成熟市场背景下的日本造纸工业发展前景——向生物质产业发展的纳米纤维素的企业化进程

纸业时代杂志社、科技时代编辑部

编者按:本刊组织的专栏文章，旨在介绍成熟市场背景下的日本造纸工业发展前景，并重点介绍了日本造纸企业向生物质产业发展的纳米纤维素的企业化进程，以及日本成形网专业厂商的造纸·纸浆用聚脂成形网，供我国造纸界同行参考、借鉴。

2013年是日本造纸工业真正复苏的一年。2014年以涂布纸为首的印刷、信息用纸，在网络和电子书籍普及的背景下未能从低迷状态中走出来，进口纸继续增加，成为国内销量减少的因素。在此背景下，大型造纸公司的中长期发展战略较受关注，特别是对以木材为原料的充分发挥行业优势的“生物质产业”寄予很多期待。

本文概括了日本造纸工业的现状，同时，介绍了各主要造纸公司在“高生物质能源产业”的关键技术即纤维素纳米纤维的研究发展状况。

1 经济活动和造纸产业

1.1 2013年

日本经济显出逐渐复苏的兆头，发生大地震的2011年的GDP增长率比2010年减少0.5%，而2012年增加1.4%，2013年增加1.6%。但这并不能反映纸和纸板的产量。2011年日本纸和纸板产量是2660.9万t，是2010年的97.2%，2012年是2595.7万t，是2011年的97.5%，持续负增长;2013年产量是2624.1万t，是2012年的101.1%，表现为微弱的增长。与生产量高峰的2000年相比，仍然下跌500万t以上，电子媒体的普及、人口减少、高龄化以及人们环境意识的提高，节省能源、资源意识的增强都是重要的影响因素。专业人士普遍认为生产规模难以回到高峰期的水平。表1为2009—2013年日本主要经济指标，表2为2008—2014年日本纸和纸板的种类及产量。

1.2 2014年1—6月

2014年4月日本将消费税率从5%提高到8%，由于消费激增、经济复苏的步伐加速等因素的影响，推动了日本经济的发展。4月份消费税率提高以后，其对经济整体的影响在设想之内，所以期待2014年下半年经济进一步复苏。

2014年1—6月纸和纸板产量1335.8万t，是2013年同期的103.6%，显示其增加的趋势 (表2没有国内销量)，2013年是1266.6万t，是2012年同期的101.7%，需求的恢复步伐仍然很艰难。可是，消费税率上调前 (1—3月)和上调后 (4—6月)相比，1—3月需求量的增加幅度大，4—6月消费税率上调后减少，导致直接抵消。品种间的供需也有偏差，1—6月纸张产量772.8万t，是2013年同期的102.8%，国内销量723.0万 t，是2013年同期的100.3%，略有增加。纸板的产量563.1万t，是2013年同期的104.9%，国内销量543.6万t，是2013年同期的103.6%，显示平稳恢复的趋势。

表1 2009—2013年日本主要经济指标

现在，受消费税率提高的影响，印刷用纸和卫生用纸的需求显现出止跌的苗头，包装纸板的需求可以看到明显回转的迹象。随着经济的稳步恢复可以预测需求会有所提高，也有人指出，不能简单地根据上述需求结构的变化来判断形势是否景气。

表2 2008—2014年日本纸和纸板的种类及产量 (1000 t，%)

2 向生物质产业发展

日本造纸工业呈现全面复苏的迹象，源于在日本国内市场成熟的条件下，各制纸公司现有的纸和纸板事业，采取了持续稳固的对策，另一方面，进一步推进以技术和经验为基础的高附加值化、差异化产品，确保新的成长资金。相应于政府推进的电力自由化的发电事业以及向生物质精炼领域的发展，现在，尤其引人关注的是生物质产业，这将是造纸产业新的关键技术。

2.1 纳米纤维素技术的发展战略

近年来，日本各产业界纳米技术的研究开发及其应用进展显著。最近纳米纤维素 (CNF)引人关注，并看好造纸行业的木质生物质产品的发展前景。CNF的平均直径小于20 nm，平均长度是0.5至数μm，而造纸使用的木材纤维的直径为20～30 μm，长度1～3 mm。

使用高压微射流和微流化的机械 (物理)方法和TEMPO氧化等的化学方法来进行解纤。其产业规模、广泛的商业化、不损伤微纤维的解纤技术和低能量高效率的量产技术是今后面临的技术挑战。

