我国的包装用纸及其新进展

作者：中国造纸学会 刘仁庆

欢迎访问e展厅 展厅 1 瓦楞纸箱/纸包装展厅 牛皮纸, 瓦楞纸箱, 美纹纸, 纸袋, 纸箱抗压试验机, ... 一、引言 包装用纸是造纸产品中的一大类，包括用于包装工业及包装印刷的纸（张）和纸板。根据中国造纸协会2003年8月的统计数字，2002年我国包装用纸的消费量占本国全年产纸总量的56%，列为首位（其次是文化用纸占24%，生活用纸约8%，其他占有量甚小），但是，由于这个百分数的基数比较小，因此目前我国仍然需要进口一定数量的包装用纸，来补齐国内市场的需求“缺口”。 我国现有的包装企业（县以上的）约10000余家，职工近200万人，包装工业固定资产达620亿元，分别隶属于轻工、电子、军工、外贸、民政、机械、乡镇企业等部门。随着我国经济飞跃发展的新形势，国内商品和出口商品的包装任务越来越繁重，市场对包装用纸的需求越来越增加，对纸的品质的考量也越来越严格。 这样一来，造纸工业面临的任务日益繁重，也敦促了我国造纸技术的进一步提高。 二、分类 包装用纸可分为普通包装纸、专用包装纸、商标包装纸、防油包装纸、防潮包装纸等五种。普通包装纸纸质强韧，作一般包装用，如牛皮纸、鸡皮纸等；专用包装纸根据用途而命名，其性质也各不同，如水果包装纸薄而柔软，感光防护纸颜色黑而不透光；商标包装纸是经印刷后作包装用，如糖果包装纸；防油包装纸具有防止油脂渗透的性能，如植物羊皮纸、牛油纸；防潮包装纸则有防潮性，如柏油纸、铝箔纸等[2]。这是以前的认识，今天的包装用纸是“士别三日”，令人刮目相看了。 据粗略统计，包装用纸大约有几十种之多。若按照实际用途来划分，计有（1）供通用商品包装的纸类：如牛皮纸、牛皮箱纸板、涂布纸、铸涂纸、涂布白纸板、瓦楞原纸、瓦楞箱纸板、蜂窝纸板等；（2）供食品、化妆品包装的纸类：如玻璃纸、半透明纸、邮封纸、保鲜纸、食品羊皮纸等；（3）供防潮、防锈、精密机工产品包装的纸类：如镀铝纸、铝箔纸、包针纸、复合纸、中性石蜡纸、气相防锈纸等；（4）供水泥、化肥包装的纸类：如纸袋纸、伸性纸袋纸等；（5）供感光材料包装的纸类：如感光防护纸、黑色（不透光）纸；（6）供医疗器械、消毒包装的纸类：如手术包装纸、医用纸等；（7）供火药、雷管包装的纸类：如火药包装纸、导管纸、信号纸等；（8）供特殊包装的纸类：如压缩饼干纸、保鲜纸、鱼卵纸等。 三、特性 包装用纸的特性，可分为以下五个方面（注意，有的与别种纸相同，有的不同）：[3] （1）物理性能 纸主要由植物纤维（纸浆）构成，也有的掺入了非植物纤维（如玻璃纤维、合成纤维等）。衡量纸的第一个指标是“定量”（又称克重），单位是克/平方米，常用gsm表示。 纸的厚度和紧度，是另外两个物理指标。前者是纸的两面（正面和反面）之间的垂直距离，后者是单位体积纸的质量。它们对纸的物理、机械、印刷等性能都有影响。 纸中的纤维彼此互相交织，存有的空隙使其具有透气性。测定其透气大小的数值叫做透气度，单位是米/帕·秒 。纸的表面用“平滑度”表示。透气度与纸的机械强度有间接的关系；与印刷性能有直接的关系，因它对油墨的吸收性有影响。而平滑度的大小与印刷性能的关系更为密切。对包装用纸来说，这两项指标很容易被人忽视，结果造成外包装印刷出现暇疵。 