再生纖維素膜行業的發展現狀與趨勢分析

劉振華

摘要： 本文介紹了再生纖維素膜行業的發展歷史，成形及表面處理技術，全球及我國再生纖維素膜行業發展現狀、發展趨勢，全球再生纖維素膜主要生產企業情況;分析了再生纖維素膜行業發展面臨的挑戰。

關鍵詞：再生纖維素膜;玻璃紙;溶解漿

中圖分類號：TS761 ?文獻標識碼：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、煙花包裝等領域，屬于低碳環境友好型包裝材料。

再生纖維素膜作為包裝材料具有優異的天然優勢，主要特性如下：①在土壤中可被微生物等快速降解，對環境不造成二次污染，具有卓越的環保性能;②具有優良的抗張強度和伸縮性，不產生靜電，不自吸灰塵，印刷及復合性能卓越;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行高溫消毒[1];④經涂布加工后，可具有防潮、防油、不透水、不透氣、可熱封等特性，對油性、堿性和有機溶劑具有強勁的阻隔性，對物品起到很好的保護作用;⑤無毒無味、透明性高、光澤度強，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、扭結性好、綠色環保等優點。

再生纖維素系列產品主要作為包裝材料應用于終端領域。包裝產業是與國計民生密切相關的服務型制造業，在國民經濟與社會發展中具有舉足輕重的地位。隨著經濟的發展，人民生活水平不斷提高，社會環保意識日益增強，逐漸減少并淘汰造成“白色污染”的石油基塑料，發展綠色環保包裝材已成為必然趨勢。近年來，國家出臺了一系列產業政策推動了再生纖維素膜行業的快速發展。2017年10月，國家郵政局等十部門發布的《關于協同推進快遞業綠色包裝工作的指導意見》中明確提出，“十三五”期間，力爭在重點企業、重點地區的快遞業包裝綠色發展上取得突破，到2020年，可降解的綠色包裝材料應用比例提高到50%，符合標準要求的環保膠帶使用率將大幅上升，根據中國膠粘劑和膠粘帶工業協會的數據預計2020年國內膠帶原膜的市場容量達到150萬t以上。再生纖維素膜作為環保可降解的包裝材料和膠帶基材未來市場十分廣闊。

1 再生纖維素膜行業的發展歷史

1.1 起源階段

1908年，瑞典化學家雅克·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生產再生纖維素膜的機械設備，并于不久后成立了世界上第一家再生纖維素膜公司。

1.2 快速發展階段

1923年，杜邦公司取得再生纖維素膜生產權，并進行工業化生產，從此，再生纖維素膜作為包裝材料正式大規模登上了世界包裝的歷史舞臺。1927年，杜邦公司發明了一項新工藝，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，變為具有新功能的包裝材料——世界上第一個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域擴展。在1928—1930年的3年間，其銷量劇增3倍。1938 年，杜邦公司銷售產品的10%為再生纖維素膜，占公司總利潤的25%。至1950年，有多達5000多種產品使用再生纖維素膜包裝[3]。

1.3 平穩發展階段

20世紀60年代后期以來，隨著發達國家環保法規的日益嚴格，污染治理費用不斷增加，再加上生產成本相對較高，導致產品競爭力下降。采用傳統再生纖維素膜生產工藝的企業在歐、美、日等發達國家和地區逐漸減少，逐步向環保要求和制造成本較低的發展中國家轉移，且主要集中在亞洲國家。20世紀70年代，中國廢氣和廢水排放沒有嚴格規定，先后建成了規模不等的再生纖維素膜廠近20家。

1.4 低迷發展階段

20世紀70年代以來，在某些應用領域，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塑料薄膜的強烈沖擊，全球范圍內多家再生纖維素膜工廠關閉，產量規模不斷下降[4]。

