以優(yōu)化再生紙漿性能為例探究如何降低纖維原料成本

Mark Christopher Daniel Glover Buckman公司

生活用紙生產(chǎn)成本中纖維原料所占的比例超過了其他投入的總和，甚至達(dá)到總成本的70%。自2016年中期以來，一些地區(qū)的紙漿價格波動達(dá)40%至50%，生活用紙行業(yè)內(nèi)的企業(yè)不得不應(yīng)對這一新的市場變化。

引起價格波動的主要因素是市場對漂白闊葉木漿（BHKP）的需求不斷增加，而木漿行業(yè)內(nèi)幾次重要的、計(jì)劃外的產(chǎn)能削減導(dǎo)致供應(yīng)減少。減少的原因包括重大設(shè)備故障、運(yùn)輸系統(tǒng)問題（卡車司機(jī)罷工）、計(jì)劃外的設(shè)備停工和惡劣天氣的影響。

歐洲市場漂白闊葉木漿（BHKP）價格變化和驅(qū)動因素

1 價格波動對生活用紙生產(chǎn)商的影響

紙漿價格增長會直接造成生產(chǎn)商成本上漲。從受影響的程度來分析，生活用紙企業(yè)可分為三類：采用商品原生漿的企業(yè)、采用原生漿的漿紙一體化企業(yè)、采用再生纖維的漿紙一體化企業(yè)。

第一類和第二類企業(yè)的差距最為明顯。相比需要采購商品漿（漂白闊葉木漿為主）的生活用紙生產(chǎn)商，漿紙一體化生活用紙生產(chǎn)商受到的壓力和成本增加較小。而根據(jù)歐洲造紙工業(yè)聯(lián)合會的數(shù)據(jù)，使用混合辦公廢紙漿（MOW）、擁有處理廢紙?jiān)O(shè)備的再生纖維漿紙一體化生活用紙生產(chǎn)商在歐洲等地區(qū)的原材料成本反而有所下降。

這種差異使得未實(shí)現(xiàn)漿紙一體化整合的生產(chǎn)商在零售市場難以通過價格上漲來轉(zhuǎn)嫁成本。因此，這些企業(yè)將不得不在優(yōu)化紙漿成本方面投入更多精力。

2 一體化再生纖維生活用紙生產(chǎn)商紙漿成本優(yōu)化

大多數(shù)的生產(chǎn)商會在一部分自主品牌產(chǎn)品和居家外用生活用紙產(chǎn)品中使用再生纖維原料（通常是混合辦公廢紙）。

對于使用混合辦公廢紙?jiān)系臐{紙一體化生產(chǎn)商面對市場變化通常有更多可選擇的方法來減少收益損失和提高成品質(zhì)量。生產(chǎn)商通過增加其產(chǎn)品中再生纖維的比例來降低成本?；旌限k公廢紙通常在工廠內(nèi)被處理，這一過程（如下圖所示）的目的是去除廢紙中的油墨等污染物，并達(dá)到生活用紙成品所要求的最終白度水平。

廢紙?zhí)幚磉^程主要問題包括以下幾個方面：

1.由于脫墨不充分導(dǎo)致的漂白成本較高。

2.由于浮選廢渣中污染物濃度低，增加處理成本。

3.油墨在纖維表面和纖維腔內(nèi)的再沉積對白度有影響，限制了再生纖維在高質(zhì)量產(chǎn)品中的使用。

4.由于對洗滌工段的過度依賴以及浮選工段的效率較低，洗滌工段成本增加。

因此，相關(guān)的化學(xué)品企業(yè)推出了用于脫墨的表面活性劑來輔助脫墨過程。在過去的10年間，具備脫墨工藝的一體化生活用紙生產(chǎn)商都使用脫墨表面活性劑。當(dāng)纖維原料的價格相對便宜，企業(yè)對質(zhì)量的追求使得漂白桉木硫酸鹽漿（BEKP）的使用量遠(yuǎn)高于混合辦公廢紙。

