紙漿纖維表面性能及其分析方法研究進(jìn)展

謝晶磊 張紅杰 李志強(qiáng) 李海龍

(天津科技大學(xué)天津市制漿造紙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津,300457)

紙業(yè)時(shí)代雜志社科技時(shí)代編輯部

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·纖維表面性能·

紙漿纖維表面性能及其分析方法研究進(jìn)展

謝晶磊 張紅杰*李志強(qiáng) 李海龍

(天津科技大學(xué)天津市制漿造紙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津,300457)

構(gòu)成紙張的基本結(jié)構(gòu)單元是纖維素纖維,纖維性能對(duì)于紙張的抄造過(guò)程以及紙張的性能都起著關(guān)鍵性的作用。其中,纖維表面性能是纖維的一項(xiàng)非常重要的性能,影響著纖維與各種化學(xué)助劑的相互作用以及纖維間的結(jié)合性能,進(jìn)而影響紙機(jī)的運(yùn)行性能以及成紙的物理性能。本文主要綜述了近幾年關(guān)于纖維表面化學(xué)組成、表面電荷特性、表面能以及比表面積對(duì)纖維性能以及纖維成紙?zhí)卣饔绊憴C(jī)制的研究成果,對(duì)纖維表面性能的分析方法進(jìn)行了總結(jié)。

纖維素纖維；表面木素覆蓋；表面電荷；表面能；比表面積

纖維的表面性能包括纖維表面的化學(xué)組分含量及其分布、纖維的表面細(xì)纖維化程度、纖維的表面電荷和表面能等[1]。這些表面性能對(duì)纖維性能的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是對(duì)于纖維自身的影響,包括影響纖維表面親水性、纖維形貌特征以及纖維自身強(qiáng)度等；另一方面則是影響纖維間、纖維與各類(lèi)助劑的相互作用,進(jìn)而影響纖維網(wǎng)絡(luò)成形以及纖維成紙的物理性能。本文列舉了幾種典型的纖維表面性能：纖維表面化學(xué)組分的含量及分布、纖維表面電荷、纖維表面能以及纖維的比表面積,探討其對(duì)纖維性能以及纖維成紙性能的影響,并對(duì)纖維表面性能的相關(guān)分析方法進(jìn)行了總結(jié)。

1 纖維表面性能對(duì)纖維及其成紙性能的影響

1.1 纖維表面化學(xué)成分

纖維表面含有較多木素和脂類(lèi)等物質(zhì),其含量和分布決定微纖絲(碳水化合物)的暴露程度[2],影響纖維表面化學(xué)性質(zhì)以及纖維成紙的物理性能。

高得率漿纖維的表面木素主要以顆粒狀和片狀分布在纖維表面[3]。在磨漿過(guò)程中,高得率漿的纖維表面木素含量降低,碳水化合物暴露增加。這是因?yàn)槟舅卦诩?xì)胞壁的分布是濃度由外向內(nèi)依次降低的,即胞間層>初生壁>次生壁外層和中層(S1層和S2層),而磨漿就是逐步暴露出S1和S2層的過(guò)程,這一過(guò)程中,纖維表面木素濃度逐漸降低。化學(xué)法制漿主要是脫除木素、保留碳水化合物的過(guò)程,其間不僅會(huì)顯著降低纖維表面木素含量,而且也會(huì)改變其他化學(xué)組分(聚木糖、脂肪酸等)在纖維表面的分布。

纖維間的結(jié)合力來(lái)源于纖維間的氫鍵結(jié)合力和范德華力,其中氫鍵結(jié)合力占主導(dǎo)地位。纖維間氫鍵主要由表面碳水化合物(纖維素和半纖維素)中的游離羥基形成。而木素作為疏水性物質(zhì),其在纖維表面的含量及分布會(huì)影響到纖維所能暴露出來(lái)的碳水化合物,進(jìn)而影響纖維間的結(jié)合。不僅如此,纖維表面的木素還會(huì)使纖維變得挺硬,從而影響纖維形變性,降低纖維之間的相對(duì)結(jié)合面積[4]。高桂林等人[5]通過(guò)酸析木素的方法達(dá)到了在纖維表面沉積木素的目的,得到了不同表面木素含量的纖維,發(fā)現(xiàn)纖維表面的木素含量與纖維的抗張指數(shù)和耐破指數(shù)存在著線(xiàn)性相關(guān)性。在生產(chǎn)過(guò)程中,可以嘗試通過(guò)降低纖維表面木素含量或?qū)Ρ砻婺舅剡M(jìn)行改性的方式來(lái)改善成紙的強(qiáng)度性能。

1.2 纖維表面電荷

纖維原料自身攜帶一部分陰離子功能基團(tuán)(羧基、磺酸基、游離羥基等),這部分基團(tuán)在水溶液中會(huì)發(fā)生電離,使得纖維帶有負(fù)電荷。纖維表面電荷是反映纖維表面陰離子功能基團(tuán)含量的參數(shù)。在制漿和漂白過(guò)程中,伴隨著木素、半纖維素等成分的氧化和溶出,纖維表面電荷特性會(huì)發(fā)生改變。Bhardwaj等人[6]對(duì)未漂硫酸鹽針葉木漿和2種桉木漿(硫酸鹽漿和中性亞硫酸鹽漿)進(jìn)行了研究,認(rèn)為在打漿過(guò)程中伴隨著纖維的切斷以及細(xì)纖維化,纖維比表面積增加,暴露出更多的表面電荷。除此以外,纖維的改性過(guò)程也會(huì)改變表面電荷。如TEMPO-NaClO-NaBr體系(或TEMPO-漆酶體系)會(huì)選擇性將纖維素鏈C6位羥基氧化為醛基,進(jìn)一步氧化為羧基,造成纖維表面電荷的改變[7]。

纖維表面電荷會(huì)影響纖維對(duì)造紙濕部聚電解質(zhì)類(lèi)助劑的吸附,進(jìn)而影響到助劑作用效果。增加纖維表面的負(fù)電荷,會(huì)增加纖維對(duì)各類(lèi)陽(yáng)離子助劑(如陽(yáng)離子聚丙烯酰胺、陽(yáng)離子淀粉、聚二烯丙基二甲基氯化銨等)的吸附,從而改善這類(lèi)助劑對(duì)纖維網(wǎng)絡(luò)成型的作用。

纖維表面電荷對(duì)纖維間的結(jié)合有較大影響。羧基作為纖維表面電荷的主要來(lái)源,也是纖維間形成氫鍵的主要功能基團(tuán)。Duker等人[8]通過(guò)對(duì)漂白化學(xué)漿纖維進(jìn)行羧甲基纖維素處理,使其表面電荷由1.9 μekV/g增加到35.2 μekV/g,纖維網(wǎng)絡(luò)相對(duì)結(jié)合面積和剪切結(jié)合強(qiáng)度增加,成紙后零距抗張指數(shù)略有提高,抗張指數(shù)和緊度均變大。

