年产30万吨牛皮箱板纸生产线初步设计开题报告

1. 研究目的与意义

牛皮箱板纸又称牛皮卡纸或面挂纸板，是运输包装用的高级纸板。它比一般箱纸板更为坚韧、挺实，有极高的抗压强度、耐戳穿强度与耐折度，具有防潮性能好、外观质量好等特点，主要用于制造外贸包装纸箱及国内高档商品包装纸箱。一直是我国重点支持发展的纸种。

本课题的设立，主要是为了解决牛皮箱板纸生产过程中工艺流程的设计和主要设备的选取，可以让我们了解到整个牛皮箱板纸的生产过程。

同时，本课题是理论联系实践的实际课题，要求把所学的制浆造纸专业理论知识具体的应用到工厂实际生产线的设计中，为以后的实际工作和科学研究打下扎实的基础。因此，本课题研究具有非常重要的现实意义。

2. 国内外研究现状分析

一、概述

在当今的工业和商业产品包装方面,使用最为普遍的包装材料是牛皮箱板纸。这也是在包装工业中发展最快速的包装材料。随着经济的发展,其需求量还将不断增长。随着纸箱加工技术的不断发展，牛皮箱板纸的应用范围正在不断扩大^［1］。

牛皮箱板纸的特征是质地坚韧、强度极大，面层色泽纯正、均匀一致， 纸面平整，没有折子、皱纹、严重黑斑、裂口、孔眼等纸病，印刷时易上油墨^[2]。并且它的质量标准要求较高，生产难度大。按照质量标准要求，牛皮箱板纸主要控制指标是：定量、全幅定量差、紧度、耐破度、纵向撕裂度、横向环压强度、表面吸收重量、水分、横向伸缩率、施胶度、平滑度等等^[3]。

二、牛皮箱板纸市场需求

近年来我国在包装纸板方面取得较大发展，到十二五末，箱板纸和瓦楞纸生产达4500万t。箱板纸从目前竞争程度来看，过去几年箱板纸行业发展较快，市场需求年增长超过19%，投资在建和将建的箱板纸工程项目较多造成产能发展过快，未来可能出现失衡态势，箱板纸行业企业之间的市场之争将会日益激烈。同时，随着原材料价格的不断上涨，生产企业增多，市场竞争激烈，产品价格上涨的可能性不大，行业的利润会出现下降趋势^[4]。

截止到2015年，牛皮箱板纸消费量正增长，从纸产品2015年进出口贸易情况来看，牛皮箱板纸进口量较大，占纸及纸板进口量的29.3％，同比下降2.33％^[5]。

尽管中国经济有所放缓，但在2016上半年，我国玖龙纸业有限公司的销售额仍然增长了5.1%，达到了约670万吨。同时玖龙纸业还在扩张，其PM2纸机在越南陆续投产，到今年年底，将集团的总产能增至1480万吨/年^[6]。

三、牛皮箱板纸质量指标

表1 牛皮箱板纸质量指标（国标号：GB/T 13024－2003）

四、牛皮箱板纸国内外发展现状

目前,国外生产牛皮箱板纸的工厂,无论在生产的设备,生产工艺,还是在产品质量等方面都比我国发展得快。黑龙江省柴河纸板厂对牛皮箱板纸从纤维原料的使用和处理；如何提高牛皮箱板纸的耐折度和耐破度；如何提高纸板的表面质量等这几个生产过程所出现的几个主要问题进行探讨,以达到不断提高产品质量的目的^[7]。国内领先的造纸集团太阳纸业年产80万t高档牛皮箱板纸项目正式开机投产。该项目的造纸主机设备PM31和PM32均由福伊特造纸提供,分左右手机布局。其中右手机PM31号机已正式投产。该项目创造了国内造纸业的先河,首次在同一个生产车间实现了生产不同包装用纸的左右手纸机项目的安装,将为太阳纸业实现投资省、效益高、制浆纤维原料利用率高的高效纸品生产^[8]。

4.1、牛皮箱板纸最主要的原料

随着经济社会的发展，纸张使用量快速上升，废纸大量产生。全球废纸回收量22367.8万吨，比2014年增长0.5％。中国是全球废纸回收量最大的国家，达到5378.8万吨，比2014增长0.17％，占全球废纸回收量的比重为24.05％^[9]。

纸张的原料主要为木材、草、芦苇、竹等植物纤维，废纸又被称为二次纤维，其最主要的用途还是纤维回收生产再生纸产品。根据纤维成分的不同， 按纸种进行对应循环利用才能最大程度发挥废纸资源价值^[10]。目前我国要扩大废纸造纸的主产，已具备了一定的条件，要多、快、好、省解决纸张的供需矛盾，废纸造纸无疑是一条较好的途径^［11］。进口瓦楞箱废纸是进行原料开发，弥补长纤维原料不足，改善纸板质量的重要途径之一。掺用这种废纸,适当调整现有原料配比和改进工艺技术,生产符合商品包装需要的牛皮箱板纸,是我国包装纸板工业生产中的一次新的尝试^［12］。2012 - 2014年期间澳大利亚纸业的Maryvale Mill废纸厂通过由1996年建造的一个旧的集装箱废料制浆厂，向Maryvale的M4造纸机提供废料包装纸板材料，以及为提供M2造纸机轻包装材料。废纸厂向M4造纸机提供了一种适用于牛皮箱纸板的等级不需要高性能的性能与产品相关的所有原始低成本纸浆^［13］。

