历史的长河已经把人类带入了二十一世纪。作为祖国四大发明之一的造纸术,也已经有了二千年的历史。自从公元751年,造纸术经过“丝绸之路”传入中东进而传入欧洲和北美之后,由于工业革命的影响,欧洲人在200年前首先实现了造纸的机械化。
目前,世界造纸工业正以飞快的速度向前发展。世界纸和纸板的年产量已由手工操作时的年产几百吨发展到今天的几千万吨。造纸纤维原料也已从原始的草类纤维原料转化为以木材纤维原料为主,草类纤维原料为辅的基本原料结构形式。造纸机械已由刚发明时的手摇微型造纸机发展成为巨型造纸机,单机年产量可达近百万吨。
纸和纸板的用途历来是用做印刷、书写和包装等。近年来,由于信息产业的发展和新兴包装材料的出现,纸和纸板的用途发生了一些变化,但是,世界纸和纸板的产量不但没有下降,而仍呈现上升趋势,在我国,造纸工业的发展速度和国民经济的发展同步增长。近几年来,为了治污,我国虽然关闭了数以百计的小纸厂,但机制纸和纸板的年产量仍将在几年后超越日本而位居世界第二位。
可以这样认为,在新世纪的前几十年,世界造纸工业仍将持续发展,但是,由于造纸资源的紧缺,由于环境保护提出的要求,同时也由于对纸张质量的要求,在新世纪,造纸工业的发展已呈现新的趋势。
一、大幅度降低水耗
在造纸工业发展伊始直到现在,水就是造纸工业不可替代的介质和组成部分。没有充足的淡水,造纸工业就不可能存在。蒸煮需要水,洗涤需要水,漂白需要水,抄纸尤其需要水。在造纸企业充分利用内部循环水的前提下,每生产一吨纸,大约仍需要几十吨水。
坦率地说,这样的水耗量实在是太大了。淡水在世界上实在是越来越缺乏了。现在,科学家还没有找到一种经济合理的方法将海水淡化而用于造纸。所以,目前切实可行的方法只能是改进造纸工艺,千方百计地节约用水。改进的方法是将生产过程的水进行处理,再加以利用。在欧洲,许多造纸工业发达国家的造纸企业已把
它们的吨纸耗水量下降到原来的三分之二甚至更多。
水耗的下降为造纸生产过程中带来一系列特点:
首先水耗用量下降使厂商付出的代价下降了。我国造纸工业,中小企业偏多,生产效率大多低下。过去,水的价格微不足道,被认为是一种取之不尽,用之不竭的资源,多用点水,厂家根本不在乎。增加水处理设施,节水带来的经济效益有限;而水处理设备的一次性投资和日常的运转费却使生产厂家感到负担沉重,厂家积极性不高。而现在不同了,水价现在在造纸成本中的比重节节上升,国家已利用价格杠杆,逐年将水价提高,使生产者日渐感到节约用水不仅是一种经济行为,更是一种社会职责。很多造纸厂家已意识到,水耗用量是决定造纸成本的重要一环。谁的产品水耗高,谁将在市场中丧失竞争力。不设法节水,造纸企业就没有出路。
其次,降低水耗使生产过程中排人环境的污水量下降。由于排污量下降,不仅使污水对环境的污染大大降
低,也使污水带走的细小纤维减少。由于这些细小纤维都是造纸原料的一部分,减少污水量,就意味着使这些
细小纤维得以回收,从而降低生产成本。
越来越多的造纸工作者已着手进行降低水耗这项工作了。
二、废纸再利用的比重将大大增加
现今世界上的大部分纸和纸板都是用木材和其他草类纤维加工制成的。纸浆是很贵重的原料,每吨纸浆大
约会耗费600美元。目前,世界范围的木材资源短缺使其价格逐渐升高。这就使很多造纸工作者多使用一些废纸
加工成再生纸,以减少对木材和草类纤维的依赖。
用废纸经过脱墨,除去杂质制成的纸浆,其消耗的水和其他能源都比生产同等量的原纸浆要少。特别是,生产再生纸,除了像钞票纸等那些强度特别高的特种纸需要加入化学药品进行蒸煮以将其纤维离解外,其他一般纸种只需要加一些双氧水和工业肥皂等化学药品以脱去油墨和其他杂质就行了,不会产生木材蒸煮时那种高浓度的黑液。而且,这些含有印刷油墨和少量固态物质的混合物经离心分离后甩出的液体进入储池后,还可以再次利用。废纸脱墨车间的污水处理比化学制浆蒸煮后黑液处理的难度要低得多。而且,这样的再生纸浆无须经过打浆处理,它比用原木制成的纸浆又节约了不少电力。因此,经过再处理的废纸浆的价格要比用木材制成的木浆要便宜得多。