1.3 纖維表面能

材料的表面能,即表面自由能,包括表面能色散分量(非極性分量)和表面能極性分量。表面能色散分量反映的是范德華力中非極性部分,而極性分量則是其中的極性部分。

纖維表面能與纖維表面功能基團(tuán)、纖維內(nèi)部氫鍵作用密切相關(guān)。Ko等人[9]認(rèn)為物質(zhì)表面能隨物質(zhì)表面親水性基團(tuán)與疏水性基團(tuán)比例的增加而增加。Liu等人[10]研究認(rèn)為,木材纖維和棉纖維在加熱處理后脫除結(jié)合水,纖維表面羥基形成緊密的氫鍵結(jié)合,纖維表面能降低。纖維經(jīng)過(guò)乙?；幚砗?表面部分羥基被乙?；〈?表面能提高。Buschle-Diller等人[11]研究發(fā)現(xiàn),纖維經(jīng)過(guò)纖維素酶、活性染料處理后,纖維表面能顯著增加。

纖維表面能對(duì)纖維表面性能以及纖維與其他物質(zhì)界面的相互作用有重要影響,包括纖維的吸附性能、潤(rùn)濕性以及與其他物質(zhì)的交聯(lián)等。因此,纖維表面能在膠黏技術(shù)、纖維材料等領(lǐng)域都是人們研究的熱點(diǎn)。王春紅等人[12]使用堿和偶聯(lián)劑依次對(duì)竹纖維進(jìn)行處理,改變了纖維的表面能,發(fā)現(xiàn)竹纖維的表面能會(huì)影響竹纖維增強(qiáng)聚丙烯(PP)復(fù)合材料的力學(xué)性能,隨著堿處理程度的加深,纖維表面能增大,復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度都在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。

1.4 纖維比表面積

紙漿纖維的比表面積是指單位質(zhì)量纖維所具有的總面積[13]。通常,纖維的比表面積受纖維細(xì)纖維化程度、細(xì)小纖維含量以及纖維孔隙、孔容等因素影響[14-16]。

紙漿纖維經(jīng)過(guò)打漿后,纖維的細(xì)纖維化程度增加,細(xì)小纖維的含量增多,這都會(huì)導(dǎo)致纖維的比表面積增大[15]。這主要是因?yàn)榧?xì)小纖維的尺寸較小,相應(yīng)比表面積要比纖維大許多,對(duì)于纖維整體的比表面積貢獻(xiàn)較大,纖維的比表面積很大程度上取決于細(xì)小纖維的含量。纖維比表面積包括了纖維孔隙的表面積,因而纖維孔隙的數(shù)量及其尺寸大小對(duì)纖維比表面積也有影響[14-16]。隨著孔隙的增多,或孔容增大,纖維的比表面積會(huì)相應(yīng)增大。

纖維比表面積是評(píng)價(jià)纖維對(duì)其他物質(zhì)吸附性能的重要指標(biāo),包括纖維的吸水性能、各種化學(xué)助劑對(duì)纖維的可及度等。Zhu等人[17]通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),各種化學(xué)助劑對(duì)于纖維的可及度都依賴(lài)于纖維本身比表面積的大小,纖維比表面積越大,其對(duì)各種化學(xué)助劑的吸附能力就越強(qiáng),相應(yīng)助劑對(duì)纖維的可及度也就越高。此外,纖維之間的相對(duì)接觸面積也與纖維的比表面積密切相關(guān)。Hussen等人[18]認(rèn)為,纖維經(jīng)過(guò)打漿,其比表面積增大,纖維間相對(duì)接觸面積增大,促進(jìn)了纖維間氫鍵的形成,對(duì)應(yīng)成紙的抗張強(qiáng)度上升。

圖1 白腐菌預(yù)處理對(duì)PFI磨漿后桉木CTMP纖維表面形貌的影響[20]

圖2 松木硫酸鹽漿AFM圖[21]

2 纖維表面性能分析方法

2.1 纖維表面化學(xué)成分分析技術(shù)

對(duì)纖維表面化學(xué)成分的分析過(guò)程是通過(guò)定性和定量地測(cè)定纖維表面的化學(xué)組成來(lái)實(shí)現(xiàn)的,原理主要是利用微觀粒子與纖維表面作用。

2.1.1 掃描電鏡

掃描電鏡(Scanning Electron Microscop,SEM)分辨率較高,具有立體感強(qiáng)、制樣簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn),一般用于分析樣品的表面形貌[19]。植物纖維樣品經(jīng)過(guò)噴金或噴碳處理后即可使用電鏡對(duì)其表面的形貌特征進(jìn)行觀測(cè)。目前,掃描電鏡已經(jīng)成為制漿造紙領(lǐng)域常用的一種表面分析技術(shù)。圖1是未改性和改性(白腐菌預(yù)處理)處理后經(jīng)過(guò)打漿的桉木CTMP纖維表面SEM圖像,由圖1可以看出[20],未改性纖維的表面即使經(jīng)過(guò)打漿也相對(duì)較光滑些；而經(jīng)過(guò)白腐菌改性后,表面木素和半纖維素降解,纖維表面暴露出更多微纖絲。

2.1.2 原子力顯微鏡

原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,AFM)的基本原理是利用原子間的范德華力,把探針原子與樣品表面的原子碰撞時(shí)產(chǎn)生的偏移轉(zhuǎn)化成光信號(hào),并最終轉(zhuǎn)化為電信號(hào),用以呈現(xiàn)樣品表面的整體樣貌。使用AFM對(duì)纖維表面進(jìn)行觀測(cè)的優(yōu)點(diǎn)是不受外界環(huán)境的干擾和樣品本身特點(diǎn)的影響,分辨率也可以達(dá)到納米級(jí)別。與掃描電鏡相比,AFM具有成像范圍太小、速度慢、受探頭影響較大等不足。

在制漿造紙領(lǐng)域AFM主要用于觀測(cè)表面納米結(jié)構(gòu),繪制相圖和測(cè)定力學(xué)曲線(xiàn),用于纖維表面表征可以反映纖維表面的特征以及化學(xué)組分的種類(lèi)及分布。圖2所示是Simola等人獲得的硫酸鹽漿不同脫木素階段的AFM圖像[21],從圖2可以看到,隨著脫木素的進(jìn)行,布滿(mǎn)顆粒狀物質(zhì)的纖維表面變成了纖絲狀,那些顆粒狀物質(zhì)消失了。這種顆粒狀的物質(zhì)主要是分布在纖維表面的木素和抽出物,而纖絲狀物質(zhì)則是脫除木素后暴露出的微纖絲結(jié)構(gòu)。

2.1.3 激光共聚焦掃描顯微鏡

激光共聚焦掃描顯微鏡(Confocal Laser Scanning Microscopy,CLSM)的作用原理是采用激光光源對(duì)纖維樣品焦平面的每一點(diǎn)進(jìn)行掃描,并輔以計(jì)算機(jī)處理,得到纖維熒光圖像。其優(yōu)點(diǎn)是能在自然環(huán)境下對(duì)樣品進(jìn)行無(wú)損害的觀察[22]。CLSM可以用于觀察纖維的三維形貌特征和分析纖維表面的化學(xué)組成。將光學(xué)切片和圖像分析相結(jié)合,能夠分析纖維形態(tài),包括纖維細(xì)胞壁厚度、橫截面積、纖維長(zhǎng)度等。另外,采用CLSM對(duì)熒光染色后的纖維進(jìn)行成像,可以通過(guò)觀察熒光強(qiáng)弱定性地分析纖維表面化學(xué)成分分布。

