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再生纖維素膜行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析

2019-09-10 16:36劉振華
中國造紙 2019年11期

劉振華

摘要: 本文介紹了再生纖維素膜行業(yè)的發(fā)展歷史,成形及表面處理技術(shù),全球及我國再生纖維素膜行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢,全球再生纖維素膜主要生產(chǎn)企業(yè)情況;分析了再生纖維素膜行業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞:再生纖維素膜;玻璃紙;溶解漿

中圖分類號:TS761 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A ?DOI:10.11980/j.issn.0254-508X.2019.11.012

Abstract: The development history, forming and surface treatment technologies, current situation and development trend in the world and China, major manufacturers of regenerated cellulose film industry were introduced. The major development challenges of the regenerated cellulose film industry were analyzed.

Key words: regenerated cellulose film; cellophane; dissolved pulp

再生纖維素膜(regenerated cellulose film),又稱玻璃紙(cellophane)、賽璐玢,是一種以棉漿、木漿等天然纖維素為原料,經(jīng)堿化、黃化、成形等特殊工藝加工制得的再生纖維素薄膜。它與一般的紙有所不同,不僅柔韌性好,而且透明度像玻璃一樣,故稱之為“玻璃紙”;主要應(yīng)用于食品包裝、煙草包裝、藥品包裝、化妝品包裝、煙花包裝等領(lǐng)域,屬于低碳環(huán)境友好型包裝材料。

再生纖維素膜作為包裝材料具有優(yōu)異的天然優(yōu)勢,主要特性如下:①在土壤中可被微生物等快速降解,對環(huán)境不造成二次污染,具有卓越的環(huán)保性能;②具有優(yōu)良的抗張強(qiáng)度和伸縮性,不產(chǎn)生靜電,不自吸灰塵,印刷及復(fù)合性能卓越;③耐高溫,在190℃的高溫下不變形,可在食品包裝中與食品一起進(jìn)行高溫消毒[1];④經(jīng)涂布加工后,可具有防潮、防油、不透水、不透氣、可熱封等特性,對油性、堿性和有機(jī)溶劑具有強(qiáng)勁的阻隔性,對物品起到很好的保護(hù)作用;⑤無毒無味、透明性高、光澤度強(qiáng),可被賦予各種顏色;⑥具有普通塑料膜所不可替代的不帶靜電、防塵、扭結(jié)性好、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

再生纖維素系列產(chǎn)品主要作為包裝材料應(yīng)用于終端領(lǐng)域。包裝產(chǎn)業(yè)是與國計(jì)民生密切相關(guān)的服務(wù)型制造業(yè),在國民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展中具有舉足輕重的地位。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民生活水平不斷提高,社會(huì)環(huán)保意識日益增強(qiáng),逐漸減少并淘汰造成“白色污染”的石油基塑料,發(fā)展綠色環(huán)保包裝材已成為必然趨勢。近年來,國家出臺(tái)了一系列產(chǎn)業(yè)政策推動(dòng)了再生纖維素膜行業(yè)的快速發(fā)展。2017年10月,國家郵政局等十部門發(fā)布的《關(guān)于協(xié)同推進(jìn)快遞業(yè)綠色包裝工作的指導(dǎo)意見》中明確提出,“十三五”期間,力爭在重點(diǎn)企業(yè)、重點(diǎn)地區(qū)的快遞業(yè)包裝綠色發(fā)展上取得突破,到2020年,可降解的綠色包裝材料應(yīng)用比例提高到50%,符合標(biāo)準(zhǔn)要求的環(huán)保膠帶使用率將大幅上升,根據(jù)中國膠粘劑和膠粘帶工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)預(yù)計(jì)2020年國內(nèi)膠帶原膜的市場容量達(dá)到150萬t以上。再生纖維素膜作為環(huán)??山到獾陌b材料和膠帶基材未來市場十分廣闊。

