成熟市場背景下的日本造紙工業發展前景
——向生物質產業發展的納米纖維素的企業化進程

紙業時代雜志社、科技時代編輯部

編者按:本刊組織的專欄文章，旨在介紹成熟市場背景下的日本造紙工業發展前景，并重點介紹了日本造紙企業向生物質產業發展的納米纖維素的企業化進程，以及日本成形網專業廠商的造紙·紙漿用聚脂成形網，供我國造紙界同行參考、借鑒。

2013年是日本造紙工業真正復蘇的一年。2014年以涂布紙為首的印刷、信息用紙，在網絡和電子書籍普及的背景下未能從低迷狀態中走出來，進口紙繼續增加，成為國內銷量減少的因素。在此背景下，大型造紙公司的中長期發展戰略較受關注，特別是對以木材為原料的充分發揮行業優勢的“生物質產業”寄予很多期待。

本文概括了日本造紙工業的現狀，同時，介紹了各主要造紙公司在“高生物質能源產業”的關鍵技術即纖維素納米纖維的研究發展狀況。

1 經濟活動和造紙產業

1.1 2013年

日本經濟顯出逐漸復蘇的兆頭，發生大地震的2011年的GDP增長率比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量。2011年日本紙和紙板產量是2660.9萬t，是2010年的97.2%，2012年是2595.7萬t，是2011年的97.5%，持續負增長;2013年產量是2624.1萬t，是2012年的101.1%，表現為微弱的增長。與生產量高峰的2000年相比，仍然下跌500萬t以上，電子媒體的普及、人口減少、高齡化以及人們環境意識的提高，節省能源、資源意識的增強都是重要的影響因素。專業人士普遍認為生產規模難以回到高峰期的水平。表1為2009—2013年日本主要經濟指標，表2為2008—2014年日本紙和紙板的種類及產量。

1.2 2014年1—6月

2014年4月日本將消費稅率從5%提高到8%，由于消費激增、經濟復蘇的步伐加速等因素的影響，推動了日本經濟的發展。4月份消費稅率提高以后，其對經濟整體的影響在設想之內，所以期待2014年下半年經濟進一步復蘇。

2014年1—6月紙和紙板產量1335.8萬t，是2013年同期的103.6%，顯示其增加的趨勢 (表2沒有國內銷量)，2013年是1266.6萬t，是2012年同期的101.7%，需求的恢復步伐仍然很艱難。可是，消費稅率上調前 (1—3月)和上調后 (4—6月)相比，1—3月需求量的增加幅度大，4—6月消費稅率上調后減少，導致直接抵消。品種間的供需也有偏差，1—6月紙張產量772.8萬t，是2013年同期的102.8%，國內銷量723.0萬 t，是2013年同期的100.3%，略有增加。紙板的產量563.1萬t，是2013年同期的104.9%，國內銷量543.6萬t，是2013年同期的103.6%，顯示平穩恢復的趨勢。

表1 2009—2013年日本主要經濟指標

現在，受消費稅率提高的影響，印刷用紙和衛生用紙的需求顯現出止跌的苗頭，包裝紙板的需求可以看到明顯回轉的跡象。隨著經濟的穩步恢復可以預測需求會有所提高，也有人指出，不能簡單地根據上述需求結構的變化來判斷形勢是否景氣。

表2 2008—2014年日本紙和紙板的種類及產量 (1000 t，%)

2 向生物質產業發展

日本造紙工業呈現全面復蘇的跡象，源于在日本國內市場成熟的條件下，各制紙公司現有的紙和紙板事業，采取了持續穩固的對策，另一方面，進一步推進以技術和經驗為基礎的高附加值化、差異化產品，確保新的成長資金。相應于政府推進的電力自由化的發電事業以及向生物質精煉領域的發展，現在，尤其引人關注的是生物質產業，這將是造紙產業新的關鍵技術。

