CN108442171A - 一种以秸秆为原料制备的瓦楞纸芯材料及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，主要在于将秸秆粉碎后与助剂和水按一定比例混合均匀后，加热加压，即制得所述瓦楞纸芯材料，与现有技术比较，本发明的有益效果在于，解决了秸秆的处理问题，通过本发明的制备方法得到的瓦楞纸芯材料，生产成本低，无毒无污染，没有剩余排放物；在不消耗木材的情况下，得到相对于木材为制作原料制备的纸质材料更轻量且具有理想强度的瓦楞纸芯材料，节约了资源，同时提高秸秆的附加值。

Description

一种以秸秆为原料制备的瓦楞纸芯材料及方法
技术领域
本发明提供一种瓦楞纸芯材料的制备方法，特别涉及一种以秸秆为原料制备的瓦楞纸芯材料及方法。
背景技术
随着科技进步，物流产业的日益增长，对物流的包装原料需求越来越多，在现有的包装制品中,以纸包装制品所占比重为最大，在纸包装制品中,以纸箱纸盒所占比重为最大。瓦楞纸板(箱)是全世界公认的绿色环保型包装产品，但随着人们环保观念的日益增强，再加上全球森林资源的日益匮乏和水土资源的日益短缺，生产纸箱用纸所需木材的采伐在许多国家都越来越受到限制，致使瓦楞纸箱业木材纤维的来源受到严重影响。
瓦楞纸箱主要是用原纸和瓦楞纸构成，原纸就是通常所见的牛皮纸，瓦楞纸就是带有楞的纸张，又称波纹纸板。由至少一层瓦楞纸和一层箱板纸(也叫箱纸板)粘合而成，具有较好的弹性和延伸性。通常有V型、U型以及VU混合型等，根据要求而定。目前生产瓦楞纸的原材料主要是用生产原料主要是木浆，草浆，以及少部分的废旧用纸(不一定是旧箱板纸)，加工成瓦楞纸芯材料通过造纸机、造纸、烘烤、成型、复卷等一系列程序组成。造纸过程产生大量的固体和液体的废弃物，容易污染环境。
现有的秸秆利用技术主要有秸秆还田、秸秆作饲料、秸秆作能源以及秸秆造纸等，秸秆还田主要是焚烧和堆肥，但是焚烧产生的空气污染很严重，堆肥主要是分解速度较慢，对土质的影响较大，影响下一年的种植；秸秆作饲料是一种劣质饲料，是营养价值低；秸秆作能源主要问题是运输成本高，做沼气的产率较低，农民缺乏积极性；秸秆造纸主要的问题是秸秆中的纤维素含量较低，产率低，同样的造纸废液容易污染环境。
在以往的加工助剂多选择淀粉，阳离子淀粉由于分散效果不好，从而法协调秸秆的特性，且现有的加工工艺也需要石块等其他材料，都会造成材料得浪费和对环境的不友善。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，包括以下步骤：
第一步：将秸秆粉碎，使粉碎的秸秆长度为0.01-0.5㎜；
第二步：将助剂与水按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到助剂液；
第三步：将所述秸秆与所述助剂液按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到秸秆混合物；
第四步：将所述秸秆混合物，在温度为80℃-120℃，压力为0.5Mpa-3Mpa下进行压制，得到以秸秆为原料的瓦楞纸芯材料。
较佳的，所述助剂为乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物、乳白胶、聚氨酯及固化剂、两性聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺衍生物中的一种。
较佳的，第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1：0.8-1.5：0.8-1.5。
较佳的，第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1:1:1。
较佳的，第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1:0.8:1.5。
较佳的，第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1:1:1.5。
较佳的，第四步所述压制是在平板硫化机上进行的。
一种以秸秆为原料制备的瓦楞纸芯材料。
与现有技术比较，本发明的有益效果在于，解决了秸秆的处理问题，通过本发明的制备方法得到的瓦楞纸芯材料，生产成本低，无毒无污染，没有剩余排放物；在不消耗木材的情况下，得到相对于木材为制作原料制备的纸质材料更轻量且具有理想强度的瓦楞纸芯材料，节约了资源，同时提高秸秆的附加值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例2中采用淀粉做助剂时所制备的瓦楞纸芯材料；
图2是本发明实施例2中采用乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物为助剂时所制备的瓦楞纸芯材料。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例1
本实施例提供了一种以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，包括以下步骤：
第一步：将秸秆粉碎，使粉碎的秸秆长度为0.01-0.5㎜，即增加秸秆的比表面积的同时尽量不破坏它的纤维结构；
第二步：将助剂与水按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到助剂液；
第三步：将所述秸秆与所述助剂液按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到秸秆混合物，使得秸秆具有一定的抗压强度和抗折强度；
第四步：将所述秸秆混合物，在温度为80℃-120℃，压力为0.5Mpa-3Mpa下进行压制，利用热压的加工工艺进行加工，使得秸秆一次成型，没有多余排放物。
第二步所述助剂为乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物、乳白胶、聚氨酯及固化剂、两性聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺衍生物中的一种。
第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1：0.8-1.5：0.8-1.5。
第四步可以选择选择平板硫化机进行同时加热和加压，且在温度和压力达到目标温度和压力后，保持恒温恒压，能够一次成型，且保障成品的瓦楞纸芯材料的稳定性。
