竹漿粕及其纖維生產(chǎn)應(yīng)用展望

李繼鋒

(1.河南省紡織行業(yè)協(xié)會， 河南 鄭州 450007； 2.河南省紡織工業(yè)總公司， 河南 鄭州 450007；3.河南省紡織工程學(xué)會， 河南 鄭州 450007)

近幾年，黏膠纖維和萊賽爾纖維的產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，對溶解漿的需求也日益增加。但是由于國內(nèi)木漿溶解漿粕產(chǎn)能受限，生產(chǎn)成本高，且林木資源匱乏，我國木漿溶解漿粕的供應(yīng)受到了嚴(yán)重的影響。鑒于此，我國應(yīng)做好溶解漿粕供應(yīng)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，并大力發(fā)展竹漿粕等替代資源，從而促進(jìn)人造纖維素纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，規(guī)避產(chǎn)業(yè)風(fēng)險，保證產(chǎn)業(yè)安全。

1 溶解漿粕應(yīng)用現(xiàn)狀

植物纖維素是制造纖維素漿粕的原料，而纖維素漿粕中的溶解漿是生產(chǎn)再生纖維素纖維的原料。植物纖維素原料主要有棉短絨、木材纖維素及禾本科植物纖維素三大類，其中木材纖維素又分為針葉木和闊葉木兩類，禾本科植物纖維素包括多年生的竹、蘆葦及一年生的麥稈、甘蔗渣等。纖維素漿粕中的溶解漿粕，主要用來生產(chǎn)包含黏膠纖維、萊賽爾纖維、醋酸纖維、銅氨纖維等的人造纖維。

現(xiàn)階段，棉花和黏膠纖維是纖維素纖維應(yīng)用的主體。截止到2019年，黏膠纖維全球產(chǎn)量約為720萬噸[1]。由于生產(chǎn)纖維素纖維的工藝和技術(shù)不斷改善，生產(chǎn)過程中的排放不斷降低，終端產(chǎn)品大都可以自然降解，與聚酯等合成纖維相比，纖維素纖維屬于環(huán)境友好型產(chǎn)品。從發(fā)展趨勢和環(huán)保理念來看，應(yīng)加大纖維素纖維產(chǎn)品的供給，逐步降低不易自然降解的合成纖維的消費量，實現(xiàn)行業(yè)綠色發(fā)展。

黏膠短纖是應(yīng)用溶解漿粕規(guī)模最大的人造纖維素纖維。萊賽爾維由于其生產(chǎn)過程綠色環(huán)保，近些年來發(fā)展迅速。這兩種人造纖維素纖維生產(chǎn)中用的主要原材料是漿粕，漿粕的成本占生產(chǎn)成本的60%。黏膠纖維生產(chǎn)用漿粕以棉漿粕和木質(zhì)溶解漿粕為主，由于棉漿粕生產(chǎn)污染嚴(yán)重，且供給容易受到棉花產(chǎn)量和價格的限制，因此木質(zhì)溶解漿粕及其他漿粕消費量比重不斷增加。同時，伴隨著人造纖維素纖維的產(chǎn)量逐年增加，溶解漿粕的用量也逐年同比增加。

2 竹漿粕纖維發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 竹漿粕黏膠纖維生產(chǎn)現(xiàn)狀

由于竹漿粕纖維具有導(dǎo)濕、抑菌、除臭等特點，國內(nèi)人造纖維素纖維生產(chǎn)工廠利用其特點，開發(fā)出系列竹漿粕纖維素纖維。纖維下游以針織服裝、巾被襪類產(chǎn)品為主。據(jù)統(tǒng)計，近幾年以竹漿粕為原料的黏膠纖維產(chǎn)量規(guī)模穩(wěn)定在5萬噸左右。