1.5 穩步增長發展階段

進入21世紀以來，塑料薄膜帶來的“白色污染”問題愈發嚴重，世界各國紛紛制定禁塑減塑法規，為再生纖維素膜行業的發展提供了新的契機。再生纖維素膜的某些特性（如環保可降解性、高光澤、無靜電等）無法被其他材料替代;伴隨生產過程中廢氣[5]、廢水[6]處理技術日益成熟;隨著市場多樣化需求和再生纖維素膜生產技術的進步，再生纖維素膜產品種類越來越豐富，已被應用于電池隔膜、膠帶等行業;以上諸多因素使再生纖維素膜行業重新步入了穩定發展階段。目前，各科研院所和企業正在積極研發新型環保的生產、涂布技術及再生纖維素膜在紙膜復合包裝、農業地膜等領域的應用[7]，為行業的健康發展奠定了基礎。

2 再生纖維素膜的技術發展

2.1 再生纖維素膜技術發展現狀

黏膠法生產再生纖維素膜技術在19世紀末20年代初起源于歐美，目前國內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，經堿化、黃化、成形等特殊工藝處理制得再生纖維素膜。生產周期近40 h，因生產過程有硫化氫等廢氣產生[8]，需輔助廢氣回收裝置。

2.1.1 再生纖維素膜成形技術

（1）原材料

目前，國內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、木素等雜質含量相對較高，易造成黏膠制備困難的問題，難以產業化應用。

（2）黏膠法制備技術

國際先進的黏膠法工藝從投料到完成全部自動化控制，制膠質量穩定，生產效率高，再生纖維素膜后續成形質量優良。國內目前制膠水平較國外略有落后，制備過程自動化程度低，易出現制膠質量問題，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。山東恒聯新材料股份有限公司（以下簡稱山東恒聯新材料）在原有進口設備的基礎上，經過多年的工藝改進，黏膠制備已實現全面自動化生產，在保證產品質量的前提下，生產周期縮短至30 h左右，黏膠法制備技術已經接近國際領先水平。

（3）成形技術

日本二村化學公司成形設備精度相對較高，可生產幅寬約3 m的再生纖維素膜，采用烘缸與熱風相結合的干燥方式，膜面干燥均勻，厚度均勻;而國內生產線普遍只采用表面熱風干燥形式，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以內的幅寬。我國紹興春明天然纖維素有限公司以內銷煙花包裝用紙為主，單一品種生產斷紙少、連續性較好。

2.1.2 再生纖維素膜表面處理技術

再生纖維素膜最早的表面處理技術為表面處理抗黏技術、防潮熱封表面涂布技術，隨著再生纖維素膜功能化包裝性能需求，工藝技術逐步創新，通過表面改性、著色或黏膠原液內添加增滑助劑、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

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、連續自動包裝等用途，其涂布技術分為硝化棉涂布和PVDC涂布。1927年，杜邦公司發明硝化纖維素漆，以甲苯和醋酸乙酯等作為有機溶劑進行涂布，賦予再生纖維素膜一定的防潮和熱封性能，擴大了其應用和替代領域，大幅度提升了再生纖維素膜在包裝材料領域的市場份額。1938年，德國首先成功開發了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，熱黏合強度進一步提高。該項技術在世界范圍內得以推廣。但是溶劑型涂布帶有嚴重的環保安全問題，國內外一直在尋求環保涂布工藝，由于受限于再生纖維素膜的結構特點，一直未有突破。山東恒聯新材料是我國唯一能夠生產涂布再生纖維素膜的企業，主要產品是PVDC涂布再生纖維素膜。

（2）著色技術

彩色再生纖維素膜最早由英諾公司和日本二村化學公司成功開發。早期的著色技術為傳統浸染工藝，通過染料高溫浸浴著色，因其產生大量印染廢水，逐步被黏膠內添加環保著色劑和表面涂布技術代替。英諾公司的著色技術較為先進，其表面涂布著色技術環保、著色效果優良。

國內彩色再生纖維素膜的著色技術以傳統浸染工藝[9]為主，但也有環保著色劑黏膠內添加著色技術。2010年以來，山東恒聯新材料通過內添加著色技術陸續成功開發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品的壟斷。