一般情况下，根据下列几个因素可以判断以秸秆为原料的瓦楞纸芯材料的优势，即定量和强度。其中定量是指每平方米纸或纸板的重量，单位为g/m2。目前，纸箱企业多用定量为150g/m2和125g/m2的瓦楞原纸。然而，随着人们对纸箱功能要求的不断提高，瓦楞纸箱已经从单纯的运输包装向兼顾运输包装和装潢包装的方向发展，纸箱轻量化势在必行，本发明所得到的瓦楞纸芯材料所能制备的瓦楞纸的定量是80-100g/m2。而且秸秆的杂质成分少，基于普通瓦楞纸由于采用回收的废纸等原材料制成，它的杂质成分要高于秸秆，导致了由秸秆制成的瓦楞纸的强度要高于普通瓦楞纸的强度。
因此，本实施例解决了秸秆的处理问题，通过本实施例的制备方法得到的瓦楞纸芯材料，生产成本低，无毒无污染，没有剩余排放物；在不消耗木材的情况下，得到相对于木材为制作原料制备的纸质材料更轻量且具有理想强度的瓦楞纸芯材料，节约了资源，同时提高秸秆的附加值。
实施例2
请参见图1、图2，
图1是本实施例中采用淀粉作为助剂时所制备的瓦楞纸芯材料；
图2是采用了乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物为助剂时所制备的瓦楞纸芯材料。
本实施例提供了一种以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，包括以下步骤：
第一步：将5g秸秆粉碎，使粉碎的秸秆长度为0.01-0.5㎜，即增加秸秆的比表面积的同时尽量不破坏它的纤维结构；
第二步：将乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物与水按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到助剂液；
第三步：将所述秸秆与所述助剂液按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到秸秆混合物，使得秸秆具有一定的抗压强度和抗折强度；
第四步：将所述秸秆混合物，在温度为110℃，压力为1Mp下进行压制，利用热压的加工工艺进行加工，使得秸秆一次成型，没有多余排放物。
其中乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物也可添加钛白粉，制得乳白胶，又称EVA乳液，由于它在聚醋酸乙烯分子中引入了乙烯分子链，使乙酰基产生不连续性，增加了高分子链的旋转自由度，空间阻碍小，高分子主链变得柔软，并且不会发生增塑剂迁移，保证了产品永久柔软，同时具有较好的耐酸碱性，能够在弱酸和弱碱存在的条件下保持稳定能，且价格便宜；鉴于这种乳液的性质，使用这种乳液作为助剂则可以有效地提高秸秆的附加值。
第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1：1：1。
第四步可以选择选择平板硫化机进行同时加热和加压，且在温度和压力达到目标温度和压力后，保持恒温恒压，能够一次成型，且保障成品的瓦楞纸芯材料的稳定性。
为了便于比较，本实施例中将所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物替换为淀粉，其制备的原型秸秆材料如图1，可以看出其分散效果较差。而采用所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物作为助剂制备出直径约为8-10cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀，如图2。
因此，本实施例解决了秸秆的处理问题，且通过本实施例的制备方法得到的瓦楞纸芯材料，生产成本低，无毒无污染，没有剩余排放物；在不消耗木材的情况下，得到相对于木材为制作原料制备的纸质材料更轻量且具有理想强度的瓦楞纸芯材料，节约了资源，同时提高秸秆的附加值。
实施例3
本实施例与实施例2的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用聚氨酯及固化剂替代，其中聚氨酯是一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，采用的聚氨酯固化剂为：缩二脲多异氰酸酯，三聚体型多异氰酸酯，主要采用混合三聚体。
实施例4
本实施例与实施例2的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用两性聚丙烯酰胺替代，其中两性聚丙烯酰胺分子中既含有阳离子基，又含有阴离子基，其阳离子基可直接与纤维结合，阴离子基可与硫酸铝形成配合键提高增强效果。本实施例制备出直径约为7-10cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例5
本实施例与实施例2的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用两性聚丙烯酰胺或聚丙烯酰胺衍生物替代，其中聚丙烯酰胺(PAM)是水溶性高分子,由于酰胺基能与纤维形成氢键并且具有适中的相对分子质量而具有增强性。本实施例制备出直径约为7-9cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例6
本实施例提供了一种以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，包括以下步骤：
第一步：将3g秸秆粉碎，使粉碎的秸秆长度为0.01-0.5㎜，即增加秸秆的比表面积的同时尽量不破坏它的纤维结构；
第二步：将乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物与水按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到助剂液；
第三步：将所述秸秆与所述助剂液按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到秸秆混合物，使得秸秆具有一定的抗压强度和抗折强度；
第四步：将所述秸秆混合物，在温度为80℃，压力为0.5Mp下进行压制，利用热压的加工工艺进行加工，使得秸秆一次成型，没有多余排放物。
