纸和纸板加工—中芬合著：造纸及其装备科学技术丛书（中文版）第十三卷/“十三五”国家重点出版物出版规划 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

内容简介

本书是芬兰造纸工程师协会组织编写的20本造纸书中的一本。本书主要介绍从造纸厂生产出来的纸和纸板进行加工处理的工艺技术、生产设备及其产品的用途。内容包括第1章概述，第2章浸润和黏附，第3章分散涂布，第4章挤压涂布及其产品，第5章传统与新型涂布方式，第6章层压，第7章纸基包装材料，第8章纸基包装材料的加工，第9章加工纸和纸板作为包装材料的应用，第10章高性能纸基材料应用举例。

作者简介

陕西科技大学副校长，主管科研与教学。

精彩书摘

第1章 概述

尽管印刷纸市场形势严峻，但纸基包装材料仍具有一定的市场前景。纸基包装材料所具有的可循环再生的特点是推动其发展的源动力。木材除了作为纸和纸板的原材料外，还可加工成许多其他产品，如生物高聚物，它可进一步应用在纸基包装材料中。众所周知，以化石燃料为原料制备的聚合物价格的升高，为可再生原料开辟了新的市场。另外，出于对废弃物的管理和温室气体的排放等环境问题的关注，人们对可再生原料的兴趣逐渐增加。可持续发展也可通过立法和公共观念得以发展。

大多纸产品的加工工艺较为简单，而且几十年保持不变，尤其对于聚乙烯涂布或与铝箔复合的纸与纸板的加工工艺更是如此。然而，近几十年来，利用共挤压涂布工艺加工的具有高阻隔性能的纸产品已经拥有了广阔的市场。典型的挤压涂布产品包括包装纸、柔性包装纸、液体包装纸盒和一次性餐具。然而，塑料包装近些年来也在包装行业中显示出强劲的增长势头。这主要有两方面原因，一方面是塑料包装可以与各种材料组合，并且可以以不同形式使用，如膜状、盘状和瓶状结构等。另一方面，新的涂布技术及涂布材料，新的结构设计和包装技术的创新，使纸和纸板能够更加有效地应用在包装行业中。

加工纸和纸板将在包装行业中继续发挥重要作用。新产品的开发将聚焦在包装材料上，尤其是消费品包装。在全球市场上，包装材料必须能适应剧烈的气候变化（主要是湿度和热量），可延长产品保质期以及具有一定的阻隔性能。对湿度、香味、油脂、氧气以及光的阻隔性能的要求使得塑料和其他阻隔材料与纸基材料必须能够有效地复合。由于黏结材料化学性质的差异，各层之间的黏结性能成为了关键问题。包装材料的构造通常都并非完美，其主要的问题在于密封性不好，渗透物质可以通过边角渗透到包装结构内部。货架上产品的包装必须引人注目，所以对产品包装的设计是非常重要的。例如：高品质个性化的印刷产品的包装将越来越趋于精致，这就需要较高的印刷品质，如数字印刷。毫无疑问，在线操作时免不了要在纸和纸板中添加阻隔材料。在欧洲，废品管理制度的逐渐严格对包装材料的高效回收提出了更高的要求，这可推动生物聚合物基包装材料的使用，例如源于再生资源的包装材料。随着生物基聚合物产量的提升，它在薄膜、纤维以及汽车制造工业中具有更广泛的用途。发展具有更好阻隔特性的生物聚合物涂布材料将使得生物聚合物涂布纸和纸板包装拥有更广阔的应用市场。

具有优异阻隔性能的多层薄膜结构包装材料的使用会越来越广泛，这就对材料和生产过程提出了更高的要求。传统生产工艺是通过涂布、覆膜和镀箔（尤其是通过层合）等方法赋予包装材料较好的阻隔性能。利用一些新的专用的聚合物或涂料（例如分散纳米颗粒）能够赋予包装薄膜更有效的阻隔性能，基于以上需要，超薄膜状材料、纳米级、功能性涂料将被不断开发，而这些新材料的生产过程中经常会涉及到电子束和等离子体技术。在柔性包装应用中，挤压涂布逐步取代了溶剂型层合，而且水性胶黏剂和无溶剂型层合技术有取代溶剂型层合的势头。