（3）增滑技術

現代自動化加工需要一種適合后續印刷加工的再生纖維素膜，特別具有較高的滑度、良好的印刷復合性、多色套印刷高準確性。日本二村化學在增滑技術領域處于絕對的領先地位，其生產的此類再生纖維素膜各項指標優良、質量穩定，在其他公司突破技術瓶頸之前一直壟斷市場。國內增滑技術起步較晚，山東恒聯新材料2007年開始研究高滑度再生纖維素膜工藝，2011年，順利實現產業化，成為國內唯一掌握此項技術的公司。2016年，更為環保節能的二代增滑技術順利實現產業化應用，該項技術生產過程零排放、穩定性好，技術水平和產品質量達到甚至超越日本二村化學增滑技術。

2.2 再生纖維素膜技術發展趨勢

多年來，再生纖維素膜黏膠原液制備及成形、涂覆技術也在不斷被探索研究，迭代發展，未來將會面向綠色環保、低成本、高效率、高度自動化智能化、原材料高適應性方向發展。表面處理技術也將會向工藝環保節能、多功能化方向發展。技術的發展進步將會有效降低再生纖維素膜的制造成本，提升其功能性，豐富其應用領域，加快廣泛替代塑料膜的進程。

2.2.1 再生纖維素膜成形技術

（1）原材料

溶解漿價格一直居高不下，增加了再生纖維素膜的生產成本。未來技術發展會提高對原材料的適應性，實現采用非溶解漿制備再生纖維素膜，降低生產成本和溶解漿供應緊張的風險。

（2）纖維素溶解技術

針對傳統的黏膠原液生產工藝、生產過程需廢氣排放處理、生產周期長等技術現狀，未來技術會向著生產過程低污染源排放、短周期生產方向發展。山東恒聯新材料與中國科學院化學研究所合作開發了用離子液體直接溶解纖維素生產再生纖維素膜產品的新方法，以擁有自主知識產權的離子液體為高效纖維素溶劑，在低于100℃的溶解條件下，短時間（30 min內）直接溶解纖維素原料，可得到濃度超過10%的纖維素溶液，通過對溶液進行成形加工、水中凝固再生、牽伸、水洗和干燥，得到性能優良的再生纖維素膜，溶劑和水回收并循環使用，具體工藝流程見圖2。此流程工藝過程簡單、生產效率高、工程投資少、能源和化工材料消耗低、生產成本低，整個生產過程無污染，代表著未來再生纖維素膜制造技術的發展方向。生產的再生纖維素膜透明度、透氣性、透水性、強度、化學穩定性等性能較黏膠法有很大提高。該項目現在已完成中試并進入產業化階段，2018年，山東中科恒聯生物基材料有限公司（以下簡稱山東中科恒聯）年產3萬t生物基可降解綠色再生纖維素膜項目開工建設，該項目是全世界唯一采用非黏膠法生產制造再生纖維素膜的生產線。

（3）再生纖維素膜制膜技術

制膜設備未來會向著高速、寬幅方向發展，提高設備生產效率，以緊跟市場需求。歐、美、日等國家和地區在設備設計制造和應用方面擁有絕對的優勢，他們的技術改進也會帶動國內制膜設備的發展。

2.2.2 再生纖維素膜表面處理技術

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

（1）環保多功能涂布技術

針對傳統溶劑型涂布技術生產品種少（只有防潮熱封再生纖維素膜）、環保安全等問題，未來再生纖維素膜涂布技術將不僅包含防潮熱封涂布，還將覆蓋復合專用功能膜領域。采用環保涂料、環保新型專用涂布設備、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，實現節能、環保的環境友好型生產。

日本二村化學有限公司作為綜合實力國際領先的企業，淋膜熱封半阻隔產品已經實現產業化，但在環保涂料涂布方面僅處于研究階段，未見突破性進展。山東恒聯新材料自2011年圍繞環境友好型涂布再生纖維素膜進行大量工藝技術研究，2019年上半年獲得突破性進展，環保水性熱封涂布再生纖維素膜、環保啞光觸感膜涂布再生纖維素膜，已經完成中試，進入產業化實施階段，技術水平國際領先，將引領未來再生纖維素膜涂布技術的發展。