其中乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物也可添加钛白粉，制得乳白胶，又称EVA乳液，由于它在聚醋酸乙烯分子中引入了乙烯分子链，使乙酰基产生不连续性，增加了高分子链的旋转自由度，空间阻碍小，高分子主链变得柔软，并且不会发生增塑剂迁移，保证了产品永久柔软，同时具有较好的耐酸碱性，能够在弱酸和弱碱存在的条件下保持稳定能，且价格便宜；鉴于这种乳液的性质，使用这种乳液作为助剂则可以有效地提高秸秆的附加值。
第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1：0.8：1.5。
第四步可以选择选择平板硫化机进行同时加热和加压，且在温度和压力达到目标温度和压力后，保持恒温恒压，能够一次成型，且保障成品的瓦楞纸芯材料的稳定性。
本实施例制备出直径约为8-10cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。因此，本实施例解决了秸秆的处理问题，且通过本实施例的制备方法得到的瓦楞纸芯材料，生产成本低，无毒无污染，没有剩余排放物；在不消耗木材的情况下，得到相对于木材为制作原料制备的纸质材料更轻量且具有理想强度的瓦楞纸芯材料，节约了资源，同时提高秸秆的附加值。
实施例7
本实施例与实施例6的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用聚氨酯及固化剂替代，其中聚氨酯是一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，采用的聚氨酯固化剂为：缩二脲多异氰酸酯，三聚体型多异氰酸酯，主要采用混合三聚体。本实施例制备出直径约为7-10cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例8
本实施例与实施例6的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用两性聚丙烯酰胺替代，其中两性聚丙烯酰胺分子中既含有阳离子基，又含有阴离子基，其阳离子基可直接与纤维结合，阴离子基可与硫酸铝形成配合键提高增强效果。本实施例制备出直径约为9-11cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例9
本实施例与实施例6的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用两性聚丙烯酰胺或聚丙烯酰胺衍生物替代，其中聚丙烯酰胺(PAM)是水溶性高分子,由于酰胺基能与纤维形成氢键并且具有适中的相对分子质量而具有增强性。本实施例制备出直径约为7-10cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例10
本实施例提供了一种以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，包括以下步骤：
第一步：将4g秸秆粉碎，使粉碎的秸秆长度为0.01-0.5㎜，即增加秸秆的比表面积的同时尽量不破坏它的纤维结构；
第二步：将乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物与水按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到助剂液；
第三步：将所述秸秆与所述助剂液按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到秸秆混合物，使得秸秆具有一定的抗压强度和抗折强度；
第四步：将所述秸秆混合物，在温度为90℃，压力为2Mp下进行压制，利用热压的加工工艺进行加工，使得秸秆一次成型，没有多余排放物。
其中乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物也可添加钛白粉，制得乳白胶，又称EVA乳液，由于它在聚醋酸乙烯分子中引入了乙烯分子链，使乙酰基产生不连续性，增加了高分子链的旋转自由度，空间阻碍小，高分子主链变得柔软，并且不会发生增塑剂迁移，保证了产品永久柔软，同时具有较好的耐酸碱性，能够在弱酸和弱碱存在的条件下保持稳定能，且价格便宜；鉴于这种乳液的性质，使用这种乳液作为助剂则可以有效地提高秸秆的附加值。
第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1：1：1.5。
第四步可以选择选择平板硫化机进行同时加热和加压，且在温度和压力达到目标温度和压力后，保持恒温恒压，能够一次成型，且保障成品的瓦楞纸芯材料的稳定性。
本实施例制备出直径约为8-11cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。因此，本实施例解决了秸秆的处理问题，且通过本实施例的制备方法得到的瓦楞纸芯材料，生产成本低，无毒无污染，没有剩余排放物；在不消耗木材的情况下，得到相对于木材为制作原料制备的纸质材料更轻量且具有理想强度的瓦楞纸芯材料，节约了资源，同时提高秸秆的附加值。
实施例11
本实施例与实施例10的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用聚氨酯及固化剂替代，其中聚氨酯是一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，采用的聚氨酯固化剂为：缩二脲多异氰酸酯，三聚体型多异氰酸酯，主要采用混合三聚体。本实施例制备出直径约为8-10cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例12
本实施例与实施例10的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用两性聚丙烯酰胺替代，其中两性聚丙烯酰胺分子中既含有阳离子基，又含有阴离子基，其阳离子基可直接与纤维结合，阴离子基可与硫酸铝形成配合键提高增强效果。本实施例制备出直径约为7-9cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例13
本实施例与实施例10的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用两性聚丙烯酰胺或聚丙烯酰胺衍生物替代，其中聚丙烯酰胺(PAM)是水溶性高分子,由于酰胺基能与纤维形成氢键并且具有适中的相对分子质量而具有增强性。本实施例制备出直径约8-11cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例14
