從百年發展史看粘膠纖維之未來

文/阜寧澳洋科技有限責任公司 季柳炎

從百年發展史看粘膠纖維之未來

文/阜寧澳洋科技有限責任公司 季柳炎

在112年的歷史中，世界粘膠纖維從起源、發展到衰退然后再發展，經歷過兩次周期循環

粘膠纖維為什么叫粘膠纖維或者人造纖維？為何二戰中粘膠纖維產量在增長，而結束時卻發生了劇減？

國外粘膠纖維為何在1996年后走向衰減？

今天，國外的粘膠纖維狀況如何？下一個熱點區域又在哪里？本文逐一為您解密！

粘膠纖維是最古老的人造纖維品種之一，其被發明僅遲于纖維素硝酸酯纖維。粘膠纖維是以溶解漿或者棉漿為基本原料，經過纖維素磺酸酯溶液紡制而成的再生纖維素纖維。自1905年工業化生產至今已經經歷了112年的歷史，故其是一種歷史悠久，工藝成熟，用途廣泛的化學纖維。根據其結構以及性能的不同，可以分為普通粘膠纖維，高濕模量粘膠纖維，萊賽爾纖維、粘膠簾子線、特種纖維等。

在112年的歷史中，粘膠纖維從起源、發展到衰退然后再發展，經歷過兩次的周期循環。根據產量減半原則劃分周期，我們可以將國外粘膠纖維發展分為兩個大周期：1900-2000年為第一周期，2000年-至今為正在經歷的第二周期。

其中第一周期中，如果站在1945年附近，可以認為一個小周期的結束，但因為當時的產量驟降，主要原因是1944-1945年，二戰戰敗國德國、意大利、日本三個國家的減產所引起，隨后在1946年就開始復產。故從現在的視角看待這兩年的減產，不將1944-1945年獨立當作一個周期，仍將其納入1900-2000年的第一大周期中。

在20世紀70年代也就是第一周期頂峰時國外粘膠纖維產能曾經達到354萬噸，但從1993年以后，尤其是1996年后，國外的粘膠纖維走向衰落，出現了大規模的減產，這標志國外粘膠纖維第一生命周期的終結。2000年以后，如果不是因為中國粘膠纖維產業，尤其是粘膠短纖產業的蓬勃發展給粘膠纖維帶來了第二生命周期，那么粘膠纖維這個工業化品種可能早已淡出我們的視野。（圖1）

本文主要以國外粘膠纖維第一生命周期為研究對象，對國外粘膠纖維的發展歷史和現狀進行了詳細的闡述和分析，進而總結了一些發展過程中的經驗教訓，從而為我國及國外的粘膠纖維產業實現平穩有序，健康合理和可持續的發展提供一些參考。

圖1 1900-2017年國外粘膠纖維產量變化趨勢（萬噸）

1.國外粘膠纖維的起源（1891-1935年）

1891年，美國人Cross、Beavan和Beadle等人在實驗室發現經堿處理后的纖維素能夠與二硫化碳反應，生產纖維素黃原酸酯，它能溶于稀堿液中。由于這種溶液的粘度很大，因此被命名為“粘膠”。粘膠遇酸后，纖維素又重新析出，根據這個原理，在1893年發展成為一種制備化學纖維的方法，這種纖維叫做“粘膠纖維”。到1905年，米勒爾等發明了一種稀硫酸和硫酸鹽組成的凝固浴，實現了粘膠長絲的工業化生產。

粘膠長絲在生頭（始紡）和落絲時產生一定數量的廢絲，人們把其切成與棉纖維長短相近的短纖維，再作為紡織纖維原料，稱其為人造短纖維，或者粘膠短纖維。這種情況下得到的粘膠短纖，無論從產量還是質量上，均不穩定，于是1920年開始，實驗室開始研究直接制造粘膠短纖的系統試驗。至1933年附近，終于有粘膠短纖維產品面市。從此，粘膠短纖維工廠不斷在世界各地涌現。

1900-1935年，處于起步階段的粘膠纖維就開始了差異化發展。這段時間內，涌現出的品種除了我們現在還能廣泛使用的粘膠長絲與粘膠短纖外，還有大家熟悉的“銅氨纖維”、“蛋白質纖維”等。

