造紙化學(xué)品：創(chuàng)新與發(fā)展

造紙工業(yè)的快速發(fā)展給造紙化學(xué)品行業(yè)帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)空間，如何推進(jìn)現(xiàn)代造紙化學(xué)品的創(chuàng)新？這些創(chuàng)新將如何引領(lǐng)發(fā)展？該文介紹了全球領(lǐng)先的造紙化學(xué)品供應(yīng)商有關(guān)專家的一些觀點(diǎn)。

眾所周知，“需求是發(fā)明的動(dòng)力”，創(chuàng)新或發(fā)明不會(huì)憑空出現(xiàn)，而是由需求所驅(qū)動(dòng)。或許對(duì)于造紙生產(chǎn)商而言，面臨來(lái)自多個(gè)方面的需求壓力是一件幸運(yùn)的事情。終端客戶需要提升產(chǎn)品性能或者需要開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，以滿足日益變化的生活需求；投資商希望控制成本；同時(shí)還面臨著來(lái)自全球環(huán)境的資源可持續(xù)利用壓力，所有這些都要求制漿造紙生產(chǎn)商不斷地調(diào)整、提升和創(chuàng)新。

隨著造紙科學(xué)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ拇罅Πl(fā)展，制漿造紙生產(chǎn)中各種各樣的化學(xué)品能夠滿足來(lái)自各方面的需求，例如，開(kāi)發(fā)新的紙種、賦予紙張新的性能、調(diào)整工藝以適于水循環(huán)和纖維回用，因此我們需要咨詢?cè)旒埢瘜W(xué)品供應(yīng)商的專家，重視造紙化學(xué)品的創(chuàng)新。哪些是推動(dòng)當(dāng)前快速發(fā)展的必要因素？這些創(chuàng)新如何引領(lǐng)未來(lái)？

1 需求驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新

各種各樣的需求是促進(jìn)創(chuàng)新的動(dòng)力，對(duì)提升產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大生產(chǎn)能力、改善可持續(xù)性、降低生產(chǎn)成本和提升自動(dòng)化都發(fā)揮了重要推動(dòng)作用。這些需求之間并不是相互排斥的，而是以一種較為復(fù)雜的方式相互聯(lián)系，因此為了得到最優(yōu)的結(jié)果必須充分考慮這些需求因素間的相互作用。

“例如，大部分以可回收紙為原料的包裝紙生產(chǎn)商都期望在維持產(chǎn)品強(qiáng)度的前提下利用較低質(zhì)量的原料生產(chǎn)更低定量的產(chǎn)品，包裝紙的這一發(fā)展趨勢(shì)會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)能、成本和可持續(xù)性均造成直接的影響?！彼骼硭脊镜暮湛肆κ恐茲{造紙分部北美地區(qū)應(yīng)用業(yè)務(wù)部主管（以下簡(jiǎn)稱“索理思業(yè)務(wù)部主管”）指出，“推動(dòng)造紙工業(yè)水循環(huán)或水封閉循環(huán)利用的另一方面是推進(jìn)創(chuàng)新。減少新鮮水用量，循環(huán)水系統(tǒng)中的污染物會(huì)增加，這會(huì)影響濕部化學(xué)的性能。我們正在開(kāi)發(fā)各種解決方案，以適應(yīng)這種更加復(fù)雜的體系和環(huán)境，使化學(xué)品發(fā)揮最優(yōu)效果。”

凱米拉公司的制漿造紙美洲部業(yè)務(wù)發(fā)展和應(yīng)用開(kāi)發(fā)部主任（以下簡(jiǎn)稱“凱米拉開(kāi)發(fā)部主任”）將這種非互斥的驅(qū)動(dòng)分為2類：一種是基于消費(fèi)者需求，另一種是針對(duì)設(shè)備效率的優(yōu)化。紙種和化學(xué)品的發(fā)展是多方面的，現(xiàn)代造紙生產(chǎn)商重點(diǎn)關(guān)注環(huán)保兼容性、回收紙的再疏解性、可堆肥性和可持續(xù)性。他強(qiáng)調(diào)，“改性纖維素、納米纖維素及其相關(guān)的衍生物推動(dòng)了新型助劑以及與濕部化學(xué)品的相互作用和紙張性能的發(fā)展?！?/p>

