成熟市場(chǎng)背景下的日本造紙工業(yè)發(fā)展前景
——向生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的納米纖維素的企業(yè)化進(jìn)程

紙業(yè)時(shí)代雜志社、科技時(shí)代編輯部

編者按:本刊組織的專欄文章，旨在介紹成熟市場(chǎng)背景下的日本造紙工業(yè)發(fā)展前景，并重點(diǎn)介紹了日本造紙企業(yè)向生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的納米纖維素的企業(yè)化進(jìn)程，以及日本成形網(wǎng)專業(yè)廠商的造紙·紙漿用聚脂成形網(wǎng)，供我國(guó)造紙界同行參考、借鑒。

2013年是日本造紙工業(yè)真正復(fù)蘇的一年。2014年以涂布紙為首的印刷、信息用紙，在網(wǎng)絡(luò)和電子書(shū)籍普及的背景下未能從低迷狀態(tài)中走出來(lái)，進(jìn)口紙繼續(xù)增加，成為國(guó)內(nèi)銷量減少的因素。在此背景下，大型造紙公司的中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略較受關(guān)注，特別是對(duì)以木材為原料的充分發(fā)揮行業(yè)優(yōu)勢(shì)的“生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)”寄予很多期待。

本文概括了日本造紙工業(yè)的現(xiàn)狀，同時(shí)，介紹了各主要造紙公司在“高生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)”的關(guān)鍵技術(shù)即纖維素納米纖維的研究發(fā)展?fàn)顩r。

1 經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和造紙產(chǎn)業(yè)

1.1 2013年

日本經(jīng)濟(jì)顯出逐漸復(fù)蘇的兆頭，發(fā)生大地震的2011年的GDP增長(zhǎng)率比2010年減少0.5%，而2012年增加1.4%，2013年增加1.6%。但這并不能反映紙和紙板的產(chǎn)量。2011年日本紙和紙板產(chǎn)量是2660.9萬(wàn)t，是2010年的97.2%，2012年是2595.7萬(wàn)t，是2011年的97.5%，持續(xù)負(fù)增長(zhǎng);2013年產(chǎn)量是2624.1萬(wàn)t，是2012年的101.1%，表現(xiàn)為微弱的增長(zhǎng)。與生產(chǎn)量高峰的2000年相比，仍然下跌500萬(wàn)t以上，電子媒體的普及、人口減少、高齡化以及人們環(huán)境意識(shí)的提高，節(jié)省能源、資源意識(shí)的增強(qiáng)都是重要的影響因素。專業(yè)人士普遍認(rèn)為生產(chǎn)規(guī)模難以回到高峰期的水平。表1為2009—2013年日本主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，表2為2008—2014年日本紙和紙板的種類及產(chǎn)量。

1.2 2014年1—6月

2014年4月日本將消費(fèi)稅率從5%提高到8%，由于消費(fèi)激增、經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的步伐加速等因素的影響，推動(dòng)了日本經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。4月份消費(fèi)稅率提高以后，其對(duì)經(jīng)濟(jì)整體的影響在設(shè)想之內(nèi)，所以期待2014年下半年經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步復(fù)蘇。

2014年1—6月紙和紙板產(chǎn)量1335.8萬(wàn)t，是2013年同期的103.6%，顯示其增加的趨勢(shì) (表2沒(méi)有國(guó)內(nèi)銷量)，2013年是1266.6萬(wàn)t，是2012年同期的101.7%，需求的恢復(fù)步伐仍然很艱難。可是，消費(fèi)稅率上調(diào)前 (1—3月)和上調(diào)后 (4—6月)相比，1—3月需求量的增加幅度大，4—6月消費(fèi)稅率上調(diào)后減少，導(dǎo)致直接抵消。品種間的供需也有偏差，1—6月紙張產(chǎn)量772.8萬(wàn)t，是2013年同期的102.8%，國(guó)內(nèi)銷量723.0萬(wàn) t，是2013年同期的100.3%，略有增加。紙板的產(chǎn)量563.1萬(wàn)t，是2013年同期的104.9%，國(guó)內(nèi)銷量543.6萬(wàn)t，是2013年同期的103.6%，顯示平穩(wěn)恢復(fù)的趨勢(shì)。

表1 2009—2013年日本主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

現(xiàn)在，受消費(fèi)稅率提高的影響，印刷用紙和衛(wèi)生用紙的需求顯現(xiàn)出止跌的苗頭，包裝紙板的需求可以看到明顯回轉(zhuǎn)的跡象。隨著經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步恢復(fù)可以預(yù)測(cè)需求會(huì)有所提高，也有人指出，不能簡(jiǎn)單地根據(jù)上述需求結(jié)構(gòu)的變化來(lái)判斷形勢(shì)是否景氣。

