造纸生物干强剂

01概览与价值链

Markers: [EC: 欧盟包装与包装废弃物法规 (PPWR) / 排放指南 | OECD: 工业生物技术 | Regulator: EPA（美国）, REACH（欧盟）]

造纸生物干强剂是生物来源的湿部与表面添加剂——改性淀粉、羧甲基纤维素 及其他纤维素聚合物、精炼酶和生物聚合物树脂——以绝干纤维量的 0.5–2% 计量加入，用于重建赋予纸张抗张、耐破与短跨距压缩强度的 氢键网络。它同时回应了行业面临的两重压力：随着箱板纸与生活用纸中 再生纤维含量逼近 100% 而导致的一次纤维质量下降，以及出于监管与 品牌驱动、以生物基可降解干强树脂替代化石基聚丙烯酰胺 (PAM) 的趋势。一套调校良好的生物淀粉方案可将抗张与短跨距压缩强度提升 20–40%，并使纸厂能在不损失运行性的前提下将填料或再生纤维配比 再提高 5–15 个百分点，而酶法精炼前处理可降低精炼能耗 15–30%。

造纸生物干强剂的关键方向：

1. 阳离子与热改性淀粉 (Cationic/Thermally Modified Starch)： 主导性的 生物干强剂，经糊化后在湿部或施胶压榨计量加入，可在再生挂面纸板上 增加抗张强度 20–40%。
2. 纤维素聚合物与纳米纤维素 (Cellulosic Polymers/Nanocellulose)： CMC、 微纤化与纳米纤化纤维素在纤维之间形成结合桥，提高 Scott 结合强度与 表面强度，并支持更高的填料配比。
3. 酶法精炼与增强 (Enzyme-Assisted Refining)： 纤维素酶与淀粉酶处理 在保持纤维长度的同时将精炼能耗降低 15–30%，常与淀粉方案联用。
4. 生物聚合物与生物平衡树脂 (Biopolymer/Biomass-Balanced Resins)： 壳聚糖、瓜尔胶、海藻酸盐与生物平衡干强树脂替代化石基 PAM，并与 纸张回用循环完全兼容。

行业价值链

[淀粉/生物质] ──> [改性] ──> [湿部计量] ──> [成型]
                      │                            │
               (糊化 / 酶)                   (压榨 + 干燥)
                      │                            │
                      ▼                            ▼
[强度合格的纸] <─── [强度发展] <────────── [回用循环]

价值链层级

该行业的跨领域技术：

• 喷射糊化与现场淀粉制备 (Jet-Cook Starch Prep)： 连续糊化淀粉，保持湿部粘度稳定。
• 酶法精炼控制 (Enzymatic Refining Control)： 按打解度目标调定纤维素酶计量。
• 实时湿部传感器 (Real-Time Wet-End Sensors)： 电荷、留着与强度反馈，用于干强剂的闭环计量。

02美国

美国将干强化学的创新集中于大型再生箱板纸与生活用纸板块，在那里生物淀粉方案是 100% 再生浆料下获取强度的默认路径。

再生箱板纸、生活用纸强度、酶法精炼

• Solenis BioBond 与 Dry Strength Program： 可再生淀粉基干强方案，有据可查地提升了低品位再生浆料下箱板纸的质量。
• Buckman Smarter Strength： 酶法加数字方案，将 Ackumen ECHOWISE Pro 实时传感与精准的酶法及淀粉计量相结合。
• 排放指南与 TSCA： EPA 对湿部化学品排放的监管推动了从残留丙烯酰胺单体向淀粉与生物聚合物干强剂的转变。

03中国

中国既是最大的纸与纸板生产国，也是生物干强剂增长最快的市场，本土生物质化学企业向再生包装板块供应改性淀粉与糠醛/生物质干强树脂。

再生包装、生物质平台化学、本土供应

• Shandong Shengquan Group（圣泉集团）： 生物质平台供应商（上市代码 SSE: 605589），在糠醛与酚醛树脂产线之外生产生物质造纸添加剂。
• 市场增长： 中国市场研究将生物质与改性淀粉干强剂列为到 2032 年增长最快的湿部细分领域之一。
• MARA 与 GB 标准： 食品接触与工业淀粉添加剂的国家标准框架界定了纸张接触级允许的改性化学。

04欧盟

欧盟在监管拉动——可回用性与纤维基包装替代——上领先，使生物干强化学成为瓦楞纸与箱板纸的战略性投入。

可回用性强制要求、生物平衡化学、淀粉供应

• Kemira FennoBond™ 与生物平衡添加剂： 芬兰化学公司的 FennoBond 干强剂系列（面向生活用纸的 777E）与生物平衡干强、湿强添加剂并行，降低干强方案中的化石碳。
• Roquette STABILYS® 热改性淀粉： 面向生物造纸工业的专用淀粉产品组合，用于工业强度应用。
• PPWR 与 REACH： 包装与包装废弃物法规的可回用性要求与 REACH 化学品注册，是共同推动以淀粉与生物聚合物干强剂替代化石 PAM 的双重驱动力。

05领先公司与研究机构

06技术栈与创新

生物干强栈建立在淀粉化学、酶法纤维调理与闭环湿部控制之上。

1. 阳离子与热改性淀粉 (Cationic/Thermally Modified Starch)：
   • 于 90–95 °C 糊化，按绝干纤维量 0.5–2% 计量加入，可增加抗张强度 20–40%。
   • 案例：用于生物造纸工业强度的 Roquette STABILYS® A040 热改性淀粉。
2. 酶法精炼与增强 (Enzyme-Assisted Refining)：
   • 纤维素酶与淀粉酶处理在目标打解度下将精炼能耗降低 15–30%。
   • 案例：Buckman Smarter Strength 将 Ackumen ECHOWISE Pro 传感与精准酶法相结合。
3. 生物平衡与生物聚合物树脂 (Biomass-Balanced/Biopolymer Resins)：
   • 生物平衡与可再生碳干强树脂替代化石 PAM。
   • 案例：Kemira FennoBond™ 777E 与生物平衡干强剂；Solenis BioBond 可再生淀粉方案。

07价值链与生产线

生物干强方案的工业生产线 (TAPPI T 494 / ISO 1924)

┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 1. 淀粉/生物质进料        │ ───> │ 2. 改性与糊化             │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘
                                                  │
                                                  ▼
┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 4. 成型与压榨             │ <─── │ 3. 湿部计量               │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘
               │
               ▼
┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 5. 干燥与强度发展         │ ───> │ 6. 强度质控与废水         │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘

阶段 1：淀粉/生物质进料

玉米、马铃薯或木薯淀粉与纤维素侧流作为干强剂的生物基原料接收。

阶段 2：改性与糊化

原生淀粉经阳离子化或热改性（如 STABILYS® A040），或纤维素聚合物精炼至 CMC/NFC，再喷射糊化至稳定的湿部粘度。

阶段 3：湿部计量

生物干强剂按绝干纤维量 0.5–2% 计量加入浆料，常与精炼酶一同加入，并在实时电荷与留着传感下进行。

阶段 4：成型与压榨

处理后的浆料在长网或成型器上成型并湿压；改性淀粉留着在纤维上以构建结合网络。

阶段 5：干燥与强度发展

纸幅经过烘缸，并在使用施胶压榨时施加表面淀粉，发展出抗张、耐破与短跨距压缩强度。

阶段 6：强度质控与废水

抗张强度（TAPPI T 494 / ISO 1924）与 Scott 结合强度经确认，残留丙烯酰胺更低的废水按 EPA 排放指南与 REACH 进行管理。