2.2 竹漿粕萊賽爾纖維生產(chǎn)現(xiàn)狀

截止2021年，國內(nèi)萊賽爾纖維的產(chǎn)能已經(jīng)接近30萬噸，“十四五”期間，規(guī)劃和在建產(chǎn)能接近300萬噸。竹漿粕萊賽爾纖維的生產(chǎn)已有很長時間，前期研究局限在試驗和定制方面。鑒于竹漿粕的特性，在一些高技術(shù)纖維領(lǐng)域，竹漿粕纖維素纖維受到特別的青睞。國內(nèi)部分萊賽爾纖維生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了竹漿粕萊賽爾纖維的量產(chǎn)，但是部分產(chǎn)品竹節(jié)疵點率較高。隨著竹漿粕的成分和質(zhì)量指標(biāo)不斷完善，以及生產(chǎn)工藝設(shè)備的不斷改進(jìn)，業(yè)界期待實現(xiàn)竹漿粕萊賽爾纖維的規(guī)?；a(chǎn)。如果竹漿溶解漿纖維生產(chǎn)成本相對于進(jìn)口溶解漿粕具有一定優(yōu)勢，其生產(chǎn)和規(guī)?；瘧?yīng)用將會得到加速。

2.3 竹漿粕黏膠工藝和萊賽爾工藝的特征

2021年，我國黏膠纖維產(chǎn)量387萬噸，為世界第一，占世界總產(chǎn)量的60%以上。由于黏膠法生產(chǎn)工藝流程長，“三廢”污染嚴(yán)重，因此，西方國家已大幅度降低黏膠纖維的生產(chǎn)。隨著我國綠色環(huán)保理念的推廣，采用新的無污染的生產(chǎn)工藝來替代黏膠工藝，將是今后再生纖維素纖維的發(fā)展趨勢。萊賽爾纖維工藝生產(chǎn)再生竹纖維素纖維，不僅工藝流程短，幾乎無“三廢”污染[2]，生產(chǎn)的再生竹纖維性能較黏膠工藝更加優(yōu)越，而且解決了纖維素纖維的發(fā)展與原料供應(yīng)緊張的矛盾，拓寬了我國特色竹子資源在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，現(xiàn)階段我國采用萊賽爾工藝生產(chǎn)再生竹纖維素纖維，竹子溶解漿粕產(chǎn)品的各項指標(biāo)達(dá)到了纖維生產(chǎn)的要求，規(guī)模達(dá)標(biāo)后，可以大幅降低我國溶解漿粕的對外依存度。

3 竹漿粕纖維的原料結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢

3.1 國內(nèi)漿粕資源的生產(chǎn)及其局限性

2019年全球溶解漿粕產(chǎn)量約為750萬噸，其中我國溶解漿粕產(chǎn)量約為158萬噸(包括棉溶解漿粕與木溶解漿粕等)，國外溶解漿粕產(chǎn)量約為592萬噸；與2018年全球707萬噸產(chǎn)量相比，2019年中國同比增長6.1%。2019年中國溶解漿粕總表觀消費量約468萬噸，同比增長6.8%；2020年受疫情影響，消費量相對降低，約為437萬噸；2021年消費量呈現(xiàn)持續(xù)降低態(tài)勢。

我國溶解漿粕對外依存度日益加大。如圖1所示，中國溶解漿粕進(jìn)口數(shù)量從2014年的209萬噸增長至2020年的325.6萬噸。同期，國內(nèi)溶解漿粕的產(chǎn)量連續(xù)3年保持160萬噸左右，由于疫情導(dǎo)致階段性需求減少，2020年下降至112萬噸。如圖2所示，隨著國內(nèi)纖維素纖維產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，中國溶解漿粕進(jìn)口依賴度也不斷提高，2019年超過65%，2020年達(dá)到74%以上，2021年，由于進(jìn)口價格大幅攀升，國內(nèi)漿粕廠開工積極性提升，盡管受到疫情影響，但進(jìn)口數(shù)量還是高達(dá)345萬噸，對外依存度更是達(dá)到了85%以上。對我國來說產(chǎn)業(yè)安全是一個需要關(guān)注的問題。

圖2 2014-2021中國溶解漿粕表觀消費量和對外依存度Fig. 2 Apparent consumption and external dependence of dissolving pulp in China from 2014 to 2021

3.2 國內(nèi)竹漿粕的生產(chǎn)及其纖維應(yīng)用

現(xiàn)階段，竹漿主要應(yīng)用于造紙領(lǐng)域。我國竹漿造紙主要分布于四川、廣西、貴州、重慶等地區(qū)，四省竹漿產(chǎn)量占全國的80%以上。我國竹漿造紙工藝技術(shù)日趨成熟，竹漿產(chǎn)量呈增長態(tài)勢。數(shù)據(jù)顯示，2019年國內(nèi)竹漿產(chǎn)量209萬噸，預(yù)計2022年達(dá)262萬噸。其中，應(yīng)用于竹漿粕溶解漿的比例僅為2%左右。如果能夠改進(jìn)工藝，圍繞產(chǎn)業(yè)下游定向開發(fā)，相當(dāng)比例的竹漿可以應(yīng)用于溶解漿粕。