纸的均匀性即匀度，影响着纸的物理、机械和光学性能等。暴露在纸表面上的各种缺陷（通称“纸病”），如尘埃度、斑点、孔眼、破洞、折子、裂口、条痕等，对包装或包装印刷都是不利的。当前，我国造纸技术普遍提高，包装纸的质量明显改善，“纸病”出现的频数大大下降。 以上这些物理性能牵涉到包装纸的计量、运输、成本等问题，也是一般纸张共有的基本性能。 （2）化学性能 纸的化学性能包括有纤维和其他成分。通常是指纸内含有的水分、灰分、酸碱性（pH值）、铜价、水溶性氯化物等。 一般纸的水分是6%～8%，常依环境变化而改变。纸的水分过高，对于使用者来说意味着“拿钱买水”；过低则意味着纸质有可能出现发脆、破损等问题。包装用纸与外界环境相处时间要比普通纸长且多，所以更应该注意其水分的变化。 灰分是纸中含有的无机物。其来源是：一、造纸原料本身含有的无机物。木材含灰分少，约1%以下。草类含灰分高，约3%～5%，有的稻草含灰分12%。二、在造纸生产过程中，使用化学药剂进行化学反应后带来的无机物残渣。三、向纸施加填料和涂料后引入的无机物。灰分对一般包装纸的影响不大，但是对玻璃纸的制造影响很大。 酸碱性是指纸中含有的氢离子或氢氧离子的状况。通常用pH值表示。酸性高的纸，其稳定性和耐久性变差、颜色逐步变暗、机械强度低。这种纸也不宜用来包装食品或金属制品。在印刷时，还有可能引起印版的腐蚀和沾污，影响印刷品的质量。 铜价是测定构成纸张的纤维素分子链中，具有还原性的末端基的数目。原本纤维素分子链“完好无损”，它的铜价很低，即末端基的数目少。一旦受到氧化和水解作用，分子链发生断裂，其结果是暴露出果更多的末端基，铜价急速上升。所以，纸的铜价高，表明该纸发生变质，耐久性和强度均会下降。 水溶性氯化物这一指标，对于某些包装用纸，如防锈纸、中性纸、食品包装纸等是很有意义的。因为残留的氯化物对于这类包装纸的应用产生危害。通常采用电导滴定法来检查纸中含有的水溶性氯化物是否“超标”，以便决定使用的界限。 包装用纸的化学性能对纸的安全性、耐用性有不同程度的影响。 （3）机械性能 纸的拉力（或拉伸强度），过去称为抗张强度。当受到外力作用时，纤维被迫拉伸，纸张开始伸长；外力取消后，纤维自动收缩，纸张恢复原状。对包装用纸的总体要求是机械性能好，强度不能过小。 韧性是包装用纸的一个重要指标，纸的韧性大，破损少；韧性小，破损多。另一个指标——挺度，则是纸的抗弯曲的性能，也就是衡量其支持自重的能力。瓦楞原纸和箱纸板的挺度十分重要，纸箱的挺力大小决定其使用价值。 耐破度是一定面积的纸在受到匀速加压力、直到破裂时所能承受的最大压力。一般情况下，耐破度大约是每单位宽纸样的纵向拉伸强度的2倍左右。如果说耐破度是“静态”下的表现，那么冲击强度就是“动态”下的反映。例如，伸性纸袋纸具有较高的冲击强度，既使受到外力的突然冲击，也不轻易破裂。 耐折度是在一定的张力下，纸来回折叠而使其断裂时的次数。包装用纸中的白纸板、箱纸板等，在制作不同规格的大小纸箱、纸盒的过程中，要经过多次折叠而不许断裂，故要求有较高的耐折度。 卷曲性是纸受到湿度和温度或其他因素的影响而发生的“形状”变化。当纸的正反面、中部与周边吸湿不均匀时，由于产生局部变形而发生卷曲。一般而言，在过分潮湿时，发生正面卷曲；过分干燥时，则是反面卷曲。