（2）其他表面處理技術

未來無論是著色技術還是增滑工藝，都將撇棄傳統低效率、高污染的工藝技術，將會面向零排放、黏膠內高效添加工藝、環保表面涂覆工藝、高精準連鎖自動化控制方向發展。

3 再生纖維素膜行業的發展現狀

3.1 全球再生纖維素膜行業發展現狀

2010年至今，得益于良好的市場形勢，再生纖維素膜行業持續保持穩定增長的態勢。基于國際國內禁塑或限塑法令、法規持續發布實施，2018年以來行業發展增速加快，在亞太地區，不斷有萬噸級以上項目立項甚至開工建設;北美地區也在穩步發展。

歐洲和北美市場率先尋求綠色環保包裝材料，以取代造成嚴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保包裝材料，越來越受到北美和歐洲市場的關注。在市場的引導下，再生纖維素膜在傳統包裝應用領域用量持續增長。在新的應用領域，各科研院所與企業研發中心都在積極開拓，不斷有新產品問世，如包裝膠帶專用再生纖維素膜、適用于片劑單劑量自動擺藥機專用再生纖維素膜等。

全球再生纖維素膜總產量由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基地，占全球產量的70%左右。這期間的增長主要是傳統包裝領域的需求量增加，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，在綠色環保要求和新技術不斷突破的前提下，未來幾年再生纖維素膜市場規模將會不斷擴大。

對于傳統應用領域，在食品包裝方面，再生纖維素膜綠色環保、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品。2010—2019年傳統應用領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，未來會持續穩定增長。

在醫藥領域方面，2018年全球醫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，僅用于與醫療用藥給藥終端產業之一的全自動單劑量擺藥機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，具有較好的機械強度，防潮、防靜電，是煙花包裝的理想材料，該領域市場十分穩定，并持續增長。

3.2 國內再生纖維素膜行業發展現狀

2010年以來，再生纖維素膜市場供不應求，現有工廠在不斷提高產能，產業規模不斷擴大。2018年，我國再生纖維素膜產量為3.05萬t（見圖3），占全球47.73%市場份額。除滿足國內需求外，在高端再生纖維素膜領域國產產品也開始打破歐、美、日的壟斷，在國際市場上占據了一定的份額。

4 再生纖維素膜行業發展趨勢

4.1 全球再生纖維素膜行業發展趨勢

再生纖維素膜未來行業發展，基于全球市場需求、環保和生產成本等因素影響，歐、美、日等國家和地區的產量會穩步增長，亞太地區再生纖維素膜生產國家，將不斷提高生產工藝水平和治污能力，利用低生產成本優勢，快速增長。預計2025年，僅傳統包裝用再生纖維素膜市場規模將達到8萬t（見表3）以上，同時在新的應用領域將會增加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、復合專用再生纖維素膜等市場需求產品。

隨著國內外禁塑令或限塑令的持續發布和實施，再生纖維素膜的應用領域在不斷擴大。在食品、藥品等產品包裝應用基礎上，自2018年開始，在高檔化妝品、電子、書籍等紙塑復合專用膜領域出現采用再生纖維素膜替代不可降解聚酯薄膜的需求。

中國市場已出現強度較高、成本較低的再生纖維素膜產品，并以此開發出可降解包裝膠帶，同時為開發農業生產用膜領域奠定了基礎，兩者雖然目前尚未實現大規模產業化和產品應用，但未來再生纖維素膜的市場應用潛力巨大。

總之，全球再生纖維素膜行業將會迎來蓬勃發展期，尤其是亞太地區，針對傳統應用領域繼續擴大產能，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1.5萬t天然纖維素膜項目;而新的應用領域不斷有新項目立項、開工，例如我國山東中科恒聯年產3萬t生物基可降解綠色纖維素膜項目。預計到2025年全球再生纖維素膜的總產能將達到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測見圖4和圖5。