在成本比木質(zhì)溶解漿粕有一定優(yōu)勢的情況下，竹漿粕的應(yīng)用潛力將會進(jìn)一步釋放。國內(nèi)黏膠和萊賽爾纖維生產(chǎn)企業(yè)積極研發(fā)，對竹漿粕纖維的生產(chǎn)和應(yīng)用做了很多嘗試。近幾年，萊賽爾纖維體量有大幅增長趨勢，比如奧地利蘭精公司的在建產(chǎn)能達(dá)產(chǎn)后，其萊賽爾纖維總量將有30多萬噸。由于萊賽爾纖維生產(chǎn)過程幾乎無排放，纖維各種指標(biāo)對紡織服裝生產(chǎn)和消費產(chǎn)生諸多紅利，國內(nèi)企業(yè)積極性更高，紛紛加入萊賽爾纖維產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)萊賽爾纖維生產(chǎn)設(shè)備和工藝不斷獲得突破，生產(chǎn)成本也逐漸降低，為大幅度增加產(chǎn)能提供了條件[3]。我國河南、河北、浙江、上海、四川等地纖維素纖維生產(chǎn)企業(yè)和江蘇、浙江、山東、廣東等地終端紡織品企業(yè)，相繼開發(fā)出各類新型竹漿粕纖維及其混紡系列面料和相關(guān)服裝等制品，產(chǎn)品除內(nèi)銷外，還出口歐美日韓等地區(qū)。在產(chǎn)業(yè)用紡織品領(lǐng)域，萊賽爾纖維由于其強(qiáng)力和吸水效果好，也發(fā)揮了優(yōu)異的性能。研究發(fā)現(xiàn)，水刺竹萊賽爾纖維非織造布面膜產(chǎn)品具有良好的吸液能力、保水耐干性、通透性、柔軟性以及優(yōu)異的貼膚效果，尤其是貼膚性優(yōu)于銅氨面膜基布[4]。

3.3 竹漿粕的生產(chǎn)和應(yīng)用

纖維素化學(xué)纖維生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，不斷拉動對溶解漿粕的需求規(guī)模，發(fā)展前景樂觀，但是國產(chǎn)溶解漿粕的產(chǎn)量和質(zhì)量不容樂觀，這就要求我們對國內(nèi)溶解漿粕供需現(xiàn)狀和未來發(fā)展做進(jìn)一步思考，從而做好產(chǎn)業(yè)布局和規(guī)劃。

3.3.1 中國聚酯產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的路徑

上世紀(jì)末本世紀(jì)初，我國紡織產(chǎn)業(yè)原料供給不足，化纖產(chǎn)品尤其是滌綸產(chǎn)品從國外大量進(jìn)口。隨著國產(chǎn)滌綸纖維產(chǎn)量的不斷擴(kuò)容，國際市場又把滌綸前道產(chǎn)品的聚酯切片作為出口的主要方面。隨著國內(nèi)聚酯產(chǎn)能不斷加大，精對聚苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)又成了制約聚酯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，后期聚二甲苯(PX)也逐漸成為了國內(nèi)聚酯產(chǎn)業(yè)高度依賴的對象。隨著石油煉化和煤化工的發(fā)展，聚酯原料的價格大幅降低，中國成為了聚酯纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高地。2020年，國內(nèi)滌綸纖維的產(chǎn)量達(dá)到了4 922.8萬噸。這個過程體現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的邏輯，但在這個過程中我國也交了不少學(xué)費。反思聚酯產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展歷程，溶解漿粕的生產(chǎn)和供應(yīng)發(fā)展應(yīng)該提前布局，主動作為。