此后，盡管粘膠纖維的生產工藝不斷被改進，甚至出現了變革，但是“粘膠纖維”作為人造纖維工業化生產較早的纖維之一，其名字一直被延續保留至今。由于尼龍66（合成纖維）在1939年才被杜邦公司工業化生產，合成纖維這一名詞才被使用，所以“粘膠纖維”在其被發明后的35年間一直被稱作“人造纖維”，并且延續至今。這也是如今很多人在問“人造絲”（粘膠長絲）、“人造棉”（粘膠短纖）為何單指“粘膠纖維”的原因。

英國Courtaulds公司在粘膠纖維發展史上具有舉足輕重的地位，Courtaulds公司創建于1794年，1905年前，主要以面料和服裝作為主產業。其從1905年8月開始生產粘膠纖維后，粘膠纖維也變成了其支柱產業之一。其先后在英國（Courtaulds公司）、美國（A.V.C 1909-1941）、德國（前西德）、法國、意大利等國家建廠或參股投資粘膠纖維，一直至20世紀70年代，Courtaulds公司及其粘膠纖維項目均處于蓬勃發展時期。（表1）

2.國外粘膠纖維的發展時期（1935-1945年）

在1935-1945年這段時間內，粘膠纖維主要經歷了粘膠長絲與短纖規模化生產，人造纖維的出現，客觀上解決了當時棉型、毛型等天然纖維供應不足的現狀。眾所周知，1939-1945年二次世界大戰時期，如果單純的依靠天然纖維來解決當時的紡織品與服裝的需求基本不可能，同時，由于合成纖維在這一時期還處于實驗室研發階段，粘膠纖維被世界各國廣泛生產，以解決市場對于紡服需求的問題。所以，戰爭期間，粘膠纖維并沒有因為戰爭而產能減少，反而因為戰爭對農業生產的破壞性，拓寬了市場空間。至1940年，粘膠纖維產量就已經突破100萬噸，1944-1945年間，德國、意大利、日本等國變成戰敗國，其粘膠纖維工廠生產停擺，故這兩年粘膠纖維的產量出現了驟降。

二戰期間，因為運輸兵源以及武器的需要，汽車工業得到了發展。由于棉花在戰爭期間短缺，棉簾子線的需求量又大，科學家開始研究高強力的粘膠纖維，以替代棉簾子線。1935年粘膠簾子線的被研制并規模化生產，解決了當時蓬勃發展的汽車行業的輪胎簾子線問題。粘膠簾子線以其強力、耐熱性以及對于橡膠的附著力比較好，部分替代了棉簾子線。

3.國外粘膠纖維的輝煌階段（1946-1993年）

二戰結束后，世界各國的工業百廢待興，粘膠纖維在這一階段迎來了其第一周期內的輝煌發展期。這一時期，西歐、東歐、前蘇聯、美國、日本作為粘膠纖維生產主要基地，涌現出一批優秀的粘膠纖維生產企業。 最高峰時，全球生產粘膠纖維曾達到180多家，產能在1973年附近，曾經達到350萬噸之多。（表2）

表1 1905-1990年Courtaulds公司開發的粘膠纖維品種

表2 20世紀70年代主要粘膠纖維（不含中國）生產企業產能

這一階段，粘膠纖維品種不斷被豐富，1950-1970年是粘膠簾子線發展史上全盛時期。從1935年至1950年，經過十五年的技術升級，粘膠簾子線生產工業已經較為成熟，質量完全優于棉簾子線。在西德、法國、前南斯拉夫、前蘇聯等國家基本用粘膠簾子線替代了棉簾子線。但1970年后，因為尼龍工業絲的興起，粘膠簾子線逐漸開始走向衰落。

1962-1970年，人們開始研制高濕模量粘膠短纖維。該纖維除具有高強度、低拉伸度和低膨脹化度外，其主要特定是具有高的濕模量，故稱為高濕模量粘膠纖維。這種纖維主要分為兩類：一類是波里諾西克纖維，另一類是變化型高濕模量纖維。BISFA（國際人造纖維標準化局）把高濕模量粘膠纖維統稱為Modal纖維。

同期內，為了將粘膠纖維做出毛感，研制了永久卷曲型粘膠短纖維。這種纖維的優點在于具有保暖性及類毛性；缺點在于斷裂強度較低，斷裂伸長率較高，濕模量較低。因此，在較高張力的作用下，卷曲容易消失。為了客服這種缺點，20世紀70年代，又研發出高濕模量永久卷曲粘膠短纖（簡稱HWM卷曲纖維）。HWM卷曲纖維是在HWM纖維和永久卷曲粘膠短纖成型基礎上發展起來的一個新品種。用其制成的織物既有高強度、高模量，又有優良的彈性和良好的手感。