凱米拉開(kāi)發(fā)部主任指出“其他的重要推動(dòng)力還包括紙張強(qiáng)度性能和原料成本。生產(chǎn)商為了維持競(jìng)爭(zhēng)力，使用低成本、強(qiáng)度差的纖維原料將是一種趨勢(shì)，這種現(xiàn)象在北美地區(qū)較為突出，尤其是包裝紙生產(chǎn)商，使用的纖維原料本身強(qiáng)度較低，且反應(yīng)性能較差，這對(duì)維持紙機(jī)運(yùn)行性和成品的質(zhì)量將是較大的挑戰(zhàn)?！睂?duì)于印刷書(shū)寫(xiě)紙，降低纖維原料成本對(duì)期望在全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境中提升競(jìng)爭(zhēng)力的北美企業(yè)最為重要，且北美地區(qū)企業(yè)的設(shè)備較其他地區(qū)落后?！澳壳鞍葱栌∷⒑投ㄖ苹a(chǎn)越來(lái)越重要，提高加填量，用更多的填料代替纖維非常必要，同時(shí)需要保證成紙性能（挺度和表面強(qiáng)度）仍能滿足后續(xù)的加工要求和消費(fèi)者的需求。”

“提升紙機(jī)效率，即以最少的成本做最多的事情”，凱米拉開(kāi)發(fā)部主任接著說(shuō)，“這意味著使用較少的纖維、水和能量，其中水的質(zhì)量和用量的管理是關(guān)鍵。從工廠封閉水循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生的問(wèn)題到泡沫成形等新技術(shù)，化學(xué)品供應(yīng)商不斷面臨著為解決這些問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)而提供產(chǎn)品和工藝的挑戰(zhàn)?！?/p>

“使用更少獲取更多”，這是由需要利用有限的資源提升競(jìng)爭(zhēng)力所驅(qū)動(dòng)。“我相信在當(dāng)今全球原料資源缺乏、能源成本不斷增加和監(jiān)管日益加強(qiáng)的環(huán)境下，有效管理資源實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)性是創(chuàng)新的最大驅(qū)動(dòng)力?！卑涂寺景b產(chǎn)品線技術(shù)管理主任（以下簡(jiǎn)稱“貝克曼技術(shù)管理主任”）指出，“我們看到所有的包裝紙生產(chǎn)商都在追求低定量的發(fā)展趨勢(shì)，所以有助于實(shí)現(xiàn)這一新目標(biāo)的創(chuàng)新化學(xué)品將更加受歡迎?？沙掷m(xù)性仍然是較大的推動(dòng)力，因?yàn)榇蟛糠制髽I(yè)認(rèn)識(shí)到可持續(xù)性發(fā)展并非是花費(fèi)更多的資金?！?/p>

由于紙張和包裝產(chǎn)品關(guān)乎生活各方面，甚至難以預(yù)測(cè)社會(huì)和生活方式驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新的發(fā)展趨勢(shì)。ChemTreat公司的制漿造紙利用業(yè)務(wù)部主管（以下簡(jiǎn)稱“ChemTreat業(yè)務(wù)部主管”）指出，“環(huán)境壓力將會(huì)影響日用品所采用的原材料，如Keurig杯要求為可堆肥杯（compostable cup）。目前工作環(huán)境不斷向虛擬環(huán)境轉(zhuǎn)變，這會(huì)導(dǎo)致某些產(chǎn)品需求量的增加或降低。快遞服務(wù)的快速發(fā)展會(huì)影響包裝和運(yùn)輸行業(yè)產(chǎn)品的使用。”