目前,全球造纸工业每年都要消耗几亿立方米木材。这使造纸工业成了环境保护工作者谴责的对象。现在,西方国家的用材林的砍伐和种植基本平衡,实现了良性循环,造纸工业的发展没有因为造纸而破坏了环境。而另一些地方就不同了。在这些地方,森林覆盖率本来就偏低,多年来,重伐轻栽,森林赤字严重。造纸工业
面临的压力很大。这就要大力发展再生纤维造纸,既利用了废纸资源,又保护了森林资源。就是发达国家,也十分重视纤维的再利用,它们也在千方百计地发展废纸脱墨生产再生纸浆。
现在,在造纸生产中,大多数纸种都不是用百分之百的废纸浆生产再生纸,而是用一部分废纸浆和—部分原浆搭配进行生产。其质量完全可以和用百分之百原纸浆生产的纸或纸板相媲美。
我国是一个造纸原料比较短缺的国家,急剧增长的纸和纸板的需求和森林资源的短缺是一对矛盾。目前,除不断加大植树造纸的力度外,国家正有计划地进口一些国外用木材纤维生产的废纸,在国内生产废纸脱墨纸
浆,以解决国内造纸纤维原料的不足,同时,也正在逐步扩大用国产废纸原料生产再生纸。今后几十年,我国将逐步扩大再生纸和纸板的生产。
三、纸和纸板中填料和助剂有不断增加的趋势
填料和助剂是造纸生产中不可缺少的辅助材料。大量的矿物质填料如瓷土、石膏、滑石粉、钛白粉等被用于造纸工业。使用它们的目的是用它们填充纤维表面或内部之间的空隙,以改变纸张的物理性质,满足用户的需求。作为印刷用纸来说,填料对纸的平滑度,不透明度,以及压缩性影响甚大。
填料的价格—般比纸浆便宜。所以,在不影响纸和纸板内在强度的前提下,造纸工作者总是尽可能多地使用填料。若干年前,新闻纸根本不含任何填料,而今天,新闻纸中填料含量可高达12%。近几年来,书写纸中的填料含量已从5%增加到15%,而杂志用纸中的填料含量竟然从15%增加到30%左右。然而,纸中填料的增加是有一定限度的。过高的填料含量也会产生一系列问题。因为填料的颗粒大小大约在0.5--2微米之间,这经纤维要小得多,而且其形状多为片状或球状,所以在纤维中保留较多的纤维是很不容易的。
助剂是造纸生产中不可缺少的化学品。使用助剂是为了提高纸或纸板的物理化学性能。譬如,加入松香胶是为了增加纸的抗水性,加入氧化淀粉是为了提高纸的表面强度,加入聚胺是为了提高纸的湿强度等。近年来,造纸工作者加大了对助剂的研究,目的都是为了提高纸和纸板的质量,降低纤维的使用量。一些填料和助剂的使用量在增加,纸和纸板的质量在提高,成本在降低。
四、中性法造纸普遍采用
纸和纸板应是一种耐用的物质。可是,人们发现收集到的一些古旧书籍一翻就碎,我们称之为“老化”。为什么会产生这种现象?因为自古以来,在造纸过程中,为了解决“泅”的问题,我们不得不加入天然松香胶。而为了使松香胶牢固固定在纤维上,就必须加入一种叫硫酸铝的物质。正是这种酸性物质残留在纸中,和纸中的水结合,促使纤维素降解,使纸的强度下降。天长日久,纸就会破损。
造纸工作者发现,一种烷基烯酮类的有机物同样可以解决纸“洇”的问题,而且它在使用过程中不需要酸性媒体作介质,这就是我们常说的“中性造纸”。中性造纸解决了造纸工业的问题。但目前,这种有机物价格偏高,且不能现用现做,储存期又比较短,这就在一定程度上限制了它的使用。
进入二十一世纪以来,中性造纸正进一步得到发展。我们相信二十一世纪正是中性纸逐步取代“酸性纸”的世纪。
“纸”——这一铭刻在祖国历史上的,为人类文化传播作出重大贡献的伟大发明,将会在新的世纪焕发出更加灿烂的光辉。
北京造纸厂 裘刚毅 |