Lyocell纖維是用N-甲基嗎啉氧化物-水這一新型有機溶劑溶解纖維素，進行特殊紡絲得到的一種新型再生纖維素纖維。其是荷蘭Akzo公司、英國Courtaulds公司和奧地利Lenzing公司在20世紀80年代開發的新型纖維素纖維。Lenzing公司的Lyocell注冊商標為“Tencel”，這也是我們將Lyocell纖維稱為“天絲”的原因。

1976年，荷蘭的Akzo公司與Enka公司率先研究生產出Lyocell纖維，其于1980年首先申請了Lyocell纖維的工藝與產品專利；1984年英國Courtaulds公司在Grimsby建成中試車間，1987年Courtaulds公司從Akzo公司購進Lyocell纖維生產的專利許可證，其后建成了2000噸/年的半工業化裝置，1992年Courtaulds公司在美國Alabama州的Mobile建成第一條1.8萬噸/年的生產線，于1994年正式投產；奧地利Lenzing公司與1986年從Akzo公司買下5項基本NMMO專利，并于1990年建成Lenzing試驗工廠。

Lyocell纖維就這樣在英國Courtaulds公司走向落寞以及Lenzing公司走向崛起的時間點上登上了歷史舞臺。Lyocell纖維因為生產過程中比起粘膠纖維對環境的友好程度高，并且無污染，三家公司在1990-2000年這十年間，不斷的投入資金進行溶劑的回收方面的研發，這場競爭中，最終導致了英國Courtaulds公司不復存在，以Lenzing公司最終收購了Akzo公司與Courtaulds公司的所有Lyocell纖維產權，一統Lyocell纖維生產的天下為終結。

1991-1992年間，前南斯拉夫以及前蘇聯解體。解體后的前南斯拉夫忙著新政權的交接，前南斯拉夫的粘膠纖維設備開始停擺。前蘇聯也一樣在解體后各國忙著政權更替，前蘇聯的粘膠纖維生產工廠開始停擺。這些粘膠纖維產能的停擺，標志著國外粘膠纖維的輝煌期結束，衰退期開啟。

表3 主要國家與地區粘膠纖維產量變化

4.國外粘膠纖維的衰退（1994-2000年）

1992年6月，聯合國在里約熱內盧召開了“環境與發展大會”，通過了可持續發展為核心的《里約環境與發展宣言》、《21實際議程》等文件。隨后，世界各國開始將“可持續發展”觀點具體落實，由此開始，粘膠纖維因為其生產過程中有硫化氫、二硫化碳析出，對工廠周邊的環境以及空氣污染較為嚴重（當時廢氣、廢水之類處理技術不成熟），加上1994-1996年這段時期溶解漿工廠關停也比較多，造成了溶解漿價格過高，最終粘膠纖維工廠于1994年開始在西方國家以及日本陸續關停，國外粘膠纖維的產能全面出現衰退。

與此同時，隨著20世紀90年中國改革開放政策的不斷推進，國際上的服裝制造業開始向中國與東南亞以及印度等地轉移，粘膠纖維生產聚集地逐步由前蘇聯、美國、歐洲、日本等地轉移至中國、印度與印尼。

至2000年，表2中所列舉的生產企業，已經大多數不復存在，西歐中，僅奧地利Lenzing公司繼續生產粘膠纖維；印度的兩家公司中的印度博拉公司在這段時間內繼續做大做強，成為印度最大的粘膠纖維公司；這標志著粘膠纖維的第一生命周期結束。第一生命周期中，主要國家與地區的粘膠纖維產量變化見表3。

5.粘膠纖維在涅槃后第二周期開啟（2000至今）

2000年后，隨著中國2001年加入WTO，中國的紡織業再次發力。在這一過程中，中國的粘膠纖維產能也如雨后春筍般發力，在2006年附近已經達到165萬噸，至2016年底，中國的粘膠纖維產能達到385萬噸附近，比起國外粘膠纖維產能全盛時期還要多出30多萬噸。