索理思業(yè)務(wù)部主管進(jìn)一步指出，“退休勞動(dòng)力是逐漸影響客戶的另一創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力。工藝知識(shí)和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的缺失將快速推動(dòng)人工智能和自動(dòng)化的使用?！?/p>

2 包裝紙和生活用紙是造紙化學(xué)品創(chuàng)新的最大驅(qū)動(dòng)力

專家認(rèn)為，包裝紙和生活用紙是造紙化學(xué)品創(chuàng)新的最大驅(qū)動(dòng)力。供貨商需要關(guān)注創(chuàng)新以滿足包裝紙和生活用紙較高的需求量。

隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展，包裝公司需要質(zhì)量輕、強(qiáng)度高和持續(xù)性好的包裝產(chǎn)品。凱米拉開(kāi)發(fā)部主任表示，“增強(qiáng)劑、助濾劑、助留劑以及納米化學(xué)助劑的發(fā)展會(huì)促進(jìn)礦物填料或者合成填料替代纖維?！?/p>

他接著說(shuō)，“市場(chǎng)上缺乏成本低、性能高的印刷紙，而且由于品牌所有者的需求以及印刷工作中的重油墨覆蓋率發(fā)展趨勢(shì)，市場(chǎng)對(duì)包裝印刷的質(zhì)量需求也較高?！睂?duì)紙張進(jìn)行表面處理改善超高速噴墨印刷適性可以提供一種解決方法。

隨著生產(chǎn)中回用廢水質(zhì)量的持續(xù)惡化，新型的干強(qiáng)劑也有助于滿足客戶的需求。通過(guò)降低產(chǎn)品定量而不損失產(chǎn)品性能，來(lái)追求生產(chǎn)成本和運(yùn)輸成本的降低也是生產(chǎn)商的需求。索理思業(yè)務(wù)部主管說(shuō)，“這些趨勢(shì)推進(jìn)了新技術(shù)的發(fā)展，需要改善挺度、松厚度和壓縮強(qiáng)度?！?/p>

在生活用紙領(lǐng)域，新的設(shè)備需求、漿料的改變以及終端用戶的需求會(huì)推動(dòng)創(chuàng)新?！澳壳拔覀冋谥铝τ陬I(lǐng)先的起皺和釋放項(xiàng)目”，索理思業(yè)務(wù)部主管指出，“我們成功開(kāi)發(fā)了專門(mén)用于生活用紙的增強(qiáng)劑，在增強(qiáng)的同時(shí)不影響產(chǎn)品的柔軟度。”

巴克曼技術(shù)管理主任強(qiáng)調(diào)綠色化學(xué)是另一個(gè)領(lǐng)先發(fā)展的領(lǐng)域，“我相信未來(lái)化學(xué)品的原料將是更利于環(huán)保的生物原料，酶技術(shù)在造紙工業(yè)仍將繼續(xù)發(fā)展。任何能夠提升纖維利用率、減少水用量和降低能源用量的新技術(shù)都將得到大力發(fā)展?！?/p>

索理思業(yè)務(wù)部主管指出“資源的短缺和工廠對(duì)封閉循環(huán)的需求推動(dòng)了施膠劑和增強(qiáng)劑在復(fù)雜工藝條件下發(fā)揮有效作用的創(chuàng)新發(fā)展。數(shù)字印刷促進(jìn)了表面處理的發(fā)展，以改善施膠性能和印刷適性，取消或部分替代漿內(nèi)處理。這些相同的問(wèn)題，如封閉系統(tǒng)、漿料組成和漿料質(zhì)量的改變以及紙機(jī)車速的增加，也會(huì)推動(dòng)助留和助濾化學(xué)品的發(fā)展創(chuàng)新。”

開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品或者開(kāi)拓新市場(chǎng)將是保持競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。造紙化學(xué)品的創(chuàng)新有助于造紙生產(chǎn)者追求新產(chǎn)品或新市場(chǎng)。