本实施例提供了一种以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，包括以下步骤：
第一步：将5g秸秆粉碎，使粉碎的秸秆长度为0.01-0.5㎜，即增加秸秆的比表面积的同时尽量不破坏它的纤维结构；
第二步：将乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物与水按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到助剂液；
第三步：将所述秸秆与所述助剂液按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到秸秆混合物，使得秸秆具有一定的抗压强度和抗折强度；
第四步：将所述秸秆混合物，在温度为120℃，压力为3Mp下进行压制，利用热压的加工工艺进行加工，使得秸秆一次成型，没有多余排放物。
其中乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物也可添加钛白粉，制得乳白胶，又称EVA乳液，由于它在聚醋酸乙烯分子中引入了乙烯分子链，使乙酰基产生不连续性，增加了高分子链的旋转自由度，空间阻碍小，高分子主链变得柔软，并且不会发生增塑剂迁移，保证了产品永久柔软，同时具有较好的耐酸碱性，能够在弱酸和弱碱存在的条件下保持稳定能，且价格便宜；鉴于这种乳液的性质，使用这种乳液作为助剂则可以有效地提高秸秆的附加值。
第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1：1.5：1.5。
第四步可以选择选择平板硫化机进行同时加热和加压，且在温度和压力达到目标温度和压力后，保持恒温恒压，能够一次成型，且保障成品的瓦楞纸芯材料的稳定性。
本实施例制备出直径约为8-10cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。，本实施例解决了秸秆的处理问题，且通过本实施例的制备方法得到的瓦楞纸芯材料，生产成本低，无毒无污染，没有剩余排放物；在不消耗木材的情况下，得到相对于木材为制作原料制备的纸质材料更轻量且具有理想强度的瓦楞纸芯材料，节约了资源，同时提高秸秆的附加值。
实施例15
本实施例与实施例14的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用聚氨酯及固化剂替代，其中聚氨酯是一种具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性的高分子材料，采用的聚氨酯固化剂为：缩二脲多异氰酸酯，三聚体型多异氰酸酯，主要采用混合三聚体。本实施例制备出直径约为7-9cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例16
本实施例与实施例14的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用两性聚丙烯酰胺替代，其中两性聚丙烯酰胺分子中既含有阳离子基，又含有阴离子基，其阳离子基可直接与纤维结合，阴离子基可与硫酸铝形成配合键提高增强效果。本实施例制备出直径约为9-11cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
实施例17
本实施例与实施例14的区别之处在于，第二步所述乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物用两性聚丙烯酰胺或聚丙烯酰胺衍生物替代，其中聚丙烯酰胺(PAM)是水溶性高分子,由于酰胺基能与纤维形成氢键并且具有适中的相对分子质量而具有增强性。本实施例制备出直径约为8-10cm的圆形秸秆材料,其秸秆材料的平面强度为3.5Mp，且分散均匀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：将秸秆粉碎，使粉碎的秸秆长度为0.01-0.5㎜；
第二步：将助剂与水按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到助剂液；
第三步：将所述秸秆与所述助剂液按一定质量比混合，搅拌至均匀，得到秸秆混合物；
第四步：将所述秸秆混合物，在温度为80℃-120℃，压力为0.5Mpa-3Mpa下进行压制，得到以秸秆为原料的瓦楞纸芯材料。
2.根据权利要求1所述的以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，其特征在于，所述助剂为乙烯-聚乙酸乙烯酯共聚物、乳白胶、聚氨酯及固化剂、两性聚丙烯酰胺和聚丙烯酰胺衍生物中的一种。
3.根据权利要求1所述的以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，其特征在于，第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1：0.8-1.5：0.8-1.5。
4.根据权利要求3所述的以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，其特征在于，第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1:1:1。
5.根据权利要求3所述的以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，其特征在于，第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1:0.8:1.5。
6.根据权利要求3所述的以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，其特征在于，第三步所述秸秆混合物中所述秸秆、所述助剂与水的混合比例为1:1:1.5。
7.根据权利要求3所述的以秸秆为原料制备瓦楞纸芯材料的方法，其特征在于，第四步所述压制是在平板硫化机上进行的。
8.根据权利要求1-7任一项所述的以秸秆为原料的方法制备的瓦楞纸芯材料。
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