1 再生纖維素膜行業(yè)的發(fā)展歷史

1.1 起源階段

1908年,瑞典化學(xué)家雅克·愛得溫·布蘭登伯格(Jecgues Adewen Brandenberger)博士在世界上首次制備出了再生纖維素薄膜,并將其命名為“La Cellophane”(法語,即為“透明的纖維素膜”),中文音譯為“賽璐玢”,行業(yè)俗稱:玻璃紙[2]。這是世界上第一種透明的薄膜包裝材料。1919年,布蘭登伯格制成了世界上第一臺(tái)生產(chǎn)再生纖維素膜的機(jī)械設(shè)備,并于不久后成立了世界上第一家再生纖維素膜公司。

1.2 快速發(fā)展階段

1923年,杜邦公司取得再生纖維素膜生產(chǎn)權(quán),并進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),從此,再生纖維素膜作為包裝材料正式大規(guī)模登上了世界包裝的歷史舞臺(tái)。1927年,杜邦公司發(fā)明了一項(xiàng)新工藝,賦予再生纖維素膜防潮新功能,使再生纖維素膜從簡單的裝飾性材料,變?yōu)榫哂行鹿δ艿陌b材料——世界上第一個(gè)防潮再生纖維素膜誕生了[2],再生纖維素膜也由奢侈品包裝向其他領(lǐng)域擴(kuò)展。在1928—1930年的3年間,其銷量劇增3倍。1938 年,杜邦公司銷售產(chǎn)品的10%為再生纖維素膜,占公司總利潤的25%。至1950年,有多達(dá)5000多種產(chǎn)品使用再生纖維素膜包裝[3]。

1.3 平穩(wěn)發(fā)展階段

20世紀(jì)60年代后期以來,隨著發(fā)達(dá)國家環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格,污染治理費(fèi)用不斷增加,再加上生產(chǎn)成本相對較高,導(dǎo)致產(chǎn)品競爭力下降。采用傳統(tǒng)再生纖維素膜生產(chǎn)工藝的企業(yè)在歐、美、日等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)逐漸減少,逐步向環(huán)保要求和制造成本較低的發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移,且主要集中在亞洲國家。20世紀(jì)70年代,中國廢氣和廢水排放沒有嚴(yán)格規(guī)定,先后建成了規(guī)模不等的再生纖維素膜廠近20家。

1.4 低迷發(fā)展階段

20世紀(jì)70年代以來,在某些應(yīng)用領(lǐng)域,如魚竿制作所需定型用再生纖維素膜、香煙金拉線用再生纖維素膜,麻將外包裝用再生纖維素膜等,受到成本更低的PET、BOPP塑料薄膜的強(qiáng)烈沖擊,全球范圍內(nèi)多家再生纖維素膜工廠關(guān)閉,產(chǎn)量規(guī)模不斷下降[4]。

1.5 穩(wěn)步增長發(fā)展階段

進(jìn)入21世紀(jì)以來,塑料薄膜帶來的“白色污染”問題愈發(fā)嚴(yán)重,世界各國紛紛制定禁塑減塑法規(guī),為再生纖維素膜行業(yè)的發(fā)展提供了新的契機(jī)。再生纖維素膜的某些特性(如環(huán)保可降解性、高光澤、無靜電等)無法被其他材料替代;伴隨生產(chǎn)過程中廢氣[5]、廢水[6]處理技術(shù)日益成熟;隨著市場多樣化需求和再生纖維素膜生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步,再生纖維素膜產(chǎn)品種類越來越豐富,已被應(yīng)用于電池隔膜、膠帶等行業(yè);以上諸多因素使再生纖維素膜行業(yè)重新步入了穩(wěn)定發(fā)展階段。目前,各科研院所和企業(yè)正在積極研發(fā)新型環(huán)保的生產(chǎn)、涂布技術(shù)及再生纖維素膜在紙膜復(fù)合包裝、農(nóng)業(yè)地膜等領(lǐng)域的應(yīng)用[7],為行業(yè)的健康發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2 再生纖維素膜的技術(shù)發(fā)展