在生活用紙市場(chǎng)領(lǐng)域，人們關(guān)注的性能包括柔軟度、手感和松厚度?；瘜W(xué)品助劑有助于實(shí)現(xiàn)這些性能，例如改善紙張的柔軟度、控制抗張強(qiáng)度，但是這些結(jié)果因人而異。凱米拉開(kāi)發(fā)部主任表示，“手感柔軟度通常有2種測(cè)定方式：主觀表面柔軟度，以手指輕輕滑過(guò)紙張表面時(shí)產(chǎn)生的柔軟感來(lái)描述；松軟度，以紙張?jiān)谑种讣馊啻陼r(shí)的柔軟感描述。凱米拉擁有獨(dú)特的衛(wèi)生紙柔軟度分析儀和紙張表面分析儀以消除主觀帶來(lái)的結(jié)果誤差?！?/p>

現(xiàn)在的消費(fèi)者，尤其是“零零后”年輕消費(fèi)者，認(rèn)識(shí)到紙產(chǎn)品比其他塑料和玻璃產(chǎn)品更“綠色”。索理思業(yè)務(wù)部主管指出，“食品和液體包裝市場(chǎng)可以以此為契機(jī)開(kāi)發(fā)更易于回收利用的紙產(chǎn)品。衛(wèi)生紙市場(chǎng)也面臨類似的發(fā)展機(jī)遇，在改善衛(wèi)生紙產(chǎn)品性能的同時(shí)可以維持或提升衛(wèi)生紙使用后的可分散性。此外，新型的印刷技術(shù)發(fā)展迅速，索理思正在與客戶合作改善紙張的表面性能以更適用這些新技術(shù)。”

利用造紙過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物來(lái)提升性能、降低成本或增加可持續(xù)性是另一種發(fā)展趨勢(shì)。索理思業(yè)務(wù)部主管指出，“例如，可以利用納米纖維素增加紙張強(qiáng)度性能，或利用廢水處理后的污泥作為填料加填到回收紙漿料中?！?/p>

3 生產(chǎn)商如何在創(chuàng)新過(guò)程中規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)？

低利潤(rùn)、高投資的密集型產(chǎn)業(yè)在開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品和工藝時(shí)需要承受較大的金融風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)商如何在創(chuàng)新過(guò)程中規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)？專家們建議最關(guān)鍵的是合作共贏。

“降低風(fēng)險(xiǎn)需要知識(shí)和信息，信息和知識(shí)的共享來(lái)自合作伙伴，雙方都會(huì)在成功合作項(xiàng)目中獲益?！眲P米拉開(kāi)發(fā)部主任指出，“合作關(guān)系可以將幾十年積累的經(jīng)驗(yàn)和技能與前沿的互聯(lián)網(wǎng)方法相結(jié)合?！?/p>

在開(kāi)發(fā)早期與供應(yīng)商合作有助于制漿造紙工廠認(rèn)識(shí)到他們的需求和目標(biāo)；這有利于關(guān)注供應(yīng)商的開(kāi)發(fā)投資，以確保它為合作雙方帶來(lái)利益?！拔覀兣c客戶合作開(kāi)發(fā)，確保我們的關(guān)注重點(diǎn)和目標(biāo)。我們擁有嚴(yán)格的階段流程，新產(chǎn)品必須通過(guò)后才能進(jìn)入工廠進(jìn)行驗(yàn)證。”索理思業(yè)務(wù)部主管表示，“我們擁有世界一流的實(shí)驗(yàn)室條件用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，能夠準(zhǔn)確模擬客戶的造紙生產(chǎn)過(guò)程。這些條件包括造紙和涂布的中試設(shè)備、獨(dú)一無(wú)二的衛(wèi)生紙模擬流程以及檢測(cè)能力?！?/p>