4.2 我國再生纖維素膜行業發展趨勢

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遇，發展再生纖維素膜產業具有非常重要的意義。目前行業發展主要是受到技術限制，而未來在國家重點項目支持下，纖維素膜制造、加工技術的不斷創新，預計我國再生纖維素膜產業將呈現出穩定增長（見圖6、圖7）。

我國是再生纖維素膜行業產量增速最快的國家，國內行業技術水平和治污能力不斷提升，國內外市場需求旺盛的現狀，促進了我國再生纖維素膜行業的大幅增長，預計到2025年，再生纖維素膜在傳統包裝領域市場需求量將達到2.7萬t左右。傳統應用領域各企業都計劃擴產，甚至建設新項目，以滿足目前的市場需求。

作為再生纖維素膜新應用領域的積極開拓者——山東中科恒聯的年產3萬t生物基可降解綠色再生纖維素膜項目，以離子液體直接溶劑法生產的再生纖維素膜強度高、成本低，以此為基材生產可降解包裝膠帶和開發農業生產用膜，能夠有效地解決目前再生纖維素膜在這兩個領域的應用瓶頸。另外，針對紙塑復合專用的再生纖維素膜需求，山東恒聯新材料上馬了生物基包裝新材料復合專用再生纖維素膜項目，以再生纖維素膜替代紙塑復合中的聚酯功能膜。這些新項目以市場為導向，且技術水平已經處于國際先進或領先地位，未來將會有效引領行業的發展。

隨著新型綠色環保涂料和涂布工藝的開發、投產，功能化的再生纖維素膜將能夠替代紙塑復合包裝材料中的功能聚酯薄膜，實現包裝材料全部完全可生物降解。預計到2025年，復合專用再生纖維素膜市場需求量達到1萬t以上。

根據我國膠粘劑和膠粘帶工業協會的數據，自2015年以來，包裝膠帶年均增長率超過8%，預計2020年國內膠帶原膜的市場容量達到150萬t以上，隨著技術的突破，以再生纖維素膜制備而成的膠帶可廣泛替代現有塑料包裝膠帶，市場空間巨大。預計至2025年，再生纖維素膜可降解包裝膠帶需求量可達2萬t以上。

筒狀的再生纖維素膜腸衣主要應用于肉食品加工行業，其具有較好的水汽透過性，可使香腸在烹飪過程中，使水汽和調料很容易地滲透到肉腸中。目前國內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，是一個非常巨大的市場。

農業生產用膜受限于纖維素膜降解不可控、易被土壤中微生物分解、降解的技術瓶頸，目前難以實現應用，但各科研院所、企業研發機構正在積極尋求技術突破。

5 再生纖維素膜主要生產企業概況

日本二村化學有限公司是世界領先的再生纖維素膜生產商。在收購了Innovia ms 的再生纖維素膜業務之后，日本二村化學有限公司的生產基地遍及全球，包括英國、美國和日本。它擁有全球最大的市場份額，最近一年產量為3.17萬t左右。

山東恒聯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箏之都——山東省濰坊市，是國內規模最大、實力最強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綜合排名第二位。最近一年產量為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。公司生產的再生纖維素膜已達到歐盟食品接觸材料標準，是可生物降解、絕緣、耐高溫、防靜電的純天然環保新型材料。最近一年產量約0.9萬t。

6 結 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。首先，再生纖維素膜行業受限于相對整體規模較小，在開發方面缺乏國家和行業層面的整體規劃和推進機制;其次，再生纖維素膜雖然在某些領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，目前產品強度還不及塑料薄膜，限制了其應用領域的迅速擴展;再次，纖維的溶解工藝、加工過程的環保問題還有待進一步創新，從根本上解決生產過程的環境問題。希望廣大科技工作者和企業家能積極應對這些挑戰，開拓創新，使再生纖維素膜這一綠色環保產品在更廣的范圍內服務于各行各業，助力社會經濟的綠色發展。

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