2.1.4 X射線(xiàn)光電子能譜

X射線(xiàn)光電子能譜技術(shù)(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)的工作原理是使用X射線(xiàn)激發(fā)物質(zhì)表面的電子,轉(zhuǎn)化成光電子,再根據(jù)光電子的能量得到能譜圖,以獲得物質(zhì)表面的相關(guān)信息。

然而,XPS的測(cè)定深度僅有5～10 nm[25],通常用于纖維表面化學(xué)組分的半定量分析。

此外,飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜(Time of Flight-Secondary ion mess spectroscopy,ToF-SIMS)分析技術(shù)也可以用于纖維表面化學(xué)組分分析[26]。

2.2 纖維表面電荷分析技術(shù)

圖3 高相對(duì)分子質(zhì)量陽(yáng)離子聚電解質(zhì)(poly-DADMAC)測(cè)定纖維表面電荷機(jī)理圖

通常,纖維表面電荷采用聚電解質(zhì)吸附技術(shù)測(cè)定[27],主要基于相對(duì)分子質(zhì)量較高的陽(yáng)離子聚電解質(zhì)只能通過(guò)靜電相互作用被吸附在纖維細(xì)胞壁表面(不能通過(guò)纖維孔隙滲透到細(xì)胞壁內(nèi)部)的原理(如圖3所示)。常用的陽(yáng)離子聚電解質(zhì)為聚二烯丙基二甲基氯化銨(poly-DADMAC)。Zhang等人[28]研究認(rèn)為,當(dāng)聚電解質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量大于1×105時(shí),該聚電解質(zhì)分子不能滲透到纖維細(xì)胞壁內(nèi)部,可以用于測(cè)定纖維的表面電荷。

此外,Pedro等人[29]利用亞甲基藍(lán)(MB)或poly-DADMAC處理纖維后,使用XPS測(cè)定纖維表面N和S的含量也可以確定纖維的表面電荷。然而,采用MB或poly-DADMAC處理結(jié)合XPS檢測(cè)得到的纖維表面電荷量相比聚電解質(zhì)吸附技術(shù)檢測(cè)的纖維表面電荷量小,這主要由于XPS對(duì)纖維細(xì)胞壁的檢測(cè)深度有限(約5～10 nm)；聚電解質(zhì)分子通常也會(huì)被吸附在纖維細(xì)胞壁的內(nèi)腔。

2.3 纖維表面能分析技術(shù)

纖維表面能分為極性分量和色散分量,即公式(1)[30]：

(1)

求解表面自由能的方法一般有Fowkes法、Owens-Wendt-Kaelble法以及Vanoss法和Wu法4種[30]。其中,廣泛應(yīng)用于纖維表面能計(jì)算的是Owens-Wendt-Kaelble法。

Owens-Wendt-Kaelble法[30]的計(jì)算如公式(2)所示。

(2)

纖維表面接觸角可以通過(guò)光學(xué)測(cè)定法或Wilhelmy力學(xué)測(cè)定法測(cè)定。在已經(jīng)測(cè)得2種不同探測(cè)液對(duì)纖維接觸角的前提下,借助這2種探測(cè)液各自的色散分量和極性分量,結(jié)合公式(2)就可以求解出纖維的色散分量和極性分量,進(jìn)而根據(jù)公式(1)就可以求出纖維表面能。其中,較為常用的探測(cè)液有水、乙醇、乙二醇等。

2.4 纖維比表面積分析技術(shù)

目前較為常用的纖維比表面積測(cè)定方法是[31]Brunauer-Emmett-Teller(BET)低溫吸附法和壓汞法。二者的主要差別在于測(cè)定纖維孔徑不同,前者主要測(cè)定孔徑在50 nm以下的中微孔纖維,而后者則主要測(cè)量孔徑大于50 nm的大孔纖維的比表面積。另外,壓汞法測(cè)定過(guò)程簡(jiǎn)單迅速,而B(niǎo)ET低溫吸附法測(cè)定時(shí)間則相對(duì)較長(zhǎng)。

BET低溫吸附法的基本原理是[32]讓纖維在低溫下的吸附氣體中完成物理吸附,待吸附平衡后對(duì)平衡吸附壓力和吸附氣體量進(jìn)行測(cè)定,再根據(jù)BET方程求出纖維的單層分子吸附量,進(jìn)而計(jì)算出纖維的比表面積。測(cè)定過(guò)程所采用的吸附氣體一般為氮?dú)?。Li等人[33]根據(jù)BET低溫吸附原理對(duì)針葉木硫酸鹽漿纖維的比表面積進(jìn)行了測(cè)定,具體使用的吸附氣體是氮?dú)?對(duì)應(yīng)使用BET方程對(duì)其進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算,Chen等人[34]也進(jìn)行了類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)。

壓汞法的基本原理是外加壓力將具有導(dǎo)電性的液體汞壓入纖維孔隙,并利用傳感器將這一過(guò)程中產(chǎn)生的電信號(hào)傳輸給電腦,再通過(guò)模擬來(lái)計(jì)算纖維的比表面積[31]。由于壓汞法測(cè)定纖維的孔徑受到外加壓力的影響,壓力越大,對(duì)應(yīng)孔徑就越小,這樣壓汞法在纖維孔徑測(cè)定上應(yīng)用較其測(cè)定纖維比表面積更為廣泛。林友峰等人[35]使用壓汞法對(duì)尾葉桉風(fēng)干前后的纖維孔徑和孔的比表面積進(jìn)行了測(cè)定,發(fā)現(xiàn)二者都呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。從中可以推斷,纖維的比表面積也一定隨著孔徑和孔比表面積的減小而減小,因?yàn)榭妆缺砻娣e也是纖維比表面積的一部分,這也證實(shí)了纖維比表面積會(huì)受到纖維孔徑的影響這一結(jié)論。

3 結(jié) 語(yǔ)

纖維表面性能是重要的纖維性能,影響纖維自身的性質(zhì)以及纖維之間的結(jié)合性能,在纖維的后期應(yīng)用過(guò)程中逐漸受到關(guān)注。纖維表面化學(xué)組成、纖維表面電荷、纖維表面能以及纖維比表面積都是典型的纖維表面性能,其對(duì)纖維基材料的性能以及纖維應(yīng)用過(guò)程均有著各自不同的影響機(jī)制。通過(guò)針對(duì)纖維表面性能以及相關(guān)檢測(cè)技術(shù)的介紹,發(fā)現(xiàn)纖維表面性能測(cè)定使得纖維表面性能逐漸成為一種清晰可控的纖維性能,纖維表面分析也必將成為纖維應(yīng)用中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

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(責(zé)任編輯：馬 忻)