另外，卷曲与纸的尺寸大小变化有关，且受厚度、匀度、紧度和伸缩性的影响。 （4） 光学性能 纸面对光线的照射有不同的反应，如全面反射后，作用于人眼所产生的视觉便是白度；如部分反射、部分吸收，则是不透明度；如以一定角度扩散反射出来，就是光泽度。 以上三种光学性能，都与发射光源、观察条件、接受装置等有密切关系。一般光源的波长为360纳米左右，照射角为45度，反射角为0度（即垂直），接受器是硒光申池或光电管等。 纸的白度是白色包装纸、包装印刷用纸的一项重要指标。依商品外包装的要求来决定用纸的白度，一般采用65%～70%白度。高级的为80%～85%白度；不透明度对于包装印刷而言，是不容忽视的。用来印刷的纸，要求其不透明度越高越好。影响不透明度的因素较多，如厚度、紧度、填料量等；光泽度分两种：一是对比光泽度，适用于普通白纸；二是镜面光泽度，适用于经过超级压光机处理的纸类。高级礼品包装盒用纸对光泽度的要求比较高。 （5） 印刷性能 在包装用纸中，印刷适性是十分重要的指标，是指在锁定的印刷方式下，以必要的速度、数量、质量来管理印刷品的生产时，纸张、印版、油墨相互配合，达到最优化实际效果的方式之综合评价。 表面强度（竖向强度）是指纸的单位面积上，垂直于平面的抗分层、抗撕裂的能力，也包含抗掉粉掉毛的能力。所谓表面强度差，若以涂布白纸板为例，就是涂层的填料粒子黏结不良，涂层与原纸黏结欠佳，原纸纤维间没有足够的结合强度。于是，在印刷过程中，油墨膜会揭拉下涂料粒子和细小纤维，这就是掉粉掉毛现象。为加强纸的表面强度，要从造纸原料、加工工艺上多下功夫，务使纸的质量满足使用要求。表面强度的测定方法有：蜡棒法、拉力试验法、拉毛临界速度法等。 空隙率是纸的内部多孔结构的一个“镜子”, 常以纸中空气所占有的容积的百分率表示。这个指标与纸的透气度、吸油性等有关。同时，又对油墨的渗透、转移和干燥，以及印刷品的质量都有影响。 抗静电性，是克服由于纸面受到印版的多次摩擦而产生静电所采取的措施，以避免纸页黏连，影响印刷操作和成品质量。只有用于印刷的包装纸，才需要此项指标。通常的办法是，或向纸内加入抗静电剂或在印刷机上安装“消静电”装置。 四、市场 除了传统的包装用纸以外，新近在国际市场上出现了一系列的特种包装用纸。比如高强弹性包装袋纸、远红外线包装瓦楞纸、覆膜包装纸（俗称“人造果皮”）等。这里，就目前比较热门的阻燃包装纸（Fire Retardant Wrapping Paper），做一简略的介绍。 所谓阻燃性，就是在火焰中不燃烧，对火焰的扩大产生阻碍作用。经过阻燃剂加工之后的阻燃纸，遇到小火不会被引燃，还有可能自熄。 阻燃包装纸已经大量地用于军事和救灾物资的包装箱结构中，它能够确保箱内物品不会受到火灾的威胁。此外，它还可用于车厢壁纸、家俱贴面纸以及制作绢花、拉花、装饰板、展览会隔板等方面。许多国家还规定房屋中使用的壁纸、胶合板等都应具有阻燃性。阻燃纸在其他领域也大有可为。 阻燃包装纸的制法有两种：一种是浸渍法，其工艺过程比较简单，就是利用化学木浆抄成原纸，然后把原纸经过阻燃液浸渍（或涂布、或喷洒均可）加工，使阻燃剂渗入（或贴付）纸的纤维间，干燥后即成阻燃纸。另一种是变性法，其工艺原理比较复杂。