表2 2008—2014年日本紙和紙板的種類及產(chǎn)量 (1000 t，%)

2 向生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

日本造紙工業(yè)呈現(xiàn)全面復(fù)蘇的跡象，源于在日本國(guó)內(nèi)市場(chǎng)成熟的條件下，各制紙公司現(xiàn)有的紙和紙板事業(yè)，采取了持續(xù)穩(wěn)固的對(duì)策，另一方面，進(jìn)一步推進(jìn)以技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的高附加值化、差異化產(chǎn)品，確保新的成長(zhǎng)資金。相應(yīng)于政府推進(jìn)的電力自由化的發(fā)電事業(yè)以及向生物質(zhì)精煉領(lǐng)域的發(fā)展，現(xiàn)在，尤其引人關(guān)注的是生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)，這將是造紙產(chǎn)業(yè)新的關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 納米纖維素技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略

近年來(lái)，日本各產(chǎn)業(yè)界納米技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用進(jìn)展顯著。最近納米纖維素 (CNF)引人關(guān)注，并看好造紙行業(yè)的木質(zhì)生物質(zhì)產(chǎn)品的發(fā)展前景。CNF的平均直徑小于20 nm，平均長(zhǎng)度是0.5至數(shù)μm，而造紙使用的木材纖維的直徑為20～30 μm，長(zhǎng)度1～3 mm。

使用高壓微射流和微流化的機(jī)械 (物理)方法和TEMPO氧化等的化學(xué)方法來(lái)進(jìn)行解纖。其產(chǎn)業(yè)規(guī)模、廣泛的商業(yè)化、不損傷微纖維的解纖技術(shù)和低能量高效率的量產(chǎn)技術(shù)是今后面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。

2.2 到2030年，1兆日元的市場(chǎng)前景

CNF的主要特點(diǎn):①質(zhì)量輕，但強(qiáng)度是鐵的5倍;②熱變形小 (玻璃的1/50);③取自植物，減少環(huán)境負(fù)荷;④以木材為原料，資源龐大。此外，由于微細(xì)、比表面積大，可以附加其各種功能。具有優(yōu)異的透明性、氣體阻隔性、黏彈性功能、可生物降解性、可食性、生物相容性等。在重視安全和生態(tài)保障的時(shí)代，它可與高性能、高功能的創(chuàng)新性材料相匹配。

CNF的用途如下:作為復(fù)合材料，其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，可制造汽車零部件和家電產(chǎn)品外殼、建筑材料等;利用氣體阻隔性可制造屏障薄板、薄膜;利用其透明性可制作顯示器和彩色濾光器、有機(jī)EL基板、太陽(yáng)能電池板等;利用耐熱性可制造半導(dǎo)體封裝材料和柔性基板、絕緣材料等;利用黏彈性能，可生產(chǎn)化妝品、藥品、食品、傷口敷料如細(xì)胞培養(yǎng)基材、分離器和過(guò)濾器以及特殊功能紙張等。CNF產(chǎn)品可以在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用，希望成為未來(lái)市場(chǎng)上的革命性材料。除了關(guān)注新材料的研究開(kāi)發(fā)取得重大進(jìn)展以外，政府的政策也是一個(gè)重要因素。

不久前，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省造紙產(chǎn)業(yè)可持續(xù)增長(zhǎng)發(fā)展報(bào)告表示“造紙產(chǎn)業(yè)的理想藍(lán)圖——高度生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造戰(zhàn)略”。其中，有前途的技術(shù)之一就是CNF，2030年的市場(chǎng)目標(biāo)設(shè)定為1兆日元，另外，2014年6月成立了產(chǎn)總研 (獨(dú)立行政法人·產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所)財(cái)團(tuán)的CNF技術(shù)論壇。

2.3 產(chǎn)學(xué)交流活動(dòng)活躍

論壇名稱叫CNF，這是包含CNF晶體 (數(shù)控CNC)在內(nèi)的總稱。是“酸加水分解處理和機(jī)械解纖處理的聯(lián)合處理得到的納米級(jí)的紡錘形物質(zhì)”，這些CNF的制造法和用途等的研究開(kāi)發(fā)在世界很多國(guó)家相繼展開(kāi)。日本、美國(guó)、加拿大、芬蘭、瑞典、挪威等國(guó)的開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)接近白熱化。國(guó)際上關(guān)于CNF的評(píng)價(jià)方法還沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，ISO的術(shù)語(yǔ)定義也剛剛開(kāi)始。日本在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化方面積極參與組織，以自己的研究開(kāi)發(fā)為背景，向國(guó)際性的研究開(kāi)發(fā)組織提出合理有效的方向性建議，為此，日本國(guó)內(nèi)的企業(yè)和研究者成為論壇的創(chuàng)始人。