·日本造紙工業(yè)·

日本紙和紙板的生產(chǎn)、消費(fèi)及研究開(kāi)發(fā)進(jìn)展——2015年、2016年供需狀況和CNF事業(yè)進(jìn)展

紙業(yè)時(shí)代雜志社科技時(shí)代編輯部

與美國(guó)相比，日本紙和紙板品種中印刷用紙占43%，包裝紙占47%，印刷紙和包裝紙占比幾乎相當(dāng)；而美國(guó)，包裝紙占60%，印刷用紙只占22%。另外，美國(guó)的生活用紙占比近10%，而日本則只占7%。定量相當(dāng)?shù)珕蝺r(jià)高的印刷紙以前是優(yōu)勢(shì)，而現(xiàn)在卻面臨風(fēng)險(xiǎn)。制紙公司業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換速度雖然很快，但卻趕不上市場(chǎng)變化的速度。當(dāng)前，企業(yè)要想生存，就必須向著生產(chǎn)設(shè)備重組、海外事業(yè)擴(kuò)大、企業(yè)間合作等方向努力。這種情況下，以大型造紙集團(tuán)為中心，面向未來(lái)新事業(yè)的嘗試就非常活躍了。政府一方面正在推進(jìn)電力零售自由化和可再生能源固定價(jià)格收購(gòu)制度(FIT)等能源事業(yè),另一方面正在積極推進(jìn)制漿造紙技術(shù)應(yīng)用的新的商務(wù)配套工作。

本文在概述日本紙和紙板供需情況的同時(shí)，也介紹了最近創(chuàng)新事業(yè)的研究開(kāi)發(fā)情況，特別介紹了成為其他產(chǎn)業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)的納米纖維素(Cellulose Nanofiber，CNF)的發(fā)展?fàn)顩r。

1 2015年紙和紙板的供需情況介紹

表1所列為2009—2015年日本紙和紙板的種類(lèi)及產(chǎn)量情況。2015年紙和紙板產(chǎn)量與2014年同比減少了1.0%，為2622.6萬(wàn)t(見(jiàn)表1)，銷(xiāo)售量同樣減少了1.0%，為2610.9萬(wàn)t(包括出口在內(nèi))。產(chǎn)量連續(xù)3年遞減，銷(xiāo)售量連續(xù)2年遞減。

1.1 紙

紙和紙板中，紙的總產(chǎn)量為1482.8萬(wàn)t，減少了1.9%，銷(xiāo)售量為1478.5萬(wàn)t，也減少1.9%。全年業(yè)績(jī)低于1500萬(wàn)t，產(chǎn)量是自1988年以來(lái)最低，銷(xiāo)售量是自2012年以來(lái)最低。國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售量為1393.4萬(wàn)t，減少了2.4%，出口量為84.8萬(wàn)t，增長(zhǎng)了7.3%。

紙主要品種的國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售量情況如下：

(1)新聞紙日本國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售量為299.4萬(wàn)t，減少了4.7%，跌破300萬(wàn)t。廣告刊登不佳，雖然廣告頁(yè)數(shù)保持穩(wěn)定趨勢(shì)，但是需求減弱，最終結(jié)果是發(fā)行量減少。2014年因特殊因素(索契奧運(yùn)會(huì),FIFA世界杯等)影響，但到2015年沒(méi)有明顯的特殊因素影響。

(2)印刷、信息用紙國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售量為772.5萬(wàn)t，減少了2.0%。其中非涂布印刷用紙為196.9萬(wàn)t，減少了3.3%；涂布印刷用紙為444.3萬(wàn)t，減少了1.4%；信息用紙為131.2萬(wàn)t，減少了1.8%。

(3)包裝用紙國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售量為72.2萬(wàn)t，減少4.8%。其中，未漂包裝紙減少4.9%，漂白包裝紙減少4.6%。

(4)生活用紙國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售量為176.3萬(wàn)t，減少0.2%。但是，4個(gè)季度中的1—3月受增稅的影響，消費(fèi)水平高，同比減少了7.6%；而4— 6月以后，有增加趨勢(shì)(4— 6月同比增長(zhǎng)3.8%，7—9月同比增加1.6%，10—12月同比增加2.2%)。

1.2 紙板

2015年紙板供求中，產(chǎn)量為1139.8萬(wàn)t，增長(zhǎng)0.3%；日本國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售量為1100.7萬(wàn)t，減少0.2%，出口量為31.7萬(wàn)t,增長(zhǎng)了15.7%，合計(jì)為1132.4萬(wàn)t，增加0.2%。生產(chǎn)量、銷(xiāo)售量都有微增，連續(xù)3年遞增。庫(kù)存增加以紙板箱原紙(箱紙板+瓦楞原紙)為主，11月份超過(guò)70萬(wàn)t大關(guān)，是自2001年9月份后約14年來(lái)最高的。到年底庫(kù)存是68.3萬(wàn)t，與年初相比增加7.4萬(wàn)t(12.1%)。

紙板主要品種的國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售情況如下：

(1)紙板箱原紙國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售量為883.1萬(wàn)t，增長(zhǎng)了0.4%。在飲料和含水果在內(nèi)的食品領(lǐng)域開(kāi)始增加，連續(xù)3年遞增。但是對(duì)于增長(zhǎng)率來(lái)說(shuō)，由于低定量原紙的普及，瓦楞箱紙板原紙的產(chǎn)量(增長(zhǎng)0.8%)僅有小幅增長(zhǎng)。從需求領(lǐng)域的動(dòng)向來(lái)看,最大的需求者——加工食品內(nèi)食化傾向的繼續(xù)和以外國(guó)游客的增加為背景冷凍食品等的穩(wěn)步增長(zhǎng)。飲料領(lǐng)域也以礦泉水和茶系列飲料為主，增長(zhǎng)高于上一年。

表1 2009—2015年日本紙和紙板的種類(lèi)及產(chǎn)量 t，(%)

注 括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為對(duì)上一年的比。

受到日本九州以西生長(zhǎng)不良的影響，水果銷(xiāo)售開(kāi)始低迷,但在日本東部水果生長(zhǎng)較好，水果銷(xiāo)售帶來(lái)的蔬果包裝箱的消費(fèi)也高于上一年。由于日元貶值，導(dǎo)致電氣、機(jī)械設(shè)備日本國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)移,但是低于增稅前的2014年的業(yè)績(jī)。

(2)紙容器用紙板國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售量為153.8萬(wàn)t，減少了2.1%。在食品和餅干漲價(jià)的背景下家庭的需求調(diào)整，出現(xiàn)了時(shí)隔2年來(lái)的負(fù)增長(zhǎng)。白紙板中涂布白紙板銷(xiāo)售量為82.9萬(wàn)t，減少了2.1%。醫(yī)藥用紙板銷(xiāo)售量比較堅(jiān)挺，但受產(chǎn)品漲價(jià)的影響,用于餅干和袋裝食品等的白紙板開(kāi)始減少，低于2014年。用于商店促銷(xiāo)的高級(jí)白紙板品POP(賣(mài)點(diǎn)廣告)增長(zhǎng)穩(wěn)健，但高級(jí)白紙板銷(xiāo)量減少了2.9%。用于醫(yī)藥和便利店食品方面的特殊白紙板，繼續(xù)受大型快餐業(yè)低迷的影響，下降1.1%。