先把精制木浆进行阻燃化处理，需要多种阻燃剂和专门设备以及严格的工艺条件相配合，使之获得“变性纸浆”——让某些具有阻燃性的基团嫁接到纤维素分子上，从而成为阻燃性纤维。然后再添加其他无机纤维和胶粘剂等，在圆网造纸机上抄造，即得阻燃纸。不论是用哪种方法，生产的关键是选择什么样的阻燃剂及其配方。 阻燃剂的种类很多，目前还在不断地研究开发中。初步归纳大约有以下4类：（1）铵盐类化合物，如硫酸铵等；（2）锑卤类化合物，如三氧化二锑等；（3）磷酸酯类化合物，如磷酸酯、酚醛树脂等；（4）硼酸锌类化合物，如硼酸锌、聚氯乙烯等。 利用浸渍法生产阻燃纸时，大多数是采用铵盐或锑卤类，再配以其他辅料调制成阻燃液。但是，因其阻燃的温度范围较低（约为140℃以下），现已很少使用。此后改用硼酸锌类，所用的原纸，视其不同用途取用的定量为30～80g/㎡。阻燃剂多为颗粒状固体，在进行配比时溶解为液体。注意溶解槽中的浓度不要过大，并须不停地搅拌，在送入浸渍槽之前还要过滤。阻燃液须现配现用，不宜存放太久。阻燃剂用量一般是20～30%（对绝干纸浆量计）。浸渍槽内的阻燃液浓度须掌握在15～18%，其温度为30℃，浸渍速度为45米/分，托辊线压力为100N/㎝，烘干曲线由低温升至高温（最高温度不超过80℃）。如此制得的阻燃包装纸，其阻燃温度可达到约200℃。 最近生产阻燃包装纸还有一种新法，那是把精制木浆进行磷酸酯化，改造纤维素分子中的部分基团，使得到的变性纸浆在水中带有正电荷。同时，使其表面具有吸着性。在pH值比较低的情况下，能够与数量不多于50%的玻璃纤维、或陶瓷纤维等相吸引。在抄纸机上以慢速、常温的方式，即可制得强度甚高的阻燃纸（板），它们在900℃的情况下，不燃烧、不变形、不产生有毒气体等，应用前途宽广。 五、前景 2002年我国年均耗纸量是29千克/人，而世界年均耗纸量是54千克/人，欧洲年均耗纸量是122千克/人，美国年均耗纸量是332千克/人，芬兰年均耗纸量是352千克/人，排名全球第一。 在各项纸的消费中，包装用纸量显得十分突出。世界各国的情况大体相近，比如美国的包装用纸消费量大约占总量的70%。美国每年的废纸出口量占全球废纸总贸易量的60%[4]，故世界上最大的废纸供应商在美国。在回收的废纸中，用弃的包装用纸（纸板）占有很大的一部分。 在诸多市场因素中，包装用纸与塑料包装之间的竞争仍然是相当激烈的。塑料确有不少优点，但是它不能生物降解，对自然环境的破坏不容低估。这样一来，导致了包装用纸处于有利的地位。不少欧美国家甚至要立法限制塑料包装的使用，并以包装用纸来取而代之。 综上所述，包装用纸的前景是十分光明的。尤其是高新技术的渗透和深化，有力量开发出更多、更好的新型的包装用纸。在包装工业上，面对这些形形色色的包装用纸，力争做到精心设计，巧妙安排，扬长避短，灵活应用，以便达到“各取所需”的包装之目的。 参考文献 [1]中国造纸学会编，《中国造纸年鉴（1986）》，轻工业出版社，1987 [2]张志诚等，《造纸工业辞典》，轻工业出版社，1988 [3]刘仁庆，《印刷、包装用纸手册》，化学工业出版社，2003 [4]国家经贸委等，《我国造纸工业原料结构调整战略研究》，2003(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/23/2005)