2.1 再生纖維素膜技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

黏膠法生產(chǎn)再生纖維素膜技術(shù)在19世紀(jì)末20年代初起源于歐美,目前國內(nèi)外再生纖維素膜制造基本都采用黏膠法制備[8]。黏膠法是以棉漿、木漿等天然纖維素為原料,經(jīng)堿化、黃化、成形等特殊工藝處理制得再生纖維素膜。生產(chǎn)周期近40 h,因生產(chǎn)過程有硫化氫等廢氣產(chǎn)生[8],需輔助廢氣回收裝置。

2.1.1 再生纖維素膜成形技術(shù)

(1)原材料

目前,國內(nèi)外均以纖維素含量較高的溶解木漿為再生纖維素膜的主要生產(chǎn)原材料,雖然成本較高,但普通木漿受制于纖維素含量相對較低,半纖維素、木素等雜質(zhì)含量相對較高,易造成黏膠制備困難的問題,難以產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

(2)黏膠法制備技術(shù)

國際先進(jìn)的黏膠法工藝從投料到完成全部自動(dòng)化控制,制膠質(zhì)量穩(wěn)定,生產(chǎn)效率高,再生纖維素膜后續(xù)成形質(zhì)量優(yōu)良。國內(nèi)目前制膠水平較國外略有落后,制備過程自動(dòng)化程度低,易出現(xiàn)制膠質(zhì)量問題,影響再生纖維素膜的成形。再生纖維素黏膠法制備成形工藝見圖1。山東恒聯(lián)新材料股份有限公司(以下簡稱山東恒聯(lián)新材料)在原有進(jìn)口設(shè)備的基礎(chǔ)上,經(jīng)過多年的工藝改進(jìn),黏膠制備已實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化生產(chǎn),在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,生產(chǎn)周期縮短至30 h左右,黏膠法制備技術(shù)已經(jīng)接近國際領(lǐng)先水平。

(3)成形技術(shù)

日本二村化學(xué)公司成形設(shè)備精度相對較高,可生產(chǎn)幅寬約3 m的再生纖維素膜,采用烘缸與熱風(fēng)相結(jié)合的干燥方式,膜面干燥均勻,厚度均勻;而國內(nèi)生產(chǎn)線普遍只采用表面熱風(fēng)干燥形式,容易造成膜面干燥不均勻。受噴唇寬度限制,只能做到1.9 m以內(nèi)的幅寬。我國紹興春明天然纖維素有限公司以內(nèi)銷煙花包裝用紙為主,單一品種生產(chǎn)斷紙少、連續(xù)性較好。

2.1.2 再生纖維素膜表面處理技術(shù)

再生纖維素膜最早的表面處理技術(shù)為表面處理抗黏技術(shù)、防潮熱封表面涂布技術(shù),隨著再生纖維素膜功能化包裝性能需求,工藝技術(shù)逐步創(chuàng)新,通過表面改性、著色或黏膠原液內(nèi)添加增滑助劑、顏料等,賦予普通再生纖維素膜不同的顏色、表面滑度等性能。

(1)防潮熱封涂布技術(shù)

防潮熱封再生纖維素膜主要用于食品、藥品的阻隔保鮮、熱封制袋、連續(xù)自動(dòng)包裝等用途,其涂布技術(shù)分為硝化棉涂布和PVDC涂布。1927年,杜邦公司發(fā)明硝化纖維素漆,以甲苯和醋酸乙酯等作為有機(jī)溶劑進(jìn)行涂布,賦予再生纖維素膜一定的防潮和熱封性能,擴(kuò)大了其應(yīng)用和替代領(lǐng)域,大幅度提升了再生纖維素膜在包裝材料領(lǐng)域的市場份額。1938年,德國首先成功開發(fā)了PVDC溶劑型涂料,使涂布再生纖維素膜的阻隔性滿足了包容物保鮮、保香等要求,熱黏合強(qiáng)度進(jìn)一步提高。該項(xiàng)技術(shù)在世界范圍內(nèi)得以推廣。但是溶劑型涂布帶有嚴(yán)重的環(huán)保安全問題,國內(nèi)外一直在尋求環(huán)保涂布工藝,由于受限于再生纖維素膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),一直未有突破。山東恒聯(lián)新材料是我國唯一能夠生產(chǎn)涂布再生纖維素膜的企業(yè),主要產(chǎn)品是PVDC涂布再生纖維素膜。