2 2016年紙和紙板內(nèi)需估算

日本制紙聯(lián)合會(huì)2015年1月發(fā)表了“2016年紙和紙板內(nèi)需估算報(bào)告”。該報(bào)告顯示，2016年日本國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)受新興國(guó)家經(jīng)濟(jì)蕭條的影響，結(jié)果令人擔(dān)憂(yōu)，但企業(yè)業(yè)績(jī)是堅(jiān)挺的，預(yù)計(jì)將會(huì)繼續(xù)緩慢恢復(fù)。在此經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，用于食品領(lǐng)域紙板的需求有望增加，電子媒體的興起和無(wú)紙化辦公等使紙的用量減少，紙和紙板的內(nèi)需比2015年減少1.1%，為2658萬(wàn)t，預(yù)計(jì)減少約29萬(wàn)t。這是連續(xù)6年的負(fù)增長(zhǎng)，比2009年雷曼沖擊后的內(nèi)需2791萬(wàn)t減少了4.8%，約134萬(wàn)t。

2.1 紙

預(yù)測(cè)在紙的主要品種中生活用紙將有所增長(zhǎng)，由于向信息電子媒體等形式的轉(zhuǎn)變，無(wú)紙化、省包裝化的進(jìn)行，新聞紙、印刷用紙、包裝用紙出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。據(jù)估算，紙合計(jì)內(nèi)需為1501萬(wàn)t，約減少34萬(wàn)t，比2015年減少2.2%。連續(xù)10年出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。與2009年的1687萬(wàn)t相比約降低11.0%，減少186萬(wàn)t。按品種來(lái)看，分析如下。

新聞紙的內(nèi)需基本由報(bào)紙的發(fā)行量和頁(yè)數(shù)增減情況所決定。頁(yè)數(shù)受刊登廣告數(shù)量的影響，預(yù)計(jì)企業(yè)業(yè)績(jī)的改善，會(huì)擴(kuò)大廣告市場(chǎng)，但報(bào)紙刊登的廣告向其他媒體轉(zhuǎn)移，使報(bào)紙廣告處于低潮，因此不能寄希望于頁(yè)數(shù)增加。發(fā)行量持續(xù)減少，但減少幅度將比2015年的低。由于閏年晨報(bào)發(fā)行天數(shù)的增加、參議院選舉、里約奧運(yùn)會(huì)等特殊原因，期待需求能夠增長(zhǎng)。綜合以上因素來(lái)看,新聞紙的內(nèi)需比2015年減少2.0%，為297.3萬(wàn)t，跌破300萬(wàn)t。

對(duì)于印刷、信息用紙，非涂布印刷用紙、涂布印刷用紙、信息用紙均受電子化和無(wú)紙化等因素影響會(huì)繼續(xù)減少。印刷信息用紙的內(nèi)需863.3萬(wàn)t，比2015年減少3.0%，約減少27萬(wàn)t。連續(xù)10年負(fù)增長(zhǎng)。

對(duì)于包裝用紙，重包裝(重袋)需求領(lǐng)域中需要合成樹(shù)脂，可以預(yù)測(cè)整體需求持平，但進(jìn)口樹(shù)脂的減少和出口增長(zhǎng)帶來(lái)的國(guó)內(nèi)供貨增長(zhǎng)，用來(lái)包裝稻子和麥子的柔性集裝袋(軟包裝)減少,面粉包裝保持不變。周?chē)憷曩?gòu)物輕型包裝角底袋和快遞袋的需求穩(wěn)健,可以預(yù)測(cè)手袋向軟包裝過(guò)渡。信封需求比2015年反而增加，源于政府實(shí)施的普查及社會(huì)保障號(hào)碼制的特需,網(wǎng)點(diǎn)化(WEB)、壓縮明信片化、其他品種、其他構(gòu)件持續(xù)向負(fù)增長(zhǎng)過(guò)渡。加工食品、藥品用途的包裝紙用量保持穩(wěn)定,但用于建材和其他方面的包裝紙用量難以預(yù)測(cè)。考慮到以上因素，估計(jì)包裝用紙的內(nèi)需為71.4萬(wàn)t,比上年減少2.2%(減少1.6萬(wàn)t)。

對(duì)于生活用紙,雖有人口減少的負(fù)面因素的影響,但作為生活必需品需求保持穩(wěn)定，加上訪(fǎng)日外國(guó)人的增加,家庭數(shù)的增加等,預(yù)測(cè)略有增長(zhǎng)。品種上，濕巾紙是高附加值產(chǎn)品的需求,衛(wèi)生紙由于訪(fǎng)日外國(guó)人的增加導(dǎo)致居家外用業(yè)務(wù)需求增加、商用設(shè)施及酒店的增加導(dǎo)致毛巾紙需求增加，預(yù)計(jì)整體也將穩(wěn)步發(fā)展。綜合以上因素,生活用紙的內(nèi)需將為194.0萬(wàn)t,比上年增加0.3%(增加0.6萬(wàn)t)。

2.2 紙板

紙板主要品種中，箱紙板和瓦楞原紙是主力，增加0.7%，紙盒用紙板預(yù)計(jì)減少0.6%(其中，白紙板減少0.7%)。紙板合計(jì)內(nèi)需1157萬(wàn)t，約增加5萬(wàn)t，比上年增長(zhǎng)0.4%。相比2009年的1105萬(wàn)t，約增加52萬(wàn)t，增長(zhǎng)了4.7%。

箱紙板和瓦楞原紙?jiān)鲩L(zhǎng)0.7%，但據(jù)日本全國(guó)紙箱工業(yè)工會(huì)聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè)，瓦楞紙板為139億m2，比上年增加1.2%。主要需求領(lǐng)域中，預(yù)測(cè)電器、機(jī)械設(shè)備需求持平，占比過(guò)半數(shù)的食品加工等食品行業(yè)的需求是增長(zhǎng)的。參考這些需求動(dòng)向，近年來(lái)原紙向輕量化發(fā)展。箱紙板和瓦楞原紙內(nèi)需894.5萬(wàn)t，比上年增加6.3萬(wàn)t，增加了0.7%。

預(yù)測(cè)箱紙板原紙的主要需求領(lǐng)域是，在加工食品中，國(guó)內(nèi)午餐冷凍食品量的穩(wěn)定和市場(chǎng)的擴(kuò)大，也有利于進(jìn)一步增加需求，預(yù)計(jì)餅干、巧克力和點(diǎn)心需求穩(wěn)步增長(zhǎng)。啤酒飲料中，預(yù)計(jì)100%麥芽啤酒的需求持平，但低麥芽啤酒和新類(lèi)別酒是減少的，啤酒類(lèi)的需求整體低于上一年。在清涼飲料中，預(yù)計(jì)礦泉水和碳酸飲料增加，茶飲料也呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。因此，可以預(yù)測(cè)整個(gè)加工食品行業(yè)超過(guò)上一年。雖然水果業(yè)面臨農(nóng)業(yè)人口和種植面積減少的傾向，不能期待其增長(zhǎng)，但食品安全問(wèn)題導(dǎo)致的國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移和內(nèi)食化的穩(wěn)定,預(yù)計(jì)也將持平。由于日元貶值，電器設(shè)備、機(jī)械設(shè)備隨著出口相應(yīng)的需求和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的增加也會(huì)有所增加,因此預(yù)計(jì)消費(fèi)稅增稅前的需求也會(huì)備受期待,但是受中國(guó)向海外生產(chǎn)轉(zhuǎn)移的影響，也會(huì)和上一年持平。因?yàn)槔淆g化社會(huì)的進(jìn)展而帶來(lái)藥品、洗滌劑、化妝品的需求增長(zhǎng)，預(yù)期與其相關(guān)的上下游需求也會(huì)超過(guò)上一年。