在西方世界與東方世界的產能此消彼長中，粘膠纖維迎來了其第二生命周期。粘膠纖維的“規模化不斷加強”與“產地越發集中化”是粘膠纖維進入第二周期的主要表現：西歐以Lenzing公司為代表，其生產基地集中在奧地利、英國、美國、印尼與中國，其總產能在77萬噸；印度以博拉公司為主，生產基地集中在印度、印尼、泰國與中國，其總產能在80萬噸；中國自1996年后，逐漸成為粘膠纖維生產大國，2016年中國的粘膠纖維產量與1996年相比，翻了將近8倍（詳細數據見表3）。2016年全球粘膠纖維產量為385萬噸，中國占了世界總產量的65%（見圖2）。

至2016年，印尼擁有粘膠纖維生產能力約50萬噸；2017年，中國恒天集團與印尼Sritex紡織公司聯合投資的8萬噸/年的粘膠短纖項目開始投產；同時金鷹國際24萬噸的印尼粘膠短纖項目也將于2018年投產。這也意味著印尼在2018年以后，將擁有82萬噸的粘膠纖維產能，印尼在森林資源方面擁有天然優勢，且擁有溶解漿工廠，故未來的印尼將有可能成為繼中國之后的另一個粘膠纖維生產大國。

2016年，Lenzing公司宣布在泰國曼谷投資10萬噸/年的Lyocell纖維生產線。而泰國現有印度博拉公司投產的18萬噸粘膠短纖生產線。隨著中國“一帶一路”戰略的推進，預計未來的泰國也將成為粘膠纖維生產公司投資的熱土。

圖2 2016年世界粘膠纖維產量分布圖年國外粘膠纖維產量變化趨勢（萬噸）

6.國外粘膠纖維變遷史的啟示錄

縱觀國外粘膠纖維發展的變遷史，不難發現，粘膠纖維的興衰，主要離不開以下幾點：

一是穩定的社會發展環境是粘膠纖維產業擴張的前提。除了在粘膠纖維發展初期，因為戰爭導致了物資緊缺，粘膠纖維表現出旺盛的生命力之外，在二戰結束后的政權不穩定期，以及20世紀90年代初期原蘇聯解體的國家政權更迭期，粘膠纖維表現出生產停擺，產量下降明顯。而對比與20世紀90年代中國，積極的改革開放政策以及穩定的社會環境為粘膠纖維的大規模擴張提供了良好的基礎，所以，穩定的社會環境是粘膠纖維正常生產與產能發展的前提。

二是技術研發是雙刃劍。從Lyocell纖維的競爭看，Lenzing公司最后擊敗Akzo公司以及Courtaulds公司一統Lyocell纖維江湖，說明技術研發需要借力打力，同時需要有雄厚的資金作為儲備，最終才能變成該領域的強者。但如果不進行技術研發，如粘膠簾子線一樣，一旦出現了尼龍工業絲替代品，那么也只能走向消亡。

三是環保是制約粘膠纖維發展的瓶頸。從粘膠纖維第一周期的衰退期看，環保成為西方國家最終放棄粘膠纖維生產的主要因素。這主要因為當時的廢氣以及廢水處理技術不成熟所致。而Lenzing最終生存下來，主要靠其高端的Lyocell纖維以及Modal纖維。并且通過技改，控制自己的碳排放量，盡量讓自己不購買碳稅。

四是尋求“全球化”政策紅利。隨著中國政府的“一帶一路”的推進，粘膠纖維已經在東南亞地區開始發展，印尼、泰國等國家的粘膠纖維產業正在逐步崛起，預計未來十年內，這些地方有可能成為粘膠纖維上下游產業集群地。

五是粘膠纖維尤其是粘膠短纖作為最接近棉的古老人造纖維，不會消亡，但是行業的高低潮仍會不斷出現。原油畢竟是不可再生資源，合成纖維終究有消亡的一天。而粘膠纖維原料是木片，屬于可再生資源，用之不盡取之不竭。只是粘膠纖維的生產工藝需要不斷尋求創新，尤其是普通粘膠短纖維、高白度粘膠短纖維、Lyocell纖維的生產工藝創新，以減少環境公害，那么粘膠纖維有望續寫輝煌。

季柳炎，阜寧澳洋科技有限責任公司綜合信息中心主任工程師，2007年至今從事溶解漿與粘膠纖維市場與技術調研及貿易工作。