爆竹用纸的检测分析与质量现状

刘红梅 康峰 钱荣敬 文明 谭细生

（1.湖南省产商品质量监督检验研究院 湖南长沙 410007；2.中国轻工业长沙工程有限公司）

1 前言

自爆竹问世以来，华人一直用它来庆祝节日或渲染民俗活动，燃放爆竹已然成为民俗节日不可或缺的一部分。然而，近年来，因烟花爆竹造成的人员伤亡事故频发[1-5]，加之燃放烟花爆竹对空气质量有一定影响[6-10]，从安全、环保、节能的角度出发，很多省份相继退出烟花爆竹生产[11-12]，200多个城市制定了“禁放”“限放”法规。

为进一步提高烟花爆竹的安全性和环保性，相关学者就烟花爆竹的生产、运输、销售、燃放等领域进行了一系列研究[13-20]，烟花爆竹的生产流通技术和监管政策也在不断完善。要生产出好的烟花爆竹，必须是“一纸、二药、三工艺”[21]，可见纸张在烟花爆竹生产中的重要性，作为爆竹的重要生产原料，爆竹用纸的质量情况关系到爆竹的等级和性能，影响企业的生产安全，是行业内关注的焦点之一。

爆竹用纸包括：主体纸、加固纸、包头纸、伞纸、筒口纸、补助纸等。本文主要考察主体纸，即用于制作烟花爆竹筒体的纸张。主体纸按照颜色分为本色纸和加色纸。加色纸中以红纸最为常见，如普红纸、全红纸、特红纸和玫瑰红纸。爆竹用纸的主要原料是废纸、木浆、竹浆，经碎浆、打浆、筛选、调色、抄造、烘干、卷取制成。

为较全面了解爆竹用纸的质量情况，为爆竹用纸的标准化提供数据支持，加强烟花爆竹的安全监管，本文从烟花爆竹主产区湖南省浏阳市、醴陵市、宜章县和江西省万载县、上栗县采集60份爆竹用纸，进行定量、松厚度、耐破指数等9个质量参数的检测。

2 材料与方法

2.1 材料

爆竹用纸样品采自湖南省浏阳市、醴陵市、宜章县和江西省万载县、上栗县等爆竹主产区，其中造纸厂采样21份，爆竹筒加工厂采样34份，纸品销售公司采样5份。

2.2 仪器

纸与纸板定量测定仪（D－DLY50，四川长江造纸仪器有限责任公司）；电脑测控纸张耐破度仪（DC－NPY1200，四川长江造纸仪器有限责任公司）；电脑测控厚度紧度仪（DC－HJY03，四川长江造纸仪器有限责任公司）；抗张强度测试仪（84-56，荷兰Buchel公司）；可勃吸收性测定仪（PN-COBB，杭州品享科技有限公司）；电子天平（BS224S，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司）；残余油墨测试仪（CTPISO，美国Technidyne Corporation）；分光密度计（528，美国爱色丽公司）。

2.3 试验方法

根据相关标准规定的方法对样品进行测试，各质量参数所用标准方法如表1所示。

表1 质量参数的测试方法

3 结果分析

3.1 定量

定量是纸张最基本的性能指标之一，常被视为纸的特性参数。所谓定量是指“按照规定的测试方法测定的纸与纸板单位面积的质量”，单位为g/m2。按照GB/T 451.2-2002《纸和纸板定量的测定》，测试了60份爆竹用纸的定量，结果见图1。

图1 爆竹用纸定量测试结果

从定量分布来看，大部分爆竹用纸定量为60～100 g/m2，占爆竹用纸样品的75.0%。爆竹的主要品种“红地毯”“大地红”使用的纸张定量一般在此范围。纸张定量25～30 g/m2的样品有9份，占样本总量的15.0%，该类纸张主要用于生产玫瑰红炮和翡翠炮。有6份样品定量>100 g/m2，该类纸张一般用于生产擦炮、雷鸣炮，部分工厂的“红地毯”“大地红”品种也会使用少量>100 g/m2的纸张。

3.2 横幅定量偏差

横幅定量偏差是衡量纸张均匀程度的一个重要指标，横幅定量偏差越小，纸张越均匀。爆竹用纸横幅定量偏差分布情况见图2。可以看出，爆竹用纸的横幅定量偏差主要分布在5.0%～7.5%，该范围的样品占总数的60%。一般机制纸的横幅定量偏差为≤5%，由于一些爆竹用纸洞眼较多，纸张表面粗糙，纸张匀度差，导致横幅定量偏差较大。

图2 爆竹用纸横幅定量偏差测试结果

3.3 耐破指数

耐破指数是纸张的一个强度指标，耐破指数越大，纸张越不容易被戳破。爆竹用纸的耐破指数不宜过大，否则容易造成爆竹炸不开的现象，降低爆竹的烧成率。爆竹用纸样品的耐破指数测试结果如图3所示。可见，爆竹用纸的耐破指数普遍较低，60份样品中耐破指数<1.0 kPa·m2/g的有52份，占样品总数的86.7%。