在市场竞争日趋严峻的背景下，提高生产效率和降低经济压力的方法之一就是在纸加工过程使用更薄涂层和更高的生产速度。因而，薄膜层之间的胶黏性将会成为决定未来生产过程的关键因素。研究层合材料之间的黏合作用是非常困难的，要想准确地指出实际生产过程中存在的问题也是不现实的。通常要使用一些辅助设备，例如电晕和火焰处理在层与层之间提供足够的结合力来提高黏合作用。然而，新的聚合物和涂层间往往需要更高的结合力，因此，开发了新的更加有效的方法，例如常压等离子体处理技术。寻找一种在线测定层间黏结性的技术也是人们一直很感兴趣的研究方向。同时如何有效地利用结合表面的界面分析来表征黏合力的好坏也成为了另一个研究热点。

包装机对待包装产品有一定的要求，例如：固定的形式和尺寸、密闭性、原纸性质（厚度、挺度等）和产品范围。通常，平面层合板和涂布纸远比由它们制造的包装产品具有更好的阻隔性能。除了一些纸袋和砖型包装外，想获得密封性特别好的纸和纸板包装材料基本是不可能的。同时纸基包装材料在折痕处和原纸边缘存在很大的结构缺陷，因为一些分子能很容易从这些地方渗入包装内部。当前，追求高的生产效率已经使得包装速度越来越快，这意味着原纸必须要有很高的密封性能，例如：较高的热黏合性。具有阻热、双重阻热及蒸煮包装性能的阻热纸基包装最近已经实现了市场化，一些聚合物和纸基材料已经被开发来满足这些需求。

本书介绍了传统的和新型的纸加工技术和材料，同时也对加工纸的一些典型的应用及其特性进行了分析。

理想的包装材料应有下列特性：

（1）挺硬，轻量，易加工，尺寸和形状可调性好，易于储存；

（2）可再生原料，可循环利用和可生物降解；

（3）经济性较好（无论是原料还是加工过程）；

（4）耐温性好，适应于蒸馏、冷冻食品和双重烘焙等用途；

（5）高的阻隔结构：包括水、气、味、油脂和光，以及密闭性；

（6）方便，易于打开，易剥离、可再密封，易于手提和使用；

（7）安全，无毒，清洁，可以与食品接触、不易被破坏；

（8）良好的印刷适性：能使用各种印刷方法取得高质量印刷效果；

（9）智能性：包括提示性，可追踪性，印刷电子产品；

（10）功能性：如抗菌性，氧阻隔性等。

前言/序言

前 言

随着我国经济的快速稳定发展以及商品流通速度日益加快，现代物品的商品化对包装提出了更高的要求。在四大包装材料（纸、塑料、金属、玻璃）中，纸以其资源广、成本低、可回收、安全无害等诸多经济和环保优势，成为了重要的绿色包装材料。当今的纸和纸板加工涉及到许多生产工序和应用领域，尤其是包装领域。因此，高性能纸基包装材料及其相关技术的发展就显得尤为重要，这也为造纸工业的发展提出了新的挑战和机遇。

本书为芬兰造纸工程师协会、美国浆纸工业技术协会（TAPPI）和Fapet Oy公司联合出版的《造纸科学与技术丛书》中的第12卷《纸和纸板的加工》，着重阐述了传统的和新型的纸加工材料、技术和相关理论，同时也对纸基包装材料的典型应用及其特性进行了分析。在此基础上，增加了第10章。第10章主要结合近些年我国纸基功能材料的研究热点和发展趋势，介绍了多种高性能纸基功能材料的性能及其制备、加工方法。由于纸和纸板加工技术涉及到的领域非常广，我们本着虚心学习的态度，在翻译的过程中克服了诸多困难，在查阅大量文献资料的基础上完成了此书的翻译，希望能为从事纸和纸板加工及包装科学技术的人员提供有效的帮助。

本书的翻译工作由陕西科技大学的张美云教授主持协调，并翻译了第1章（概述）和第7章（纸基包装材料），编著了第10章（高性能纸基材料应用举例）；第2章（浸润和黏附）和第3章（分散涂布）由浙江科技学院赵会芳副教授翻译；第4章（挤压涂布及其产品）、第5章（传统与新型涂布方式）和第6章（层压）由陕西科技大学宋顺喜博士翻译；第8章（纸基包装材料的加工）和第9章（加工纸和纸板作为包装材料的应用）由陕西科技大学杨斌老师翻译。特别感谢陕西科技大学轻工与能源学院硕士研究生李钦宇、苏治平、李秋梅、刘强、李琳、王茹楠、强丹丹、刘毅娟在翻译过程中为本书所进行的图表编辑和校对工作。由于作者的学识水平有限以及本书学科交叉的特点，译著过程中难免有不完善和差错之处，敬请读者批评指正。

张美云

2015.07