論壇成立后，企業(yè)、大學(xué)、研究所承擔(dān)了CNF的實(shí)用化研究工作，還有，在造紙廠、化學(xué)制造廠等供給方和信息家電、汽車、化妝品等需求方之間做到信息共享，合作研究開(kāi)發(fā)。CNF的實(shí)用化、商業(yè)化是產(chǎn)學(xué)研共同參加的開(kāi)放式創(chuàng)新研究，與少數(shù)、單獨(dú)的企業(yè)封閉創(chuàng)新有本質(zhì)的區(qū)別。也就是說(shuō)，論壇成立，通過(guò)開(kāi)放式創(chuàng)新研究，推進(jìn)低成本技術(shù)的成套設(shè)備制造商，生產(chǎn)高功能、高附加值產(chǎn)品。

2.4 進(jìn)入商業(yè)化階段的主要造紙公司的CNF技術(shù)

CNF論壇的建立，標(biāo)志著在日本國(guó)內(nèi)造紙公司中，CNF從研究開(kāi)發(fā)進(jìn)入到實(shí)用化階段。現(xiàn)在，主要的造紙公司是和大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)共同研究，推進(jìn)CNF技術(shù)向商業(yè)化、實(shí)用化發(fā)展，以下是主要大型造紙公司的情況。

(1)王子控股公司

與三菱化學(xué)共同研究，其CNF的透明連續(xù)薄膜取得成功。2013年3月，王子控股公司的東云研究中心提供連續(xù)薄膜化設(shè)備樣品。以前的抄紙機(jī)CNF的薄膜化非常困難。開(kāi)發(fā)了化學(xué)處理技術(shù)和造紙技術(shù)相融合的薄膜加工技術(shù)，這一創(chuàng)新的制造技術(shù)，在世界上首次成功采用透明連續(xù)薄膜化技術(shù)生產(chǎn)出了約4 nm的超細(xì)CNF。該透明薄膜像輕的紙一樣可折。期待在不遠(yuǎn)的將來(lái)能夠應(yīng)用于大型顯示器和太陽(yáng)能電池等方面，另外，有望應(yīng)用于多孔板和樹(shù)脂復(fù)合化的膠卷的制造，期待有更廣泛的用途。

(2)日本制紙公司

2013年11月，在巖國(guó)工廠，CNF的實(shí)際生產(chǎn)設(shè)備投入使用，該設(shè)備的特征是紙漿化學(xué)預(yù)處理解纖，年產(chǎn)30 t以上。這是日本國(guó)內(nèi)首次通過(guò)化學(xué)處理生產(chǎn)CNF的設(shè)備。設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)使CNF供應(yīng)成為可能，也因此加速了CNF的用途開(kāi)發(fā)。包括提高樹(shù)脂強(qiáng)度的加固材料，可作為提高食品、化妝品、藥品等液體黏度的增稠劑及高氣體阻隔性的包裝材料等。

(3)其他

中越漿廠自2013年3月開(kāi)始銷售CNF的樣品，大王造紙同年12月開(kāi)始提供CNF樣品，并著手開(kāi)展實(shí)用化。另外，造紙化學(xué)品廠商星光PMC的一家工廠研究開(kāi)發(fā)變性CNF制造設(shè)備，并從2014年4月開(kāi)始提供樣品。同樣，2014年3月，第一工業(yè)制藥公司的纖維素應(yīng)用技術(shù)及CNF晶體技術(shù)均安裝了設(shè)備。

日本造紙工業(yè)有多年的木材利用技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的CNF技術(shù)，具有較高的水平，在日本國(guó)內(nèi)紙和紙板生產(chǎn)成熟化進(jìn)程中，從CNF的商業(yè)化可以看出日本生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步加強(qiáng)和進(jìn)步。

3 造紙產(chǎn)業(yè)支撐機(jī)械、材料、化學(xué)品制造商

日本造紙公司紙和紙板事業(yè)，為了適應(yīng)時(shí)代的變化，正在積極開(kāi)拓新業(yè)務(wù)。下面簡(jiǎn)單介紹一下造紙公司今后的事業(yè)開(kāi)展中不可或缺的日本的主要機(jī)械、材料、化學(xué)品制造商的情況。

●川之江造機(jī)株式會(huì)社

川之江造紙機(jī)械 (嘉興)有限公司

公司主要生產(chǎn)BF衛(wèi)生紙機(jī)、紙加工機(jī)械等，可生產(chǎn)車速600～1500 m/min的各種型號(hào)的衛(wèi)生紙機(jī)。抄紙系統(tǒng)采用最新技術(shù)，公司生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備質(zhì)量好、效率高、運(yùn)行成本低，已為中國(guó)生活用紙行業(yè)提供多臺(tái)成套設(shè)備，擁有豐富的業(yè)績(jī)。