图3 爆竹用纸耐破指数测试结果

3.4 松厚度

松厚度是体现纸张结构是否致密的参数，松厚度越大的纸，纸张结构越疏松，吨纸体积越大。爆竹用纸松厚度越大，制成的爆竹越容易炸开。但松厚度不是越大越好，松厚度过大，纸张强度降低，爆竹炸开后纸片面积大，适当的松厚度，可以保证爆竹炸开后纸张细碎均匀。爆竹用纸样品的松厚度检测结果如图4所示。爆竹用纸的松厚度分布范围较宽，为1.5～4.5cm3/g，纸张松厚度较大，95%的样品松厚度≥2.0，cm3/g。

图4 爆竹用纸松厚度测试结果

3.5 纵向裂断长

纵向裂断长是衡量纸张纵向拉伸强度的指标，是指纸张能承受自身重量的最大长度。爆竹用纸样品的裂断长检测结果如图5所示。可以看出，爆竹用纸的裂断长较低，60份样品中有35份裂断长分布在0.5～1.5 km，占样品总数的58.3%，裂断长最大值不超过3.5 km，有样品的裂断长甚至低于0.5 km。

图5 爆竹用纸裂断长测试结果

3.6 洞眼

洞眼是纸张常见的一种质量缺陷，是指在生产过程中纤维分布不均匀导致纸张表面出现的孔洞。爆竹用纸对外观要求较低，纸张表面常伴有洞眼。一定数量的小洞眼不影响爆竹用纸的使用，但尺寸过大的洞眼则可能影响爆竹筒的生产效率和成品质量。表2为爆竹用纸的洞眼测试结果，其中<2mm2的洞眼未进行测量。可见，爆竹用纸的洞眼存在数量多、面积大、分布广的特点。

表2 爆竹用纸洞眼测试结果

3.7 色调

爆竹用纸一般为加色纸，其中红色爆竹用纸最为常见，占爆竹用纸总产量的90%以上，红色爆竹用纸根据其色调不同，可分为普红纸、全红纸、特红纸、玫瑰红纸等。除红色纸外，爆竹用纸还有绿色纸、黄色纸、黑色纸、白色纸等诸多品种。本次采集的60份样品中有53份为红色纸，这些红色爆竹用纸的色调测试结果如表4所示。燃放爆竹一般是为了增加热闹喜庆的节日气氛，因此，颜色鲜艳、红色纯正的特红纸最受欢迎，市场占有率最高；全红纸及普红纸添加的红色颜料较少，色泽不如特红纸鲜艳，市场占有率低于特红纸；玫瑰红纸制造的爆竹因为价格较为昂贵，使用场合有限，市场占有率最低。

3.8 同批同色色差

同批同色色差反映的是纸张颜色的均匀程度，53份红色爆竹用纸的同批同色色差测试结果见表3、图6。色差<2CIEL*a*b的样品只有4份，色差为（2～6）CIEL*a*b的样品有43份，占红色爆竹用纸总数的81.1%，有6份样品的色差＞6CIEL*a*b。由于爆竹用纸原料较为复杂，生产工艺相对落后，有些纸种还要添加木屑增加松厚度，各种来源的废纸纤维的染色程度存在差异，导致爆竹用纸表面较为粗糙，色泽均匀性较差，同批同色色差较大。

图6 爆竹用纸同批同色色差分布

表3 爆竹用纸色调测试结果

3.9 吸水性

26份样品在吸水性测试过程中出现漏水的现象，导致检测无法进行。被测的34份样品纸张定量范围为62.4～114.2 g/m2，吸水性结果范围为59.9～165.8 g/m2。以纸张定量为横坐标、吸水性为纵坐标绘制吸水性散点图。从图7可以看出，吸水性随纸张定量的增加呈一定的增长趋势。实验表明，爆竹用纸的吸水性很强，吸水性数值普遍接近纸张定量。

4 结论

（1）爆竹用纸定量分布较广，根据爆竹种类不同，爆竹用纸定量为27 g/m2～120 g/m2。其中，以60 g/m2～100 g/m2数量最多，占样品总量的75.0%。

（2）爆竹用纸松厚度大，强度低。95%的样品松厚度≥2.0 cm3/g；耐破指数普遍<1.0 kPa·m2/g；60份样品中有35份裂断长分布在0.5～1.5 km，占样品总数的58.3%，裂断长最大值不超过3.5km。

（3）爆竹用纸的外观特点表现为色彩鲜艳、洞眼多、匀度差。爆竹用纸以红色纸为主，洞眼数量多、面积大、分布广，横幅定量偏差主要分布在5.0%～7.5%。