在這些市場條件下，脫墨廠的檢測結(jié)果顯示，漂白前，浮選過程中漿料的白度沒有增加，超水洗電位（Hyperwash Potential）降低，證明油墨在這一過程中可能會再沉積。

這些情況可以通過正確應(yīng)用化學(xué)處理方式來確定和糾正：

1.對脫墨工段全面檢測，以量化白度和排渣后的紙漿得率。

2.應(yīng)用正確的脫墨表面活性劑去除、隔離和濃縮油墨及污染物。

3.根據(jù)客戶需求優(yōu)化浮選方案：在相同的白度下提高得率或在相同的得率下增加白度。

4.優(yōu)化洗滌階段至最佳白度曲線。

5.優(yōu)化制漿時間。

6.廢水、漿渣、油墨清潔優(yōu)化。

采用合適的工藝流程可以優(yōu)化產(chǎn)量，降低漂白成本，為客戶帶來積極的投資回收率和更優(yōu)質(zhì)的脫墨漿（DIP）產(chǎn)品。更高質(zhì)量的脫墨漿可用于提高其在漿料中的配比，來替代部分原生纖維，如漂白桉木漿（BEK）和北方漂白針葉木硫酸鹽漿（NBSK），來降低纖維成本。

使用再生纖維代替原生漿料，需要優(yōu)先保證產(chǎn)品的質(zhì)量。除了再生纖維所帶來的明顯的白度降低、污垢和粘性問題外，還要考慮到強(qiáng)度和柔軟度的問題。

3 強(qiáng)度

在大多數(shù)情況下，再生纖維的質(zhì)量與漂白桉木漿區(qū)別不大，纖維本身對整體的強(qiáng)度影響也較小，但再生纖維中大量的灰分和細(xì)小纖維是影響產(chǎn)品強(qiáng)度的主要因素。在提高廢紙漿和原生漿混合原料的強(qiáng)度方面，有很多工藝選擇。

例如，增加打漿。提高打漿度或改變盤磨磨片以增加纖維的分絲帚化。但是打漿度的提高，可能會造成松厚度降低，手感會變差。當(dāng)打漿產(chǎn)生的細(xì)小漿料過多地留存在紙張上，會增加紙張的粗糙感使紙張柔軟度降低。

3.1 干強(qiáng)劑

淀粉：淀粉及其改性物是常見的干強(qiáng)劑。優(yōu)點(diǎn)是使用方式簡單，且增強(qiáng)效果明顯。缺點(diǎn)是淀粉易產(chǎn)生細(xì)菌和真菌，如果過度使用，而在紙張上留存較少，也會在設(shè)備管路中沉積。如果適當(dāng)控制沉積物（包括殺菌劑），淀粉是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的干強(qiáng)劑選擇。

干強(qiáng)樹脂：陽離子型和兩性型干強(qiáng)樹脂能獨(dú)立使用，通過增強(qiáng)纖維粘結(jié)來提高干強(qiáng)度，而陰離子型樹脂需要搭配加入陽離子供體將其固定在表面帶負(fù)電的纖維上。另外，干強(qiáng)樹脂也應(yīng)特別注意儲存條件，避免儲存不當(dāng)而影響使用質(zhì)量。與其他濕端添加劑一樣，過量使用干強(qiáng)樹脂也會對揚(yáng)克缸涂層的化學(xué)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

纖維素酶：纖維素酶的功能主要體現(xiàn)在使纖維在打漿過程中能夠更好地分絲帚化，提高打漿性能。這些酶對纖維素具有專一性，對其他添加劑、濕部化學(xué)或揚(yáng)克缸涂層的影響較小。當(dāng)使用纖維素酶時，應(yīng)特別注意保護(hù)酶活性。工藝過程中的氧化劑和還原劑會影響酶的功能。因此必須對工藝流程中的pH值、溫度和氧化劑/還原劑進(jìn)行檢測，選擇添加纖維素酶的最佳位置。