2.2 到2030年，1兆日元的市场前景

CNF的主要特点:①质量轻，但强度是铁的5倍;②热变形小 (玻璃的1/50);③取自植物，减少环境负荷;④以木材为原料，资源庞大。此外，由于微细、比表面积大，可以附加其各种功能。具有优异的透明性、气体阻隔性、黏弹性功能、可生物降解性、可食性、生物相容性等。在重视安全和生态保障的时代，它可与高性能、高功能的创新性材料相匹配。

CNF的用途如下:作为复合材料，其质量轻、强度高的特点，可制造汽车零部件和家电产品外壳、建筑材料等;利用气体阻隔性可制造屏障薄板、薄膜;利用其透明性可制作显示器和彩色滤光器、有机EL基板、太阳能电池板等;利用耐热性可制造半导体封装材料和柔性基板、绝缘材料等;利用黏弹性能，可生产化妆品、药品、食品、伤口敷料如细胞培养基材、分离器和过滤器以及特殊功能纸张等。CNF产品可以在各个领域应用，希望成为未来市场上的革命性材料。除了关注新材料的研究开发取得重大进展以外，政府的政策也是一个重要因素。

不久前，日本经济产业省造纸产业可持续增长发展报告表示“造纸产业的理想蓝图——高度生物质能源产业创造战略”。其中，有前途的技术之一就是CNF，2030年的市场目标设定为1兆日元，另外，2014年6月成立了产总研 (独立行政法人·产业技术综合研究所)财团的CNF技术论坛。

2.3 产学交流活动活跃

论坛名称叫CNF，这是包含CNF晶体 (数控CNC)在内的总称。是“酸加水分解处理和机械解纤处理的联合处理得到的纳米级的纺锤形物质”，这些CNF的制造法和用途等的研究开发在世界很多国家相继展开。日本、美国、加拿大、芬兰、瑞典、挪威等国的开发竞争接近白热化。国际上关于CNF的评价方法还没有统一标准，ISO的术语定义也刚刚开始。日本在国际标准化规范化方面积极参与组织，以自己的研究开发为背景，向国际性的研究开发组织提出合理有效的方向性建议，为此，日本国内的企业和研究者成为论坛的创始人。

论坛成立后，企业、大学、研究所承担了CNF的实用化研究工作，还有，在造纸厂、化学制造厂等供给方和信息家电、汽车、化妆品等需求方之间做到信息共享，合作研究开发。CNF的实用化、商业化是产学研共同参加的开放式创新研究，与少数、单独的企业封闭创新有本质的区别。也就是说，论坛成立，通过开放式创新研究，推进低成本技术的成套设备制造商，生产高功能、高附加值产品。

2.4 进入商业化阶段的主要造纸公司的CNF技术

CNF论坛的建立，标志着在日本国内造纸公司中，CNF从研究开发进入到实用化阶段。现在，主要的造纸公司是和大学、研究机构共同研究，推进CNF技术向商业化、实用化发展，以下是主要大型造纸公司的情况。

(1)王子控股公司

与三菱化学共同研究，其CNF的透明连续薄膜取得成功。2013年3月，王子控股公司的东云研究中心提供连续薄膜化设备样品。以前的抄纸机CNF的薄膜化非常困难。开发了化学处理技术和造纸技术相融合的薄膜加工技术，这一创新的制造技术，在世界上首次成功采用透明连续薄膜化技术生产出了约4 nm的超细CNF。该透明薄膜像轻的纸一样可折。期待在不远的将来能够应用于大型显示器和太阳能电池等方面，另外，有望应用于多孔板和树脂复合化的胶卷的制造，期待有更广泛的用途。

(2)日本制纸公司

2013年11月，在岩国工厂，CNF的实际生产设备投入使用，该设备的特征是纸浆化学预处理解纤，年产30 t以上。这是日本国内首次通过化学处理生产CNF的设备。设备运转使CNF供应成为可能，也因此加速了CNF的用途开发。包括提高树脂强度的加固材料，可作为提高食品、化妆品、药品等液体黏度的增稠剂及高气体阻隔性的包装材料等。

(3)其他

中越浆厂自2013年3月开始销售CNF的样品，大王造纸同年12月开始提供CNF样品，并着手开展实用化。另外，造纸化学品厂商星光PMC的一家工厂研究开发变性CNF制造设备，并从2014年4月开始提供样品。同样，2014年3月，第一工业制药公司的纤维素应用技术及CNF晶体技术均安装了设备。