3.3.2 棉花產(chǎn)業(yè)和溶解漿粕產(chǎn)業(yè)的邏輯關(guān)系

棉花和溶解漿粕貌似兩個不同的產(chǎn)業(yè)，但兩者之間的邏輯關(guān)系通過黏膠纖維和萊賽爾纖維產(chǎn)業(yè)相互映襯。棉花作為非常重要的紡織原材料，近二十年來市場供需起伏給了我們不少啟示。纖維素化學(xué)纖維在一定程度上可以替換棉花，相對于滌綸等其他合成纖維短纖來說，關(guān)聯(lián)度更高，替代效應(yīng)更好。國內(nèi)纖維素纖維及其上下游產(chǎn)品的進(jìn)口情況如圖3所示。2020年，我國進(jìn)口棉紗約190萬噸，進(jìn)口棉花215.8萬噸[5]。棉花產(chǎn)品，除棉紗后道產(chǎn)品(如棉坯布、棉制服等)外，約有400萬噸進(jìn)口量。黏膠纖維進(jìn)口量很小，進(jìn)口的都是一些特殊品種。受疫情的影響，2020年進(jìn)口黏膠短纖15.1萬噸，而2019年進(jìn)口量為22.8萬噸。現(xiàn)階段，國內(nèi)黏膠纖維產(chǎn)能500萬噸，也就是說現(xiàn)階段中國溶解漿粕理論消費量500多萬噸，其中進(jìn)口300多萬噸。2020年，人造纖維原料進(jìn)口336.4萬噸，其中棉短絨7.3萬噸。

圖3 2016-2021中國纖維素纖維消費情況Fig. 3 Cellulose fiber consumption in China from 2016 to 2021

2021年，我國纖維素纖維總體消費近1 359萬噸，直接進(jìn)口729萬噸。如圖4所示。近年來，進(jìn)口占比逐年增加，2021年達(dá)到了53.6%?，F(xiàn)階段，中國的溶解漿對外依存度已經(jīng)在70%以上，這還不包括國產(chǎn)溶解漿粕使用進(jìn)口木片的情況。以后萊賽爾纖維產(chǎn)能擴(kuò)容增速，對溶解漿粕的需求也將快速增長。因此，合理規(guī)劃發(fā)展溶解漿粕產(chǎn)業(yè)，對國內(nèi)棉花等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有重要意義。

圖4 中國纖維素纖維消費進(jìn)口成分占比Fig. 4 Proportion of imported components of cellulose fiber consumption in China

3.3.3 竹漿粕溶解漿發(fā)展萊賽爾纖維前景廣闊

萊賽爾纖維用溶解漿粕與黏膠纖維用溶解漿粕的指標(biāo)有差異。萊賽爾纖維產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)容，對溶解漿粕的生產(chǎn)和供應(yīng)提出了更高的要求。這就要求在布局萊賽爾纖維產(chǎn)業(yè)的同時，同步跟進(jìn)萊賽爾漿粕的供應(yīng)。相對于我國木漿粕資源比較匱乏的現(xiàn)狀，國內(nèi)有相當(dāng)大的竹漿粕等資源可以開發(fā)利用。雖然各地竹子的品種有差異，種植面積也有波動，但是通過對竹漿粕的相關(guān)試驗和對比，其指標(biāo)大都可以滿足纖維素纖維生產(chǎn)需要。通過規(guī)模化種植和品種選育以及機(jī)械化加工和砍伐，可以大幅降低種植加工成本，對進(jìn)口溶解漿粕形成很好的替代[6-8]。有效利用國內(nèi)豐富的竹資源，完善竹漿粕溶解漿的生產(chǎn)和工藝路線，發(fā)揮我國竹子資源的優(yōu)勢，進(jìn)而帶動萊賽爾纖維的發(fā)展，是未來纖維素纖維的發(fā)展方向。

4 結(jié)語

隨著國家對綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重視，包括黏膠和萊賽爾纖維在內(nèi)的可降解材料的發(fā)展是纖維材料發(fā)展的方向。2020年，我國化學(xué)纖維產(chǎn)量達(dá)到6 025.1萬噸，其中黏膠纖維產(chǎn)量395.5萬噸，規(guī)模比重比較小。5 600多萬噸合成纖維的低降解性以及由此產(chǎn)生的微塑料對環(huán)境的負(fù)面影響日益凸顯，因此人造纖維素纖維的價值需進(jìn)一步彰顯。我國竹子資源豐富，種類繁多，年產(chǎn)量及使用量均居世界首位，有“竹子王國”的美譽。利用綠色生產(chǎn)技術(shù)，充分發(fā)揮竹漿粕的規(guī)模優(yōu)勢，發(fā)展竹漿粕溶解漿及其纖維，在我國森林資源匱乏的國情下，顯得尤為重要。