(2)著色技術(shù)

彩色再生纖維素膜最早由英諾公司和日本二村化學(xué)公司成功開發(fā)。早期的著色技術(shù)為傳統(tǒng)浸染工藝,通過染料高溫浸浴著色,因其產(chǎn)生大量印染廢水,逐步被黏膠內(nèi)添加環(huán)保著色劑和表面涂布技術(shù)代替。英諾公司的著色技術(shù)較為先進(jìn),其表面涂布著色技術(shù)環(huán)保、著色效果優(yōu)良。

國內(nèi)彩色再生纖維素膜的著色技術(shù)以傳統(tǒng)浸染工藝[9]為主,但也有環(huán)保著色劑黏膠內(nèi)添加著色技術(shù)。2010年以來,山東恒聯(lián)新材料通過內(nèi)添加著色技術(shù)陸續(xù)成功開發(fā)多種食品級彩色再生纖維素膜(再生纖維素熏蒸專用膜[10]、高滑度金茶色食品包裝再生纖維素膜),打破了英諾公司對此類產(chǎn)品的壟斷。

(3)增滑技術(shù)

現(xiàn)代自動(dòng)化加工需要一種適合后續(xù)印刷加工的再生纖維素膜,特別具有較高的滑度、良好的印刷復(fù)合性、多色套印刷高準(zhǔn)確性。日本二村化學(xué)在增滑技術(shù)領(lǐng)域處于絕對的領(lǐng)先地位,其生產(chǎn)的此類再生纖維素膜各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良、質(zhì)量穩(wěn)定,在其他公司突破技術(shù)瓶頸之前一直壟斷市場。國內(nèi)增滑技術(shù)起步較晚,山東恒聯(lián)新材料2007年開始研究高滑度再生纖維素膜工藝,2011年,順利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,成為國內(nèi)唯一掌握此項(xiàng)技術(shù)的公司。2016年,更為環(huán)保節(jié)能的二代增滑技術(shù)順利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,該項(xiàng)技術(shù)生產(chǎn)過程零排放、穩(wěn)定性好,技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到甚至超越日本二村化學(xué)增滑技術(shù)。

2.2 再生纖維素膜技術(shù)發(fā)展趨勢

多年來,再生纖維素膜黏膠原液制備及成形、涂覆技術(shù)也在不斷被探索研究,迭代發(fā)展,未來將會(huì)面向綠色環(huán)保、低成本、高效率、高度自動(dòng)化智能化、原材料高適應(yīng)性方向發(fā)展。表面處理技術(shù)也將會(huì)向工藝環(huán)保節(jié)能、多功能化方向發(fā)展。技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步將會(huì)有效降低再生纖維素膜的制造成本,提升其功能性,豐富其應(yīng)用領(lǐng)域,加快廣泛替代塑料膜的進(jìn)程。

2.2.1 再生纖維素膜成形技術(shù)

(1)原材料

溶解漿價(jià)格一直居高不下,增加了再生纖維素膜的生產(chǎn)成本。未來技術(shù)發(fā)展會(huì)提高對原材料的適應(yīng)性,實(shí)現(xiàn)采用非溶解漿制備再生纖維素膜,降低生產(chǎn)成本和溶解漿供應(yīng)緊張的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)纖維素溶解技術(shù)

