作者：陳國平先生（ 鎮江大東紙業(yè)有限公司，高級工程師，總經(jīng)理特別助理；任技術(shù)部經(jīng)理時(shí)負責公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)工作，現負責公司生產(chǎn)協(xié)調工作）
隨著(zhù)塑料吸管的禁用，市場(chǎng)推出了紙質(zhì)吸管作為其替代產(chǎn)品，紙質(zhì)吸管制作加工過(guò)程為：將所購原紙先進(jìn)行分切，一般將600mm規格卷筒紙分切成14.5～15mm紙條卷筒，加工好的紙條卷筒經(jīng)涂黏合膠水后由制管機螺旋繞制成吸管。紙質(zhì)吸管采用三層結構，分別采用定量為60g/m2的紙作為面紙，定量為120g/m2的紙作為芯紙和底紙，其中芯紙在加工時(shí)兩面涂覆黏合膠水用來(lái)黏合面紙、底紙。
在紙質(zhì)吸管加工過(guò)程中，其紙張要求具有一定的挺度和干、濕強度，以適應制管機加工紙質(zhì)吸管的要求；要有合適的平滑度以滿(mǎn)足分切機將卷筒紙張分切成紙條的能力；在具有抗液體滲透性能的同時(shí)紙面要具有一定吸收黏合膠水的能力，即要有一定的干燥速率，紙張表面對黏合膠水的干燥速率影響紙質(zhì)吸管加工過(guò)程的效率和成品率。紙質(zhì)吸管用紙紙面對黏合膠水干燥速率往往成為衡量該產(chǎn)品質(zhì)量?jì)?yōu)劣的重要性能。為開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出120g/m2紙質(zhì)吸管用紙，根據該產(chǎn)品的用途和性能要求進(jìn)行了相關(guān)分析，確認了開(kāi)發(fā)關(guān)鍵因素并對此進(jìn)行了控制，成功開(kāi)發(fā)了符合客戶(hù)要求的產(chǎn)品，使該產(chǎn)品得以推廣應用。
1 關(guān)鍵因素的分析確認
紙質(zhì)吸管用紙對黏合膠水的干燥速率是紙張對黏合膠水擴散、滲透快慢和吸收量大小綜合行為的結果，作為由植物纖維組成的紙張，纖維本身具有親液性，同時(shí)紙張結構是一多孔性的體系，纖維與纖維之間存在一定孔隙，具有毛細管作用。紙張本身是能夠滿(mǎn)足對黏合膠水(在此將黏合膠水作為廣義的液體)干燥速率要求的。但該紙張作為吸管用紙要和各類(lèi)飲料液體接觸，又要阻止飲料液體的擴散、滲透和吸收，需對紙張進(jìn)行施膠處理使紙張具有抗液性。也就是說(shuō)120g/m2紙質(zhì)吸管用紙既要能夠滿(mǎn)足抗液體滲透性，同時(shí)也要能夠具有一定的黏合膠水干燥速率，二者要求之間有矛盾性。如何在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中處理好二者之間的平衡，能夠保證同時(shí)滿(mǎn)足二者要求，與該產(chǎn)品所要求的挺度、干濕強度、平滑度相比較，在開(kāi)發(fā)生產(chǎn)時(shí)較難處理和控制，故應成為該產(chǎn)品能否開(kāi)發(fā)成功的關(guān)鍵因素。
2 確立評價(jià)方法和標準
如何建立產(chǎn)品的評價(jià)體系、選擇好評價(jià)方法和標準，往往是成功開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的關(guān)鍵之一。
紙質(zhì)吸管用紙上述關(guān)鍵因素與紙張施膠度和紙張本身的結構（主要是孔隙率）有關(guān)，故需檢測紙張的施膠度和紙張的孔隙率。根據現有條件，紙張的孔隙率用透氣度間接表示，采用肖伯爾式透氣度儀進(jìn)行檢測。而檢測紙張施膠度的方法有多種，在產(chǎn)品設計之初選擇了采用滲透法施膠度和卡伯值作為該產(chǎn)品的施膠度評價(jià)方法，通過(guò)滲透法施膠度和卡伯值來(lái)綜合評估該產(chǎn)品抗拒液體滲透能力和對黏合膠水的滲透吸收能力。