通常只要加入少量適當(dāng)?shù)拿福瑵{料就可以在較低的打漿能耗下達(dá)到相同的強(qiáng)度，并且增加松厚度。或者相同的打漿能耗獲得更高的強(qiáng)度。在對其他條件影響較小的情況下，能獲得更好強(qiáng)度有助于降低纖維成本（例如用強(qiáng)度較低的纖維替代）。

如果可以改善低質(zhì)量纖維原料的強(qiáng)度，生產(chǎn)企業(yè)更容易在原料的配比（強(qiáng)度較低的纖維所占比例）和纖維成本間平衡。例如，如果每噸便宜200美元的低成本漿料增加20%，那么就可以省出每噸40美元的成本。根據(jù)目前的市場情況，混合辦公廢紙和SWK原料之間合理的成本差異約為每噸200美元。當(dāng)然漿料的價格會有所波動，這種價格的波動也進(jìn)一步推動了原料的多樣化。同樣的邏輯也適用于原生漿。用酶處理強(qiáng)度較低、較便宜的紙漿，以增加強(qiáng)度，也能增加其在原料中使用的比例。

4 柔軟度

當(dāng)從纖維角度考慮降低成本時，除了強(qiáng)度之外，還需要考慮柔軟度。影響柔軟度和手感的因素很多，而采用低質(zhì)量的纖維必然會對柔軟度/手感產(chǎn)生影響。例如，過多的細(xì)小纖維和填料留存在紙張上，會使產(chǎn)品的柔軟度降低，而且會相應(yīng)地產(chǎn)生刮擦感。如何添加更多的混合辦公廢紙?jiān)?，甚?00%使用混合辦公廢紙來生產(chǎn)出同樣質(zhì)量的原紙，并改善柔軟度呢？還有一些有效的方法。

使用合適的柔軟劑直接噴涂在紙張表面可能是提高產(chǎn)品手感最經(jīng)濟(jì)有效的方法之一，而且柔軟劑在紙張表面的留存也有保證。Buckman?795是一種石油中提取的柔軟劑增效混合物，該產(chǎn)品可直接應(yīng)用于紙張表面。下圖是Buckman?795應(yīng)用的案例。該工廠采用100%脫墨的廢紙漿生產(chǎn)衛(wèi)生紙。柔軟度目標(biāo)值（Emtec生活用紙柔軟度分析儀測定）：62.5。最佳劑量：每噸紙?zhí)砑尤彳泟┘s2kg。

相較于使用表面噴涂柔軟劑，部分工廠更傾向在濕部添加柔軟劑或者其他改善產(chǎn)品使用手感的化學(xué)品。與其他濕部添加劑一樣，柔軟劑的添加位置也至關(guān)重要。另外，為了使柔軟劑的效果最大化，成本控制也非常必要。

5 總結(jié)

如果企業(yè)能夠解決成本、強(qiáng)度和柔軟度等問題，那么增加再生纖維的比例，甚至全部采用再生纖維對生產(chǎn)商也是不錯的選擇。改進(jìn)再生纖維工廠的工藝流程，包括采用合適的脫墨化學(xué)工藝是至關(guān)重要的。如果原料強(qiáng)度和柔軟性的問題可以通過改進(jìn)優(yōu)化化學(xué)工藝得到解決或改善，確定最優(yōu)成本的漿料配比就變得容易得多。適當(dāng)使用包括纖維素酶在內(nèi)的化學(xué)品可增加生活用紙的強(qiáng)度，結(jié)合現(xiàn)有的最佳技術(shù)來改善手感，無論是通過表面噴涂還是濕部添加，都為生活用紙生產(chǎn)商的原料選擇以及之后的成本優(yōu)化提供了更大的操作空間。