4.2、牛皮箱板纸的生产工艺

在解决牛皮箱板纸原料和保护环境方面，大力发展高得率制浆技术是一个很有实际意义的突破口。高得率浆原料适应性广，适用于抄造多种纸品，生产过程中清洁、纸品卫生无毒、废水易于处理，而且其投资少。人们对机械制浆的争议是他的高电耗，但是通过高强度精制、低浓度精制、选择性分级、化学和生物学处理等方式可以降低能耗，所以高得率制浆工艺有着广阔的发展前景^［14］。佳木斯造纸股份有限公司在80年代末期曾引进了年产8.5万吨双长网挂面牛皮箱板生产线，其主要设计构思是充分利用我国东北针、阔叶造纸材,以 普通硫酸盐浆及高得率浆生产出高强度的挂面牛皮箱纸板替代进口纸板，按原设计要求，面浆为10%落叶松硫酸盐木浆,底浆为落叶松浆与高得率桦木浆混合，落叶松浆纤维特点是壁厚，属厚壁纤维，因此成纸挺度、坚韧性比较好，适于抄造高强度的挂面牛纸箱纸板，众所周知，落叶松硫酸盐木浆是黑灰色的，与国外挂面牛皮箱纸板相比，成纸色泽阴暗，为此专家们着重对面浆、底浆配比最佳化，落叶松挂面浆质量和色泽的改善等进行了探索性试验研究，获得显著的突破与成就^［15］。

牛皮箱板纸对纸张的强度要求是非常高的，当强度指标不够时，所以需要添加化学品给予增强；而用于增强的化学品主要有阳离子淀粉、PAM 等。

目前在箱板纸抄造中使用的PAM增干强剂大多是两性PAM，其工作机理是阳离子基团通过和纤维表面的阴离子团进行结合，而其阴离子基团借助于已经定着在纤维表面的铝离子被吸附在纤维表面。在烘缸干燥时，PAM中的酰胺基团与纤维表面纤维素分子的羟基形成氢键，在纤维之间形成架桥而提高了纤维间的结合强度^[16]。景兴纸业股份有限公司通过在PM10中添加两性聚丙烯酰胺(AmPAM)干强剂，不仅使牛皮箱板纸的耐破度提升12％，耐折度提升35％～40％，亦可在维持纸张强度下调整废纸原料结构，降低成本。同时纸料留着率得以提升，改善了滤水，提升了车速，减少蒸汽消耗量^[17]。

阳离子淀粉的作用机理是静电作用使阳离子淀粉在水中电离成带正电荷的 N-三甲基-2-羟丙基淀粉醚季胺离子和氯负离子，前者可与阴电荷的纤维产生静电吸附而留着在纸浆纤维上，因此可将其加人浆料中作为增干强剂。同时也能减少纤维流失，降低网下白水浓度，降低排水污染 ,从而获得经济和环境效益^[18]。

4.3、牛皮箱板纸的纸病及处理办法

目前，如何生产高质量的牛皮箱板纸是一个亟待解决的问题。黑龙江省方正林业造纸厂的汤国华针对牛皮箱板纸的几类常见纸病系统分析了产生原因和解决办法^[19]。比如说压花，它的特征是:纸板出现透明散花、暗道、透帘和浆团汇集在一起, 局部出现纤维组织溃烂。产生原因是：浆料洗涤不净，毛布孔眼堵塞或毛布过旧、过脏, 湿纸页在挤压脱水过程中排水不及时而使纸页遭到破坏；浆料上网浓度高，打浆度过高，上浆太厚，脱水慢等等。解决途径是：提高浆料的洗净度，用稀盐酸或稀碱液洗毛毯，提高毛毯的滤水性能；张紧毛布，调整毛布标准线，提高毛布的滤水性；调整各道压榨辊线压力，一般压榨辊线压力是逐渐增大的。

在牛皮箱板纸生产过程中, 由于采用进口废纸及添加淀粉之类的化学品 ,产生大量细菌并造成纸机断头及纸面斑块等问题，新型杀菌剂的添加很好的解决了这些问题^[20]。牛皮箱板纸包括表层、芯层、底层，由于层与层之间结合不紧密，产生分层。随着防止牛皮箱板纸分层的新工艺出现，这些都不在阻碍牛皮箱板纸的发展^[21]。

五、总结

近年来，造纸工业根据自身的特点和存在的主要问题，为求取生存和可持续发展，不能不努力提高产业的生产技术和科学管理水平，开发和采用新技术，以提高产业的整体经济效益、社会效益和生态效益。因而新技术的发展应用，首先着力于提高资源的有效利用率，同时最大限度地减少生产过程污染的产生量和排放量，产品用后废弃物的再生利用，以降低造纸纤维原料的消耗和废纸对环境的污染。其次是充分运用各种在线测控技术、新材料技术、计算机与信息网络技术和生物工程等高新技术，不断优化生产工艺与装备及其系统控制功能，全面提高生产效率，向社会提供低成本的优质适用产品。现代造纸专业工作者，需要扩大高新科技的知识面，并重视有关高新技术在本产业的应用前景，努力抢占先机，力争在国际纸业竞争中立于不败之地。

3. 研究的基本内容与计划

1.第1-2周：查阅牛皮箱板纸生产概况，填写开题报告。

2.第3-4周：根据原料结构确定牛皮箱板纸生产线的生产工艺流程。

3.第5-6周：根据所定的工艺流程进行浆水平衡计算。

4. 研究创新点

无