針對傳統(tǒng)的黏膠原液生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程需廢氣排放處理、生產(chǎn)周期長等技術(shù)現(xiàn)狀,未來技術(shù)會(huì)向著生產(chǎn)過程低污染源排放、短周期生產(chǎn)方向發(fā)展。山東恒聯(lián)新材料與中國科學(xué)院化學(xué)研究所合作開發(fā)了用離子液體直接溶解纖維素生產(chǎn)再生纖維素膜產(chǎn)品的新方法,以擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的離子液體為高效纖維素溶劑,在低于100℃的溶解條件下,短時(shí)間(30 min內(nèi))直接溶解纖維素原料,可得到濃度超過10%的纖維素溶液,通過對溶液進(jìn)行成形加工、水中凝固再生、牽伸、水洗和干燥,得到性能優(yōu)良的再生纖維素膜,溶劑和水回收并循環(huán)使用,具體工藝流程見圖2。此流程工藝過程簡單、生產(chǎn)效率高、工程投資少、能源和化工材料消耗低、生產(chǎn)成本低,整個(gè)生產(chǎn)過程無污染,代表著未來再生纖維素膜制造技術(shù)的發(fā)展方向。生產(chǎn)的再生纖維素膜透明度、透氣性、透水性、強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性等性能較黏膠法有很大提高。該項(xiàng)目現(xiàn)在已完成中試并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段,2018年,山東中科恒聯(lián)生物基材料有限公司(以下簡稱山東中科恒聯(lián))年產(chǎn)3萬t生物基可降解綠色再生纖維素膜項(xiàng)目開工建設(shè),該項(xiàng)目是全世界唯一采用非黏膠法生產(chǎn)制造再生纖維素膜的生產(chǎn)線。

(3)再生纖維素膜制膜技術(shù)

制膜設(shè)備未來會(huì)向著高速、寬幅方向發(fā)展,提高設(shè)備生產(chǎn)效率,以緊跟市場需求。歐、美、日等國家和地區(qū)在設(shè)備設(shè)計(jì)制造和應(yīng)用方面擁有絕對的優(yōu)勢,他們的技術(shù)改進(jìn)也會(huì)帶動(dòng)國內(nèi)制膜設(shè)備的發(fā)展。

2.2.2 再生纖維素膜表面處理技術(shù)

面對市場多樣化需求,再生纖維素膜產(chǎn)品的多樣化、功能化要求也越來越多,再加上環(huán)保政策要求,沿用至今近百年的傳統(tǒng)再生纖維素膜表面涂布技術(shù)急需技術(shù)突破。

(1)環(huán)保多功能涂布技術(shù)

針對傳統(tǒng)溶劑型涂布技術(shù)生產(chǎn)品種少(只有防潮熱封再生纖維素膜)、環(huán)保安全等問題,未來再生纖維素膜涂布技術(shù)將不僅包含防潮熱封涂布,還將覆蓋復(fù)合專用功能膜領(lǐng)域。采用環(huán)保涂料、環(huán)保新型專用涂布設(shè)備、工藝賦予再生纖維素膜防潮熱封、色彩、觸感、啞光、防刮等表面性能,實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的環(huán)境友好型生產(chǎn)。

日本二村化學(xué)有限公司作為綜合實(shí)力國際領(lǐng)先的企業(yè),淋膜熱封半阻隔產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,但在環(huán)保涂料涂布方面僅處于研究階段,未見突破性進(jìn)展。山東恒聯(lián)新材料自2011年圍繞環(huán)境友好型涂布再生纖維素膜進(jìn)行大量工藝技術(shù)研究,2019年上半年獲得突破性進(jìn)展,環(huán)保水性熱封涂布再生纖維素膜、環(huán)保啞光觸感膜涂布再生纖維素膜,已經(jīng)完成中試,進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化實(shí)施階段,技術(shù)水平國際領(lǐng)先,將引領(lǐng)未來再生纖維素膜涂布技術(shù)的發(fā)展。

(2)其他表面處理技術(shù)

未來無論是著色技術(shù)還是增滑工藝,都將撇棄傳統(tǒng)低效率、高污染的工藝技術(shù),將會(huì)面向零排放、黏膠內(nèi)高效添加工藝、環(huán)保表面涂覆工藝、高精準(zhǔn)連鎖自動(dòng)化控制方向發(fā)展。