滲透法施膠度和卡伯值選擇多少作為控制標準，能夠滿(mǎn)足該產(chǎn)品要求，以及透氣度控制標準多少為宜，同時(shí)驗證透氣度與滲透法施膠度、卡伯值是否有相互關(guān)聯(lián)性，為此在開(kāi)發(fā)試抄過(guò)程中一一做了探索。在開(kāi)發(fā)之初由于缺乏客戶(hù)紙樣的來(lái)樣檢測分析，依據產(chǎn)品的用途和要求在現有產(chǎn)品中選擇相近產(chǎn)品作為開(kāi)發(fā)藍本，通過(guò)購買(mǎi)快餐店市售咖啡進(jìn)行紙張抗液體滲透形式試驗，確認以現有的120g/m2白牛皮紙為基礎進(jìn)行開(kāi)發(fā)，擬定試抄工藝和標準。經(jīng)過(guò)四次試生產(chǎn)對透氣度和施膠度的數據進(jìn)行了分析總結，其相關(guān)數據如表1所示。
結合四次試生產(chǎn)產(chǎn)品的試用效果，客戶(hù)反饋第四次試驗產(chǎn)品效果最好，能夠完全滿(mǎn)足要求，第三次試驗產(chǎn)品也能夠使用。為此確認了后繼批量生產(chǎn)控制標準：滲透法施膠度控制在80～130s，Cobb值(60s)控制在20～25g/m2，透氣度控制在大于350mL/min。同時(shí)也驗證了透氣度與滲透法施膠度有相互關(guān)聯(lián)性，呈負關(guān)聯(lián)性，可通過(guò)透氣度調整滲透法施膠度，來(lái)提高紙張對黏合膠水的干燥速率，而透氣度與卡伯值相互關(guān)聯(lián)性沒(méi)有顯現，可用來(lái)控制紙張對液體的抗滲性。
3 工藝和生產(chǎn)控制
表1 試生產(chǎn)的相關(guān)數據
| 試抄順序 | 第一次 | 第二次 | 第三次 | 第四次 |
| 定量/（g/㎡） | 121.2 | 123.6 | 123 | 122.2 |
| 厚度/um | 175 | 170 | 169 | 168 |
| 滲透法施膠度/s | 168 | 145 | 128 | 84 |
| Cobb值(60s)/(g/㎡) | 20.8 | 22.9 | 20.1 | 21.3 |
| 透氣度/(ml/min) | 192 | 285 | 350 | 490 |
針對確認的關(guān)鍵因素，如何穩定地達到施膠度和透氣度標準，在工藝和生產(chǎn)上進(jìn)行了控制。首先在工藝上進(jìn)行保證，在纖維配比上增加長(cháng)纖漿比例，由原30%增加至45%。在保證紙張強度和挺度的前提下盡可能降低打漿度，特別是短纖漿的打漿度，將短纖漿的打漿度由原30～32°SR降低至25～27°SR。對打漿濃度也給予控制，其打漿濃度控制在3.4%～3.6%。并嚴格控制干損紙漿的用量和打漿度，實(shí)踐證明干損紙漿的用量對紙張透氣度影響較大，故將干損紙漿的用量由原對原生漿30%的比例降為10%。另對施膠劑用量進(jìn)行控制，施膠劑用量對紙張的施膠度起決定作用，在滲透法施膠度和卡伯值中，選擇卡伯值作為施膠劑用量控制標準，在卡伯值標準范圍內，盡可能減少施膠劑加入量。由于該產(chǎn)品要具有一定濕強度，生產(chǎn)中需加入濕強劑。濕強劑一方面增加紙張的濕強度，另一方面對紙張施膠度有影響，在使用范圍內隨濕強劑用量的增加，紙張抗液體滲透性加強，對濕強劑用量須平衡控制。在滿(mǎn)足濕強度和卡伯值的前提下須減少用量。
在生產(chǎn)操作上控制和調整，對紙機的上網(wǎng)濃度控制調整，由原0.8%左右的濃度調整為0.6%左右。在網(wǎng)部傳動(dòng)負荷允許的條件下增加了網(wǎng)部真空吸水箱的真空度。對施膠劑和濕強劑的使用濃度進(jìn)行控制調整，提升計量泵的控制精度，施膠劑由原液使用改為稀釋一倍使用，濕強劑在原稀釋濃度上再稀釋一倍進(jìn)行使用。對表面施膠濃度進(jìn)行調整，將表面施膠濃度由12%調整為8%。
4 結束語(yǔ)
在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中根據產(chǎn)品的用途和要求，要能夠分析出影響產(chǎn)品使用的關(guān)鍵因素，抓住重點(diǎn)，要選擇對產(chǎn)品使用有重大影響和生產(chǎn)上較難控制的性能要求作為關(guān)鍵因素，在此基礎上確定檢測方法和制訂合理的控制標準，并通過(guò)工藝和生產(chǎn)加以有效控制，往往是產(chǎn)品能否開(kāi)發(fā)成功的關(guān)鍵所在。