日本造纸工业有多年的木材利用技术和经验，在此基础上开发的CNF技术，具有较高的水平，在日本国内纸和纸板生产成熟化进程中，从CNF的商业化可以看出日本生物质能源产业的进一步加强和进步。

3 造纸产业支撑机械、材料、化学品制造商

日本造纸公司纸和纸板事业，为了适应时代的变化，正在积极开拓新业务。下面简单介绍一下造纸公司今后的事业开展中不可或缺的日本的主要机械、材料、化学品制造商的情况。

●川之江造机株式会社

川之江造纸机械 (嘉兴)有限公司

公司主要生产BF卫生纸机、纸加工机械等，可生产车速600～1500 m/min的各种型号的卫生纸机。抄纸系统采用最新技术，公司生产的机械设备质量好、效率高、运行成本低，已为中国生活用纸行业提供多台成套设备，拥有丰富的业绩。

●小林制作所

公司于2004年与中国台湾裕力机械合资在江苏省无锡市成立了无锡裕力机械有限公司。小林制作所的纸板机在世界占有重要地位，生产的系列高速SF成形器，适于生产白纸板、特种纸板、瓦楞原纸、石膏板等。辅助设备有纸机横幅分布控制装置及空气引纸装置等。

●大善株式会社

公司主要产品为高效立式洗浆机“Zekoo”，适于高灰分 (涂布纸)印刷废纸的脱墨和灰分的去除，洗涤水用量少;而且立式占地小，无需选择设备场所;适于非木材制浆系统，化学药品用量少，废水负荷锐减。

●佐野机械株式会社

公司产品主要有:①保证机器设备高速稳定运行的 (专利)新型检出器及自动校正装置:②各种机械设计制作、造纸机械、瓦楞纸加工机等。

●KANSEN EXPANDER IND.CO.，LTD.

中国合作伙伴 绍兴东园机械有限公司

公司主要生产各种舒展辊、辊用特氟纶软管、染色整理机及造纸和染色业所需各种辅助设备。

●明答克商贸 (上海)有限公司 (Maintech Co.，Ltd.)

纸机干燥部和湿部的污染日益成为生产常见问题和产品质量下降的主要原因，公司针对这些问题提出了喷药设备、化学药品、适用方法等三方面综合技术的解决方案。其中干燥部的污染防治技术被日本国内95%以上的客户采用。中国、韩国、印度尼西亚等国家也有很多采用该成果，受到业界好评。

●日本FILCON(辉尔康)株式会社

公司成立于1916年，主要生产造纸用网。其产品除在日本有较高的市场占有率，还供应亚洲市场，如APP纸业等。企业通过了ISO9001、ISO14001质量体系认证。近年开发了3.5层织网“LTT-9FE”及经线作为连接线的3层织网“SAKURA”，受到国内外的关注。此外，还生产运输带、过滤用滤布、水处理器及应用蚀刻技术的电子部件。

●欧姆龙株式会社 (OMRON Corporation)

公司于1965年开发了纸病检测系统，至今以造纸公司为中心，已有2500台以上的销售实绩。

另外，欧姆龙公司凭借高度的技术力量与丰富的经验，在日本造纸界获得了极高的评价，曾经3次获得了造纸界中最具权威的“佐佐木奖”。中国独家代理商为协力电机 (上海)有限公司。

欧姆龙公司的主要制造和销售项目有:

①纸病检测系统 (Web lnspection System＜NASPFXC/SUPER NASP-λ ＞)。

②纸浆用尘埃检测系统 (Dirt Counter＜ASP D400P＞)。

③纸板用切断分选系统 (Cutter Sorter Control System＜ASP-C5000＞)。

④卷纸机工作支援装置、缺陷类别判断装置等缺陷检测装置及各种外围设备。

⑤纸病检测系统的保养和维修。

●哈利玛化成集团株式会社

主要生产高性能的PAM干强剂、高效低泡乳液松香施胶剂、干增强剂、表面施胶剂、湿强剂、柔软剂、剥离剂等多种造纸专用化学品。

哈利玛化成集团主要由以下子公司组成:杭州杭化哈利玛化工有限公司、东莞市杭化哈利玛造纸化学品有限公司、美国Plasmine Technology，Inc.