紙容器用紙板，因家庭內(nèi)自制食品的穩(wěn)定及與食品相關(guān)上下游的需求而堅(jiān)挺，使用者的成本意識(shí)依然很強(qiáng)，將繼續(xù)關(guān)注包裝盒的小型化和軟包裝化材料的進(jìn)程。另外可以看到印刷領(lǐng)域以出版為主的減少，預(yù)計(jì)整體上低于上一年。綜上所述，預(yù)測(cè)紙容器用紙板的內(nèi)需197.6萬(wàn)t，比上一年減少1.3萬(wàn)t，減少了0.6%。

在紙容器用紙板需求的主要領(lǐng)域，預(yù)測(cè)食品包裝繼續(xù)以低價(jià)格和節(jié)約為目標(biāo)，其中以咖喱類(lèi)為主的食品蒸煮袋逐年增加。近年來(lái)，便利店食品包裝的增加比柜臺(tái)商品包裝增加的穩(wěn)健。巧克力和餅干的需求增加，這大概是受春天的復(fù)活節(jié)和秋天的萬(wàn)圣節(jié)等活動(dòng)的影響。食品受包裝箱小型化和軟包裝化的影響，預(yù)計(jì)與上一年持平。醫(yī)藥、化妝品、日用品中，受醫(yī)藥品和中藥需求增加的影響，其增長(zhǎng)也備受期待。另外受人口老齡化和健康意識(shí)提高的影響也有望增加。洗滌劑的需求從粉末狀向液體和第三洗滌劑(凝膠)轉(zhuǎn)移，預(yù)計(jì)也有減少。面巾紙作為生活必需品，其需求保持穩(wěn)定，預(yù)計(jì)需求量持平。店面商業(yè)促銷(xiāo)產(chǎn)品POP的印刷，預(yù)計(jì)保持堅(jiān)挺，但是交易卡缺乏安全感,因此也有向其他材料轉(zhuǎn)移而減少的傾向。預(yù)計(jì)整體與上一年持平。印刷出版方面，由于定期刊物?？桶l(fā)行量減少，低于一上年。文具辦公用品方面，由于少子化和電子化的滲透背景，文件類(lèi)繼續(xù)減少。

3 納米纖維素產(chǎn)業(yè)化

在日本，由于人口減少及電子媒體等的普及，印刷、信息用紙的需求呈下降趨勢(shì)，與包裝相關(guān)的紙板和作為生活必需品的生活用紙發(fā)展趨勢(shì)愈加穩(wěn)健，但前景未必樂(lè)觀。在這種認(rèn)識(shí)下,造紙公司為保證企業(yè)持續(xù)成長(zhǎng)，紛紛致力于以“海外事業(yè)”“木質(zhì)生物質(zhì)”“能源”等為關(guān)鍵詞的事業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。造紙公司在強(qiáng)化事業(yè)基礎(chǔ)的同時(shí)，也加快擴(kuò)大新事業(yè)領(lǐng)域，體現(xiàn)紙張紙漿產(chǎn)業(yè)特性的“木質(zhì)生物質(zhì)”未來(lái)潛力巨大，目前這個(gè)領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)更活躍。其中寄予厚望的是納米纖維素(CNF)。

3.1 產(chǎn)學(xué)研合作

2014年6月，作為日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(產(chǎn)綜研)的聯(lián)合體，成立了“納米纖維素論壇”(Nanocellulose Forum)。利用國(guó)內(nèi)各地區(qū)林業(yè)的間伐材料和木材加工邊角料等剩余物開(kāi)發(fā)的新技術(shù)激活了林業(yè)和地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，該論壇的成立，增加了地方自治團(tuán)體和企業(yè)對(duì)CNF的關(guān)注，越來(lái)越多的地區(qū)成立了CNF事業(yè)合作組織。

例如，日本近畿地區(qū)于2014年12月成立了“原材料產(chǎn)業(yè)-CNF研究會(huì)”。關(guān)西有無(wú)紡布、塑料、橡膠等產(chǎn)業(yè)，CNF和復(fù)合化新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)前途光明。除與這些行業(yè)相關(guān)的企業(yè)以外，京都大學(xué)、京都市產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所、功能紙研究會(huì)、兵庫(kù)縣立工業(yè)技術(shù)中心和日本無(wú)紡布協(xié)會(huì)等專(zhuān)家都參與了產(chǎn)學(xué)研的合作。另外，靜岡縣也于2015年6月成立“藤?lài)?guó)度CNF論壇”。表明造紙廠正充分利用該地區(qū)的優(yōu)勢(shì)資源，專(zhuān)心致力于CNF相關(guān)產(chǎn)業(yè)。同樣，造紙產(chǎn)業(yè)占很大比重的四國(guó)地區(qū)，在2016年5月成立了“四國(guó)CNF平臺(tái)”，中越漿業(yè)川內(nèi)工廠所在地的鹿兒島縣薩摩川內(nèi)市，更是充分利用地域間伐材，并于2015年7月成立了“竹生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)城市協(xié)會(huì)”。

在這種全國(guó)高度關(guān)注CNF的背景下，2016年7月召開(kāi)了納米纖維素論壇，參加論壇的有：大學(xué)和公共機(jī)構(gòu)的CNF相關(guān)研究人員等個(gè)人會(huì)員73名，CNF制造企業(yè)和產(chǎn)品化企業(yè)等法人會(huì)員192家，國(guó)家或地方自治團(tuán)體、國(guó)立研究開(kāi)發(fā)法人等特別會(huì)員44個(gè)機(jī)構(gòu)。這個(gè)論壇的主題是向?qū)嵱没~進(jìn)的CNF開(kāi)發(fā)，會(huì)議中，原材料、加工、設(shè)備制造的各研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間，造紙、化學(xué)品等供給方和家電、汽車(chē)、化妝品等需求方之間的信息共享和交換意見(jiàn)、共同開(kāi)發(fā)的建議、促進(jìn)項(xiàng)目推進(jìn)。

該論壇已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)。對(duì)于納米纖維素中的納米微晶纖維素，以加拿大等為主的ISO標(biāo)準(zhǔn)化正在穩(wěn)步推進(jìn)。在2015年秋天召開(kāi)的ISO納米技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)——TC 229的大會(huì)上,來(lái)自日本的有關(guān)CNF的技術(shù)規(guī)范(TS)研究提案被預(yù)工作項(xiàng)目(Preliminary Work Item)認(rèn)可。作為新工作項(xiàng)目(New Work Item)，預(yù)計(jì)于2017年1—3月召開(kāi)的TC229/JWG2(測(cè)量和特性評(píng)價(jià))上進(jìn)行審議。