索理思業(yè)務(wù)部主管強(qiáng)調(diào)，專家可以幫助工廠設(shè)計(jì)商業(yè)化試驗(yàn)，以提升實(shí)際生產(chǎn)的成功性，降低風(fēng)險(xiǎn)。與設(shè)備廠商的密切聯(lián)系也至關(guān)重要，以保證合作、降低風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化結(jié)果。

ChemTreat業(yè)務(wù)部主管接著指出，降低總成本是工廠開(kāi)展業(yè)務(wù)公認(rèn)的部分，通過(guò)供貨商和生產(chǎn)商雙方的合作努力為特定的問(wèn)題創(chuàng)造最好的解決方案。

開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品或新工藝，供貨商和工廠之間溝通后，準(zhǔn)備和規(guī)劃是成功評(píng)估或降低風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵，巴克曼技術(shù)管理主任指出，“通過(guò)與所有相關(guān)人員充分溝通，了解他們的期望和顧慮，降低風(fēng)險(xiǎn)。與所有參與人員溝通的目的是規(guī)劃一個(gè)統(tǒng)一的目標(biāo)、戰(zhàn)略和決策策略。這將有助于增加工廠嘗試新型化學(xué)品的信心?！?/p>

4 展望讓人期待，回顧更具指導(dǎo)意義

展望讓人期待，但是回顧更具指導(dǎo)意義，因?yàn)檫@可以讓我們認(rèn)識(shí)到如何才能達(dá)到目標(biāo)。我們向每一位專家都詢問(wèn)了如下的問(wèn)題：“造紙化學(xué)品發(fā)展過(guò)程中最大的突破或者進(jìn)展是什么，足以讓您認(rèn)為如果這一技術(shù)您在10年前被告知，您是不會(huì)相信的?！?/p>

巴克曼技術(shù)管理主任說(shuō)，“我必須說(shuō)是基于酶技術(shù)的纖維改性。造紙工業(yè)中酶產(chǎn)品用量增加，使用這些酶技術(shù)可以改變纖維的特性，滿足紙張質(zhì)量需求或降低生產(chǎn)成本。”

凱米拉開(kāi)發(fā)部主任說(shuō)，“在我從事造紙行業(yè)近30年的職業(yè)生涯中，我見(jiàn)證了2項(xiàng)重大進(jìn)展：堿性抄紙和微生物控制。但是如果僅考慮近10年的發(fā)展情況，微生物控制無(wú)疑是造紙行業(yè)重大的挑戰(zhàn)?；邴u代胺的氧化性殺菌劑，如一氯胺（MCA），為生物膜控制的發(fā)展提供了階段性進(jìn)展。然而，在發(fā)展的同時(shí)也伴隨著問(wèn)題的存在：鹵代胺會(huì)帶來(lái)氣相腐蝕的潛在問(wèn)題。需要新的微生物膜成形測(cè)定方法，此時(shí)誕生了對(duì)初始生物膜成形進(jìn)行測(cè)定的PiBa法?！?/p>

ChemTreat業(yè)務(wù)部主管說(shuō)，“利用智能水管理軟件，例如CTVista+，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制和出具報(bào)告，為供貨商每星期7天24小時(shí)不間斷地實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)，并對(duì)重要的水處理操作作出反應(yīng)。”

索理思業(yè)務(wù)部主管說(shuō)，“在過(guò)去的10年里，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品性能、可持續(xù)性、成本的需求推動(dòng)了相當(dāng)多的創(chuàng)新，包括：（1）紙板箱以10年前我們認(rèn)為的垃圾廢紙為原料生產(chǎn)；（2）在2007年我們不會(huì)想到液體包裝紙板會(huì)有如此低的定量，且產(chǎn)品性能仍能滿足要求；（3）利用完全封閉的白水系統(tǒng)生產(chǎn)高質(zhì)量的衛(wèi)生紙；（4）在不影響最終產(chǎn)品柔軟度的前提下，提升產(chǎn)品干強(qiáng)度；發(fā)展混合成形器紙機(jī)，生產(chǎn)低定量、高性能的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品?！?/p>