3 再生纖維素膜行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 全球再生纖維素膜行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2010年至今,得益于良好的市場形勢,再生纖維素膜行業(yè)持續(xù)保持穩(wěn)定增長的態(tài)勢?;趪H國內(nèi)禁塑或限塑法令、法規(guī)持續(xù)發(fā)布實(shí)施,2018年以來行業(yè)發(fā)展增速加快,在亞太地區(qū),不斷有萬噸級以上項(xiàng)目立項(xiàng)甚至開工建設(shè);北美地區(qū)也在穩(wěn)步發(fā)展。

歐洲和北美市場率先尋求綠色環(huán)保包裝材料,以取代造成嚴(yán)重白色污染的石油基塑料包裝材料,而再生纖維素膜是理想的天然環(huán)保包裝材料,越來越受到北美和歐洲市場的關(guān)注。在市場的引導(dǎo)下,再生纖維素膜在傳統(tǒng)包裝應(yīng)用領(lǐng)域用量持續(xù)增長。在新的應(yīng)用領(lǐng)域,各科研院所與企業(yè)研發(fā)中心都在積極開拓,不斷有新產(chǎn)品問世,如包裝膠帶專用再生纖維素膜、適用于片劑單劑量自動(dòng)擺藥機(jī)專用再生纖維素膜等。

全球再生纖維素膜總產(chǎn)量由2010年的4.7萬t增長到2018年的6.39萬t(見表1),亞太和歐洲是再生纖維素膜主要的生產(chǎn)基地,占全球產(chǎn)量的70%左右。這期間的增長主要是傳統(tǒng)包裝領(lǐng)域的需求量增加,另外包含有一部分膠帶用再生纖維素膜和電池隔膜用再生纖維素膜的市場需求。就目前的形式來看,全球再生纖維素膜市場需求增速明顯,在綠色環(huán)保要求和新技術(shù)不斷突破的前提下,未來幾年再生纖維素膜市場規(guī)模將會(huì)不斷擴(kuò)大。

對于傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域,在食品包裝方面,再生纖維素膜綠色環(huán)保、美觀、耐高溫、具有一定的收縮性和透氣性,主要有水果蔬菜保鮮膜、肉類食品專用再生纖維素膜等系列產(chǎn)品。2010—2019年傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域再生纖維素膜用量見表2。2018年食品包裝材料用量為173萬t左右,再生纖維素膜用量占比在1.4%左右,未來會(huì)持續(xù)穩(wěn)定增長。

在醫(yī)藥領(lǐng)域方面,2018年全球醫(yī)藥包裝材料總用量在6萬t以上,再生纖維素膜用量占比在30%以上,僅用于與醫(yī)療用藥給藥終端產(chǎn)業(yè)之一的全自動(dòng)單劑量擺藥機(jī)相配套的專用包裝材料,年需求量就在1萬t以上。

再生纖維素膜透明柔軟,具有較好的機(jī)械強(qiáng)度,防潮、防靜電,是煙花包裝的理想材料,該領(lǐng)域市場十分穩(wěn)定,并持續(xù)增長。

3.2 國內(nèi)再生纖維素膜行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2010年以來,再生纖維素膜市場供不應(yīng)求,現(xiàn)有工廠在不斷提高產(chǎn)能,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2018年,我國再生纖維素膜產(chǎn)量為3.05萬t(見圖3),占全球47.73%市場份額。除滿足國內(nèi)需求外,在高端再生纖維素膜領(lǐng)域國產(chǎn)產(chǎn)品也開始打破歐、美、日的壟斷,在國際市場上占據(jù)了一定的份額。

4 再生纖維素膜行業(yè)發(fā)展趨勢

4.1 全球再生纖維素膜行業(yè)發(fā)展趨勢

再生纖維素膜未來行業(yè)發(fā)展,基于全球市場需求、環(huán)保和生產(chǎn)成本等因素影響,歐、美、日等國家和地區(qū)的產(chǎn)量會(huì)穩(wěn)步增長,亞太地區(qū)再生纖維素膜生產(chǎn)國家,將不斷提高生產(chǎn)工藝水平和治污能力,利用低生產(chǎn)成本優(yōu)勢,快速增長。預(yù)計(jì)2025年,僅傳統(tǒng)包裝用再生纖維素膜市場規(guī)模將達(dá)到8萬t(見表3)以上,同時(shí)在新的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)增加3萬t(見表4)以上的市場需求,這其中包括可降解再生纖維素膜包裝膠帶、復(fù)合專用再生纖維素膜等市場需求產(chǎn)品。