此外,該論壇將在2016年12月8—10日的東京大網(wǎng)站舉辦的“環(huán)保宣傳2016”會(huì)場(chǎng)內(nèi)舉辦納米纖維素展示會(huì),同時(shí)計(jì)劃同期召開(kāi)國(guó)際會(huì)議“2016納米纖維素峰會(huì)”。

3.2 試驗(yàn)工廠的運(yùn)行

CNF的制造中，造紙公司以現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)的木漿為直接原料,因此大型造紙公司成套設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行表明，CNF工業(yè)化生產(chǎn)、多用途開(kāi)發(fā)的案例越來(lái)越多(見(jiàn)表2)。以下對(duì)造紙公司推進(jìn)CNF實(shí)用化的動(dòng)態(tài)做一追蹤報(bào)道。

(1)王子控股

京都大學(xué)從2007年開(kāi)始，著手進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)NEDO(新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu))項(xiàng)目和CNF實(shí)用化。從2009年10月開(kāi)始啟動(dòng)，與三菱化學(xué)共同研究，2013年3月首次在世界上成功制造了CNF連續(xù)透明薄膜。可代替玻璃,應(yīng)用于電子設(shè)備和大型顯示屏,太陽(yáng)能電池等。另一方面,從2015年8月開(kāi)始,與日光化工共同開(kāi)發(fā)CNF用于化妝品原料。另外,王子控股開(kāi)發(fā)出了容易分散的濕粉狀CNF的制造方法,同年10月開(kāi)始供應(yīng)市場(chǎng)。

表2 日本主要CNF試驗(yàn)廠

2015年11月，王子制紙富岡工廠生產(chǎn)設(shè)備開(kāi)始安裝，計(jì)劃2016年秋季年產(chǎn)40 t的設(shè)備啟動(dòng)生產(chǎn)。該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是木質(zhì)纖維微細(xì)化，能夠降低能耗，產(chǎn)能提高能夠降低成本。另外也可制造高品質(zhì)(高透明度、高黏度)的CNF、化妝品等使用的安全(磷酸等)的制造過(guò)程、良好的CNF之間的強(qiáng)烈靜電反應(yīng)等特征。期待用于高性能高細(xì)納米過(guò)濾器或塑料加固材料、高檔化妝品的增黏劑分散劑、自由變形的有機(jī)電激光顯示和太陽(yáng)能光伏板、高強(qiáng)度靈活性的高顯示器面板等。

(2)日本制紙

在2007—2012年，日本制紙NEDO項(xiàng)目正式開(kāi)發(fā)CNF制造技術(shù)，2013年11月以該成果為基礎(chǔ)，公司巖國(guó)工廠年產(chǎn)能30 t的CNF生產(chǎn)設(shè)備建設(shè)。這是日本國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用CNF的化學(xué)預(yù)處理工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備。因此該公司有可能加快量產(chǎn)和應(yīng)用的發(fā)展進(jìn)程。2015年4月，該公司根據(jù)TEMPO催化氧化法，成功開(kāi)發(fā)了具有除臭、抗菌等多種性能的高功能CNF薄膜。同年10月，集團(tuán)公司的日本制紙制造銷(xiāo)售的成人用紙尿布采用具有較高除臭功能的功能性CNF片發(fā)售。此外，日本制紙還將于2017年4月在其石卷工廠啟動(dòng)年產(chǎn)500 t的CNF批量生產(chǎn)的計(jì)劃。

該公司除生產(chǎn)具有抗菌、除臭功能的薄膜外,還開(kāi)發(fā)了具有玻璃纖維突出熱尺寸穩(wěn)定性和高阻氣性的“功能性薄膜”透明顯示器片材或薄膜，隔板、氣體阻隔性的包裝材料等，同時(shí)開(kāi)發(fā)了作為“功能性添加劑”的增黏劑、分散劑等。甚至作為“納米復(fù)合材料”，也加快了以輕量化和高強(qiáng)度為目標(biāo)的樹(shù)脂或橡膠的加固材料和電子材料的應(yīng)用步伐，有望獲得早期的市場(chǎng)。

(3)大王制紙

大王制紙與愛(ài)媛大學(xué)和產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(產(chǎn)綜研)合作，從2013年12月開(kāi)始提供CNF樣品。2016年4月，該公司的三島工廠年產(chǎn)能力100 t CNF的成套設(shè)備開(kāi)始啟動(dòng)。實(shí)現(xiàn)了解纖工程制造工藝中能源使用量大幅削減。產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合開(kāi)發(fā)加速的同時(shí)，增加CNF利用企業(yè)提供的樣品,推進(jìn)其更廣泛的用途開(kāi)發(fā)。繼續(xù)試圖加強(qiáng)引進(jìn)設(shè)備，6月，設(shè)置安裝了化學(xué)品預(yù)處理工序，能耗壓縮到原來(lái)的1/10。至此,工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)的制造成本為1000日元/kg以下。到2017年春，計(jì)劃采用更適合于復(fù)合材料制造的干粉狀CNF的干燥設(shè)備，此后計(jì)劃繼續(xù)擴(kuò)大該廠的規(guī)模，提高和改善質(zhì)量，2020年的建設(shè)計(jì)劃也在進(jìn)行中。

(4)中越漿業(yè)

從2013年開(kāi)始,中越漿業(yè)開(kāi)始提供CNF樣品。這個(gè)CNF采用水中碰撞法(ACC法)，水分散的紙漿之間發(fā)生沖突,使高壓水侵入到纖維內(nèi)部,那個(gè)力量利用纖維之間的弱結(jié)合使其柔軟細(xì)化的原理,利用。最大特點(diǎn)是其他方法無(wú)法看到的CNF表面的兩親性。原本纖維素分子在疏水性和親水性的部位具有兩親性，集合的纖維素纖維表面親水性表面有親和性。但是,ACC法纖維表面疏水性部位暴露,使其具有制造兩親性的表面特性的CNF。

該公司和前述的造紙廠商一樣,CNF從本公司的紙漿制造，原料不僅使用針葉木和闊葉木，也使用國(guó)產(chǎn)竹子，這是與其他公司不同的地方。該公司在川內(nèi)工廠中，附近農(nóng)民難處置的間伐的竹材料,1998年開(kāi)始作為紙的原料,竹紙作為生態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)和銷(xiāo)售。CNF實(shí)用化是國(guó)內(nèi)竹林的有效利用。該公司的實(shí)驗(yàn)顯示,竹子做的CNF復(fù)合材料強(qiáng)度更好，原料的優(yōu)勢(shì)性也備受關(guān)注。以這種實(shí)用化研究成果為基礎(chǔ),中越紙漿計(jì)劃將于2017年4月在川內(nèi)工廠啟動(dòng)第1期年產(chǎn)能100 t的生產(chǎn)項(xiàng)目。

