强度能达到国家产品标准A等的不多，因此每年不得不进口相当数量高强瓦楞原纸。表3比较了几种国内外瓦楞原纸的横向环压指数，国产几种产品的强度比几种外国产品明显的低。
表3 几种国内外瓦楞原纸环压指数
定量（g/m2） 横向环压指数（N.m/g）
美国某产品 127 7.39
澳大利亚某产品 125 8.80
印尼某产品 130 9.15
荷兰某产品 130 9.31
日本某产品 128 7.45
天津某产品 140 6.70
北京某产品 127 4.75
秦皇岛某产品 135 3.96
瓦楞原纸的挺度和压缩强度对纸箱整体强度有重要作用。纸板的挺度D=Eh3/12，E为弹性模量，h为厚度，可见厚度对纸板挺度很重要。如何使纸板在定量降低时不致因厚度明显下降而影响挺度将是生产低定量瓦楞原纸的关键。如有条件采用多层成形的设备，不但会有利于产品的挺度，而且也有利于耐破度。据报导两层成形的产品耐破度比一层的产品高10％～20％。
虽然瓦楞原纸并非高附加值产品，但国外很多生产线都装备有很先进的纸机。澳大利亚的Visy纸业集团Coolaroo纸厂有两台纸板机，4号机是Voith－Toschi三网纸机，生产112～260g/m2的瓦楞原纸和和挂面纸板，抄宽2.5m，车速700m/min，年产12万t；5号机是双长网，抄宽2.8m，车速700m/min，年产9.5万t。印尼金光集团在Serang纸厂的2号机是BeloitGapFormer，1996年4月投产生产低定量瓦楞原纸，抄宽6.6m，车速850～950m/min，用AOCC为原料时生产105g/m2瓦楞原纸，用EOCC和当地OCC时生产150g/m2瓦楞原纸，年产34万t。西班牙SAICA纸厂将要投产的一台瓦楞纸纸机是Voith的DuoformerBaseGapFormer,抄宽8.1m，车速1450m/min，瓦楞原纸定量75～110g/m2，年产50万t。OTOR是欧洲以废纸为原料生产瓦楞原纸最主要的公司之一，它在巴黎附近的EfienneduRouvrag纸厂以1/3废杂志纸，2/3OCC为原料，用一台Duoformer纸机生产100g/m2的瓦楞原纸。纸机抄宽7m，车速600m/min，日产600t。有趣的是原来这台纸机是生产低定量涂布纸的，当OTOR公司收购该厂后，认为生产低定量涂布纸缺乏竞争力，便改成用废纸生产瓦楞原纸和箱纸板。以上这些例子是否给予我们启示，对各种轻视瓦楞原纸生产的投资观念是否有必要进行反思?
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