隨著國內(nèi)外禁塑令或限塑令的持續(xù)發(fā)布和實(shí)施,再生纖維素膜的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。在食品、藥品等產(chǎn)品包裝應(yīng)用基礎(chǔ)上,自2018年開始,在高檔化妝品、電子、書籍等紙塑復(fù)合專用膜領(lǐng)域出現(xiàn)采用再生纖維素膜替代不可降解聚酯薄膜的需求。

中國市場已出現(xiàn)強(qiáng)度較高、成本較低的再生纖維素膜產(chǎn)品,并以此開發(fā)出可降解包裝膠帶,同時(shí)為開發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用膜領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ),兩者雖然目前尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)品應(yīng)用,但未來再生纖維素膜的市場應(yīng)用潛力巨大。

總之,全球再生纖維素膜行業(yè)將會(huì)迎來蓬勃發(fā)展期,尤其是亞太地區(qū),針對傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能,例如我國紹興春明天然纖維素膜有限公司(以下簡稱紹興春明)年產(chǎn)1.5萬t天然纖維素膜項(xiàng)目;而新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷有新項(xiàng)目立項(xiàng)、開工,例如我國山東中科恒聯(lián)年產(chǎn)3萬t生物基可降解綠色纖維素膜項(xiàng)目。預(yù)計(jì)到2025年全球再生纖維素膜的總產(chǎn)能將達(dá)到11.59萬t(見表5)。2010—2025年全球再生纖維素膜市場需求量及增長率和銷售額及增長率預(yù)測見圖4和圖5。

4.2 我國再生纖維素膜行業(yè)發(fā)展趨勢

我國對可降解高分子薄膜需求的逐漸增加,需求潛力十分巨大,將為再生纖維素膜帶來巨大的市場機(jī)遇,發(fā)展再生纖維素膜產(chǎn)業(yè)具有非常重要的意義。目前行業(yè)發(fā)展主要是受到技術(shù)限制,而未來在國家重點(diǎn)項(xiàng)目支持下,纖維素膜制造、加工技術(shù)的不斷創(chuàng)新,預(yù)計(jì)我國再生纖維素膜產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長(見圖6、圖7)。

我國是再生纖維素膜行業(yè)產(chǎn)量增速最快的國家,國內(nèi)行業(yè)技術(shù)水平和治污能力不斷提升,國內(nèi)外市場需求旺盛的現(xiàn)狀,促進(jìn)了我國再生纖維素膜行業(yè)的大幅增長,預(yù)計(jì)到2025年,再生纖維素膜在傳統(tǒng)包裝領(lǐng)域市場需求量將達(dá)到2.7萬t左右。傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域各企業(yè)都計(jì)劃擴(kuò)產(chǎn),甚至建設(shè)新項(xiàng)目,以滿足目前的市場需求。

作為再生纖維素膜新應(yīng)用領(lǐng)域的積極開拓者——山東中科恒聯(lián)的年產(chǎn)3萬t生物基可降解綠色再生纖維素膜項(xiàng)目,以離子液體直接溶劑法生產(chǎn)的再生纖維素膜強(qiáng)度高、成本低,以此為基材生產(chǎn)可降解包裝膠帶和開發(fā)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用膜,能夠有效地解決目前再生纖維素膜在這兩個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用瓶頸。另外,針對紙塑復(fù)合專用的再生纖維素膜需求,山東恒聯(lián)新材料上馬了生物基包裝新材料復(fù)合專用再生纖維素膜項(xiàng)目,以再生纖維素膜替代紙塑復(fù)合中的聚酯功能膜。這些新項(xiàng)目以市場為導(dǎo)向,且技術(shù)水平已經(jīng)處于國際先進(jìn)或領(lǐng)先地位,未來將會(huì)有效引領(lǐng)行業(yè)的發(fā)展。