2.1 納米纖維素技術的發展戰略

近年來，日本各產業界納米技術的研究開發及其應用進展顯著。最近納米纖維素 (CNF)引人關注，并看好造紙行業的木質生物質產品的發展前景。CNF的平均直徑小于20 nm，平均長度是0.5至數μm，而造紙使用的木材纖維的直徑為20～30 μm，長度1～3 mm。

使用高壓微射流和微流化的機械 (物理)方法和TEMPO氧化等的化學方法來進行解纖。其產業規模、廣泛的商業化、不損傷微纖維的解纖技術和低能量高效率的量產技術是今后面臨的技術挑戰。

2.2 到2030年，1兆日元的市場前景

CNF的主要特點:①質量輕，但強度是鐵的5倍;②熱變形小 (玻璃的1/50);③取自植物，減少環境負荷;④以木材為原料，資源龐大。此外，由于微細、比表面積大，可以附加其各種功能。具有優異的透明性、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。在重視安全和生態保障的時代，它可與高性能、高功能的創新性材料相匹配。

CNF的用途如下:作為復合材料，其質量輕、強度高的特點，可制造汽車零部件和家電產品外殼、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EL基板、太陽能電池板等;利用耐熱性可制造半導體封裝材料和柔性基板、絕緣材料等;利用黏彈性能，可生產化妝品、藥品、食品、傷口敷料如細胞培養基材、分離器和過濾器以及特殊功能紙張等。CNF產品可以在各個領域應用，希望成為未來市場上的革命性材料。除了關注新材料的研究開發取得重大進展以外，政府的政策也是一個重要因素。

不久前，日本經濟產業省造紙產業可持續增長發展報告表示“造紙產業的理想藍圖——高度生物質能源產業創造戰略”。其中，有前途的技術之一就是CNF，2030年的市場目標設定為1兆日元，另外，2014年6月成立了產總研 (獨立行政法人·產業技術綜合研究所)財團的CNF技術論壇。

2.3 產學交流活動活躍

論壇名稱叫CNF，這是包含CNF晶體 (數控CNC)在內的總稱。是“酸加水分解處理和機械解纖處理的聯合處理得到的納米級的紡錘形物質”，這些CNF的制造法和用途等的研究開發在世界很多國家相繼展開。日本、美國、加拿大、芬蘭、瑞典、挪威等國的開發競爭接近白熱化。國際上關于CNF的評價方法還沒有統一標準，ISO的術語定義也剛剛開始。日本在國際標準化規范化方面積極參與組織，以自己的研究開發為背景，向國際性的研究開發組織提出合理有效的方向性建議，為此，日本國內的企業和研究者成為論壇的創始人。

論壇成立后，企業、大學、研究所承擔了CNF的實用化研究工作，還有，在造紙廠、化學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，合作研究開發。CNF的實用化、商業化是產學研共同參加的開放式創新研究，與少數、單獨的企業封閉創新有本質的區別。也就是說，論壇成立，通過開放式創新研究，推進低成本技術的成套設備制造商，生產高功能、高附加值產品。

2.4 進入商業化階段的主要造紙公司的CNF技術

CNF論壇的建立，標志著在日本國內造紙公司中，CNF從研究開發進入到實用化階段。現在，主要的造紙公司是和大學、研究機構共同研究，推進CNF技術向商業化、實用化發展，以下是主要大型造紙公司的情況。

(1)王子控股公司

與三菱化學共同研究，其CNF的透明連續薄膜取得成功。2013年3月，王子控股公司的東云研究中心提供連續薄膜化設備樣品。以前的抄紙機CNF的薄膜化非常困難。開發了化學處理技術和造紙技術相融合的薄膜加工技術，這一創新的制造技術，在世界上首次成功采用透明連續薄膜化技術生產出了約4 nm的超細CNF。該透明薄膜像輕的紙一樣可折。期待在不遠的將來能夠應用于大型顯示器和太陽能電池等方面，另外，有望應用于多孔板和樹脂復合化的膠卷的制造，期待有更廣泛的用途。