●小林制作所

公司于2004年與中國(guó)臺(tái)灣裕力機(jī)械合資在江蘇省無(wú)錫市成立了無(wú)錫裕力機(jī)械有限公司。小林制作所的紙板機(jī)在世界占有重要地位，生產(chǎn)的系列高速SF成形器，適于生產(chǎn)白紙板、特種紙板、瓦楞原紙、石膏板等。輔助設(shè)備有紙機(jī)橫幅分布控制裝置及空氣引紙裝置等。

●大善株式會(huì)社

公司主要產(chǎn)品為高效立式洗漿機(jī)“Zekoo”，適于高灰分 (涂布紙)印刷廢紙的脫墨和灰分的去除，洗滌水用量少;而且立式占地小，無(wú)需選擇設(shè)備場(chǎng)所;適于非木材制漿系統(tǒng)，化學(xué)藥品用量少，廢水負(fù)荷銳減。

●佐野機(jī)械株式會(huì)社

公司產(chǎn)品主要有:①保證機(jī)器設(shè)備高速穩(wěn)定運(yùn)行的 (專利)新型檢出器及自動(dòng)校正裝置:②各種機(jī)械設(shè)計(jì)制作、造紙機(jī)械、瓦楞紙加工機(jī)等。

●KANSEN EXPANDER IND.CO.，LTD.

中國(guó)合作伙伴 紹興東園機(jī)械有限公司

公司主要生產(chǎn)各種舒展輥、輥用特氟綸軟管、染色整理機(jī)及造紙和染色業(yè)所需各種輔助設(shè)備。

●明答克商貿(mào) (上海)有限公司 (Maintech Co.，Ltd.)

紙機(jī)干燥部和濕部的污染日益成為生產(chǎn)常見(jiàn)問(wèn)題和產(chǎn)品質(zhì)量下降的主要原因，公司針對(duì)這些問(wèn)題提出了噴藥設(shè)備、化學(xué)藥品、適用方法等三方面綜合技術(shù)的解決方案。其中干燥部的污染防治技術(shù)被日本國(guó)內(nèi)95%以上的客戶采用。中國(guó)、韓國(guó)、印度尼西亞等國(guó)家也有很多采用該成果，受到業(yè)界好評(píng)。

●日本FILCON(輝爾康)株式會(huì)社

公司成立于1916年，主要生產(chǎn)造紙用網(wǎng)。其產(chǎn)品除在日本有較高的市場(chǎng)占有率，還供應(yīng)亞洲市場(chǎng)，如APP紙業(yè)等。企業(yè)通過(guò)了ISO9001、ISO14001質(zhì)量體系認(rèn)證。近年開(kāi)發(fā)了3.5層織網(wǎng)“LTT-9FE”及經(jīng)線作為連接線的3層織網(wǎng)“SAKURA”，受到國(guó)內(nèi)外的關(guān)注。此外，還生產(chǎn)運(yùn)輸帶、過(guò)濾用濾布、水處理器及應(yīng)用蝕刻技術(shù)的電子部件。

●歐姆龍株式會(huì)社 (OMRON Corporation)

公司于1965年開(kāi)發(fā)了紙病檢測(cè)系統(tǒng)，至今以造紙公司為中心，已有2500臺(tái)以上的銷售實(shí)績(jī)。

另外，歐姆龍公司憑借高度的技術(shù)力量與豐富的經(jīng)驗(yàn)，在日本造紙界獲得了極高的評(píng)價(jià)，曾經(jīng)3次獲得了造紙界中最具權(quán)威的“佐佐木獎(jiǎng)”。中國(guó)獨(dú)家代理商為協(xié)力電機(jī) (上海)有限公司。

歐姆龍公司的主要制造和銷售項(xiàng)目有:

①紙病檢測(cè)系統(tǒng) (Web lnspection System＜NASPFXC/SUPER NASP-λ ＞)。

②紙漿用塵埃檢測(cè)系統(tǒng) (Dirt Counter＜ASP D400P＞)。

③紙板用切斷分選系統(tǒng) (Cutter Sorter Control System＜ASP-C5000＞)。

④卷紙機(jī)工作支援裝置、缺陷類別判斷裝置等缺陷檢測(cè)裝置及各種外圍設(shè)備。

⑤紙病檢測(cè)系統(tǒng)的保養(yǎng)和維修。

●哈利瑪化成集團(tuán)株式會(huì)社

主要生產(chǎn)高性能的PAM干強(qiáng)劑、高效低泡乳液松香施膠劑、干增強(qiáng)劑、表面施膠劑、濕強(qiáng)劑、柔軟劑、剝離劑等多種造紙專用化學(xué)品。

哈利瑪化成集團(tuán)主要由以下子公司組成:杭州杭化哈利瑪化工有限公司、東莞市杭化哈利瑪造紙化學(xué)品有限公司、美國(guó)Plasmine Technology，Inc.