隨著新型綠色環(huán)保涂料和涂布工藝的開發(fā)、投產(chǎn),功能化的再生纖維素膜將能夠替代紙塑復(fù)合包裝材料中的功能聚酯薄膜,實(shí)現(xiàn)包裝材料全部完全可生物降解。預(yù)計(jì)到2025年,復(fù)合專用再生纖維素膜市場需求量達(dá)到1萬t以上。

根據(jù)我國膠粘劑和膠粘帶工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù),自2015年以來,包裝膠帶年均增長率超過8%,預(yù)計(jì)2020年國內(nèi)膠帶原膜的市場容量達(dá)到150萬t以上,隨著技術(shù)的突破,以再生纖維素膜制備而成的膠帶可廣泛替代現(xiàn)有塑料包裝膠帶,市場空間巨大。預(yù)計(jì)至2025年,再生纖維素膜可降解包裝膠帶需求量可達(dá)2萬t以上。

筒狀的再生纖維素膜腸衣主要應(yīng)用于肉食品加工行業(yè),其具有較好的水汽透過性,可使香腸在烹飪過程中,使水汽和調(diào)料很容易地滲透到肉腸中。目前國內(nèi)僅膠原腸衣的年需求量就接近8億m,這對于再生纖維素膜來說,是一個(gè)非常巨大的市場。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用膜受限于纖維素膜降解不可控、易被土壤中微生物分解、降解的技術(shù)瓶頸,目前難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用,但各科研院所、企業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)正在積極尋求技術(shù)突破。

5 再生纖維素膜主要生產(chǎn)企業(yè)概況

日本二村化學(xué)有限公司是世界領(lǐng)先的再生纖維素膜生產(chǎn)商。在收購了Innovia ms 的再生纖維素膜業(yè)務(wù)之后,日本二村化學(xué)有限公司的生產(chǎn)基地遍及全球,包括英國、美國和日本。它擁有全球最大的市場份額,最近一年產(chǎn)量為3.17萬t左右。

山東恒聯(lián)新材料股份有限公司成立于2002年,坐落在馳名中外的世界風(fēng)箏之都——山東省濰坊市,是國內(nèi)規(guī)模最大、實(shí)力最強(qiáng)的再生纖維素膜制造廠商和最大的出口基地,躋身世界再生纖維素膜行業(yè)綜合排名第二位。最近一年產(chǎn)量為1.1萬t。

紹興春明天然纖維素膜有限公司,占地面積11.67萬m2,建筑面積6萬m2。公司生產(chǎn)的再生纖維素膜已達(dá)到歐盟食品接觸材料標(biāo)準(zhǔn),是可生物降解、絕緣、耐高溫、防靜電的純天然環(huán)保新型材料。最近一年產(chǎn)量約0.9萬t。

6 結(jié) 語

再生纖維素膜市場前景廣闊,潛在的需求十分巨大,但也面臨諸多挑戰(zhàn)。首先,再生纖維素膜行業(yè)受限于相對整體規(guī)模較小,在開發(fā)方面缺乏國家和行業(yè)層面的整體規(guī)劃和推進(jìn)機(jī)制;其次,再生纖維素膜雖然在某些領(lǐng)域能夠替代塑料薄膜,緩解白色污染問題,但因其制造成本高,目前產(chǎn)品強(qiáng)度還不及塑料薄膜,限制了其應(yīng)用領(lǐng)域的迅速擴(kuò)展;再次,纖維的溶解工藝、加工過程的環(huán)保問題還有待進(jìn)一步創(chuàng)新,從根本上解決生產(chǎn)過程的環(huán)境問題。希望廣大科技工作者和企業(yè)家能積極應(yīng)對這些挑戰(zhàn),開拓創(chuàng)新,使再生纖維素膜這一綠色環(huán)保產(chǎn)品在更廣的范圍內(nèi)服務(wù)于各行各業(yè),助力社會(huì)經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展。

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