(5)北越紀(jì)州制紙

北越紀(jì)州制紙CNF生產(chǎn)的成套設(shè)備建設(shè)正在進(jìn)行，尚未擴(kuò)大開(kāi)發(fā)比重。該公司在特種紙項(xiàng)目的研究開(kāi)發(fā)方面經(jīng)驗(yàn)豐富業(yè)績(jī)突出。致力于CNF特殊紙產(chǎn)品的高功能化的巨大威力和用途開(kāi)發(fā)。例如,空氣過(guò)濾器上CNF的應(yīng)用研究進(jìn)展。一般的玻璃纖維過(guò)濾器的纖維縫隙10 μm以下,但該公司成功開(kāi)發(fā)了50 nm以下小縫隙超高功能過(guò)濾器的CNF。與以前相比，可以有效捕捉發(fā)現(xiàn)病毒和細(xì)菌，因此醫(yī)院或研究所等都很期待。該公司將在2016年內(nèi)開(kāi)始提供使用CNF工業(yè)用過(guò)濾器的實(shí)驗(yàn)。

過(guò)濾、分離的不僅是氣體，而且還有液體,高功能產(chǎn)品CNF的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大。北越紀(jì)州制紙2012年收購(gòu)了法國(guó)Financiere Bernard Dumas S.A.S，目前，兩家公司正在推進(jìn)電池隔板和空氣凈化過(guò)濾器相關(guān)技術(shù)交流，CNF應(yīng)用也很受關(guān)注。另外，紀(jì)州制紙2015年收購(gòu)了加拿大的Alpac Forest Products Inc.，在該國(guó)的阿爾伯塔州立研究機(jī)構(gòu)AITF(Alberta Innovates of Technology Futures)和納米纖維素的一種納米微晶纖維素(CNC)的商業(yè)化的共同研究,這方面的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)也備受期待。

該公司的特殊紙事業(yè)CNF的出現(xiàn),更加增加了開(kāi)發(fā)劃時(shí)代產(chǎn)品的可能性。

4 造紙行業(yè)的主要機(jī)械、材料、化學(xué)品制造商

日本造紙公司紙和紙板行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，也進(jìn)一步推進(jìn)了時(shí)代進(jìn)步，推進(jìn)了新業(yè)務(wù)的積極開(kāi)拓。到目前為止，支持造紙行業(yè)發(fā)展的紙漿和紙張供應(yīng)商的作用也變得更加重要。以下對(duì)造紙公司今后的行業(yè)發(fā)展中不可或缺的、日本的主要機(jī)械、材料、藥品制造商做一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。

?川之江造機(jī)株式會(huì)社

川之江造紙機(jī)械(嘉興)有限公司

公司主要生產(chǎn)BF衛(wèi)生紙機(jī)、紙加工機(jī)械等，可生產(chǎn)車(chē)速600～1500 m/min的各種型號(hào)的衛(wèi)生紙機(jī)。抄紙系統(tǒng)采用最新技術(shù)，公司生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備質(zhì)量好、效率高、運(yùn)行成本低，已為中國(guó)生活用紙行業(yè)提供多臺(tái)成套設(shè)備，擁有豐富的業(yè)績(jī)。

?小林制作所

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

?大善株式會(huì)社

公司主要產(chǎn)品為高效立式洗漿機(jī)“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(wú)需選擇設(shè)備場(chǎng)所；適于非木材制漿系統(tǒng)，化學(xué)藥品用量少，廢水負(fù)荷銳減。

?佐野機(jī)械株式會(huì)社

公司產(chǎn)品主要有：①保證機(jī)器設(shè)備高速穩(wěn)定運(yùn)行的(專(zhuān)利)新型檢出器及自動(dòng)校正裝置；②各種機(jī)械設(shè)計(jì)制作、造紙機(jī)械、瓦楞紙加工機(jī)等。

?明答克商貿(mào)(上海)有限公司(Maintech Co., Ltd.)

公司是由干部(烘缸、干網(wǎng))臟污解決先驅(qū)者日本Maintech株式會(huì)社設(shè)立在中國(guó)的子公司。公司依托日本總公司研發(fā)的紙機(jī)臟污防止技術(shù)、針對(duì)不同情況的紙機(jī)臟污問(wèn)題提出了設(shè)備、化學(xué)品、適用方法等三方面綜合技術(shù)的解決方案，并提高造紙產(chǎn)能和效益。目前，公司的干部防污技術(shù)已被日本國(guó)內(nèi)95%以上的造紙廠、中國(guó)大陸年產(chǎn)量前30名的工業(yè)用紙廠家中90%以上、其余亞太地區(qū)前10名的工業(yè)用紙廠家中80%采用。

?日本FILCON(輝爾康)株式會(huì)社

公司成立于1916年，主要生產(chǎn)造紙用網(wǎng)。其產(chǎn)品除在日本有較高的市場(chǎng)占有率，還供應(yīng)亞洲市場(chǎng)，如APP紙業(yè)等。企業(yè)通過(guò)了ISO9001、ISO14001質(zhì)量體系認(rèn)證。近年開(kāi)發(fā)了3.5層織網(wǎng)“LTT-9FE”及經(jīng)線(xiàn)作為連接線(xiàn)的3層織網(wǎng)“SAKURA”，受到國(guó)內(nèi)外的關(guān)注。此外，還生產(chǎn)運(yùn)輸帶、過(guò)濾用濾布、水處理器及應(yīng)用蝕刻技術(shù)的電子部件。

?哈利瑪化成集團(tuán)株式會(huì)社

主要生產(chǎn)高性能的PAM干強(qiáng)劑，高效低泡和低VOC型松香施膠劑，表面施膠劑，包括低氯型在內(nèi)的PAE型濕強(qiáng)劑，涂布用抗水劑、柔軟劑、剝離劑等多種造紙專(zhuān)用化學(xué)品。

哈利瑪化成集團(tuán)株式會(huì)社造紙事業(yè)關(guān)聯(lián)的海外子公司由以下組成：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(xué)品有限公司，山東杭化哈利瑪化工有限公，美國(guó)Plasmine Technology，Inc。

(編譯：趙旸宇；責(zé)任編輯：馬 忻)

Study Progress of Surface Properties and Its Measuring Methods of Pulp Fibers

XIE Jing-lei ZHANG Hong-jie*LI Zhi-qiang LI Hai-long

(TianjinKeyLabofPulp&Paper,TianjinUniversityofScience&Technology,Tianjin, 300457)

(*E-mail: hongjiezhang@tust.edu.cn)

Cellulosic fiber is the basic frame work of the paper sheets. The properties of cellulosic fiber are significant for the formation and physical properties of paper sheets. As one of the important characteristics of cellulosic fibers, the surface properties affect the interaction of fiber and chemical additives as well as the inter-fiber bonding capability, which further influence the paper machine runnability and resulting paper sheet properties. In this paper, the recent research findings related to the effects of fiber surface properties (surface chemical composition, surface charge, surface energy, and specific surface area) on paper properties were reviewed, and the measurements methods of fiber surface properties were also involved.

cellulosic fiber； surface lignin coverage； surface charges； surface energy

Paper & Board Production, Consumption, and R&D Progress in Japan——Supply-demand of Paper & Board, and the Development of CNF in 2015, 2016

謝晶磊先生,在讀碩士研究生；主要研究方向：清潔制漿與木質(zhì)資源綜合利用。

2016- 03-28(修改稿)

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31370577)。

TS71.2

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.09.014

*通信作者：張紅杰先生,E-mail：hongjiezhang@tust.edu.cn。