(2)日本制紙公司

2013年11月，在巖國工廠，CNF的實際生產設備投入使用，該設備的特征是紙漿化學預處理解纖，年產30 t以上。這是日本國內首次通過化學處理生產CNF的設備。設備運轉使CNF供應成為可能，也因此加速了CNF的用途開發。包括提高樹脂強度的加固材料，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月開始銷售CNF的樣品，大王造紙同年12月開始提供CNF樣品，并著手開展實用化。另外，造紙化學品廠商星光PMC的一家工廠研究開發變性CNF制造設備，并從2014年4月開始提供樣品。同樣，2014年3月，第一工業制藥公司的纖維素應用技術及CNF晶體技術均安裝了設備。

日本造紙工業有多年的木材利用技術和經驗，在此基礎上開發的CNF技術，具有較高的水平，在日本國內紙和紙板生產成熟化進程中，從CNF的商業化可以看出日本生物質能源產業的進一步加強和進步。

3 造紙產業支撐機械、材料、化學品制造商

日本造紙公司紙和紙板事業，為了適應時代的變化，正在積極開拓新業務。下面簡單介紹一下造紙公司今后的事業開展中不可或缺的日本的主要機械、材料、化學品制造商的情況。

●川之江造機株式會社

川之江造紙機械 (嘉興)有限公司

公司主要生產BF衛生紙機、紙加工機械等，可生產車速600～1500 m/min的各種型號的衛生紙機。抄紙系統采用最新技術，公司生產的機械設備質量好、效率高、運行成本低，已為中國生活用紙行業提供多臺成套設備，擁有豐富的業績。

●小林制作所

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

●大善株式會社

公司主要產品為高效立式洗漿機“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，無需選擇設備場所;適于非木材制漿系統，化學藥品用量少，廢水負荷銳減。

●佐野機械株式會社

公司產品主要有:①保證機器設備高速穩定運行的 (專利)新型檢出器及自動校正裝置:②各種機械設計制作、造紙機械、瓦楞紙加工機等。

●KANSEN EXPANDER IND.CO.，LTD.

中國合作伙伴 紹興東園機械有限公司

公司主要生產各種舒展輥、輥用特氟綸軟管、染色整理機及造紙和染色業所需各種輔助設備。

●明答克商貿 (上海)有限公司 (Maintech Co.，Ltd.)

紙機干燥部和濕部的污染日益成為生產常見問題和產品質量下降的主要原因，公司針對這些問題提出了噴藥設備、化學藥品、適用方法等三方面綜合技術的解決方案。其中干燥部的污染防治技術被日本國內95%以上的客戶采用。中國、韓國、印度尼西亞等國家也有很多采用該成果，受到業界好評。

●日本FILCON(輝爾康)株式會社

公司成立于1916年，主要生產造紙用網。其產品除在日本有較高的市場占有率，還供應亞洲市場，如APP紙業等。企業通過了ISO9001、ISO14001質量體系認證。近年開發了3.5層織網“LTT-9FE”及經線作為連接線的3層織網“SAKURA”，受到國內外的關注。此外，還生產運輸帶、過濾用濾布、水處理器及應用蝕刻技術的電子部件。

●歐姆龍株式會社 (OMRON Corporation)

公司于1965年開發了紙病檢測系統，至今以造紙公司為中心，已有2500臺以上的銷售實績。

另外，歐姆龍公司憑借高度的技術力量與豐富的經驗，在日本造紙界獲得了極高的評價，曾經3次獲得了造紙界中最具權威的“佐佐木獎”。中國獨家代理商為協力電機 (上海)有限公司。

歐姆龍公司的主要制造和銷售項目有:

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

②紙漿用塵埃檢測系統 (Dirt Counter＜ASP D400P＞)。

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

④卷紙機工作支援裝置、缺陷類別判斷裝置等缺陷檢測裝置及各種外圍設備。

⑤紙病檢測系統的保養和維修。

●哈利瑪化成集團株式會社

主要生產高性能的PAM干強劑、高效低泡乳液松香施膠劑、干增強劑、表面施膠劑、濕強劑、柔軟劑、剝離劑等多種造紙專用化學品。

哈利瑪化成集團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品有限公司、美國Plasmine Technology，Inc.