造纸生物施胶剂

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）]

造纸生物施胶剂是生物来源的湿部与表面化学品——松树松香、由脂肪酸 衍生的烷基烯酮二聚体 (AKD) 与烯基琥珀酸酐 (ASA)，以及高生物质聚合物 与透明化剂——它们在纤维周围定向形成一层疏水薄膜，使纸张与纸板能够 抵抗水、油及印刷透印。可再生碳的地位因化学路线而截然不同，这一区别 具有商业意义：松香是松树的分泌物，因而天然即为生物基；AKD 由 C16–C18 植物及动物脂肪酸构建；但标准 ASA 由化石异构化 C16–C18 烯烃制得， 只有在当前进入商业供应的马来酸化植物油新牌号中才属生物基（Kemira 的 Fennosize MO 30 含 30% 可再生原料，其余为常规 ASA）。因此，真正以 可再生碳为默认原料（而非事后改造）的是松香与 AKD 两个细分；ASA 正 处于转型中途。全球造纸 施胶剂市场在 2024 年约为 12 亿美元，预计到 2033–34 年以约 5% 的 复合年增长率增至约 18 亿美元，其中仅 AKD 到 2035 年便以每年约 2.8% 的速度增长，对应包装与纸板的高端化以及印刷纸种的萎缩。结构性拉动力 是无塑、可回用的纤维包装：一套调校良好的 AKD 或松香施胶方案可使 瓦楞纸或折叠纸盒生产线以单一产品同时满足 2 分钟与 UN 30 分钟的 Cobb 耐水目标，而 AKD/ASA 的中性至碱性 pH（7.0–9.0）相较于酸性松香施胶 （pH 4.5–6.0）降低了设备腐蚀与排放负荷。

造纸生物施胶剂的关键方向：

1. 松香施胶 (Rosin Sizing)： 最初的生物基酸性施胶——松树松香经 皂化或强化成皂或阳离子乳液，在酸性 pH 下计量加入；这是中国（广西） 松香产业向全球供应的化学，也是 FCN/FDA 列明的食品接触松香施胶剂 家族。
2. AKD 施胶 (Alkyl Ketene Dimer)： 由脂肪酸二聚体合成的中性/碱性 反应型施胶剂，是包装与纸板的主导牌号，相比松香具有更强、更稳定的 耐水性，并与再生纤维及碳酸钙填料完全兼容。
3. ASA 施胶 (Alkenyl Succinic Anhydride)： 由异构化 C16–C18 烯烃与 马来酸酐制得的快熟化中性施胶剂，以阳离子乳液形式在高速度包装纸机上 计量加入，其中湿部沉积控制是核心工程难题。传统上为化石基；生物路线 以马来酸化高油酸葵花籽油或菜籽油替代烯烃。
4. 生物质表面剂与透明化剂 (Biomass Surface/Transparentizing)： 高生物质表面施胶剂与透明化/阻隔剂——松香基与聚合物基，生物质含量 高达 85% 并通过食品接触认证——替代纤维包装中的塑料薄膜，并使纸的 选定区域透明。

行业价值链

[松香 / 脂肪酸] ──> [合成] ──> [乳化] ──> [湿部 / 施胶压榨]
                          │                         │
                 (AKD / ASA / 松香)              (成型 + 干燥)
                          │                         │
                          ▼                         ▼
[Cobb 施胶纸] <─── [施胶发展] <────────────── [回用循环]

价值链层级

该行业的跨领域技术：

• 阳离子松香乳液制备 (Cationic Rosin Emulsion)： 在近中性 pH 下运行的细粒径阳离子松香施胶剂，用于食品接触纸种。
• AKD 蜡乳化与阳离子稳定 (AKD Emulsification)： 以淀粉稳定的 AKD 分散体，针对碱性高速纸机调校。
• 施胶压榨表面施胶 (Size-Press Surface Sizing)： 在施胶压榨施涂的聚合物/松香表面施胶剂（如 POLYMARON），用于印刷适性与表面强度。

02美国

美国施胶市场集中于运行中性 AKD 与 ASA 方案的包装纸与薄页纸厂，其驱动力是高速下无沉积运行与食品接触合规。

包装施胶、ASA 沉积控制、食品级松香

• Solenis imPress SB-798 / Hercon 620： 表面施胶剂，使包装纸厂能以单一产品同时达到 2 分钟与 UN 30 分钟的 Cobb 耐水目标，并完全取消表面 ASA，从而使湿部与施胶压榨运行更洁净；Hercon 覆盖松香/AKD 乳液施胶。
• FDA FCN 列明的松香施胶： 经美国 FDA 食品接触通报 (FCN) 批准的松香施胶剂家族，支撑食品接触折叠纸盒与防油纸种。
• 排放指南与 TSCA： EPA 对酸性松香废水与湿部化学品排放的监管，推动美国高速纸机转向腐蚀性更低、排放负荷更小的中性 AKD/ASA 方案。

03中国

中国是全球最大的松香 (松香) 生产国——广西/梧州林化带供应了全球相当份额的松树松香——因此生物基松香施胶是本土专长，支撑着全球最大的再生箱板纸板块。

松香原料基、松香施胶生产、再生包装

• 松香原料基： 广西与广东林化集群供应的松树松香，是本土强化松香与阳离子松香施胶乳液的基础，用于再生挂面纸板与瓦楞纸。
• 本土施胶剂供应： 中国造纸化学品生产商将该松香转化为松香皂、ASA 与 AKD 乳液，供应再生包装板块，但专业化商业供应商格局分散于林化与造纸化学品企业之间，而非集中于某一家具名供应商。
• MARA 与 GB 标准： 食品接触与工业化学添加剂的国家标准界定了纸张接触纸种允许的松香改性化学与乳化剂。

04欧盟

欧盟在监管拉动力——PPWR 下无塑、可回用纤维包装——上领先，使生物施胶成为瓦楞纸、折叠纸盒与饮料纸板的战略性投入。

无塑包装、AKD 蜡供应、生物平衡施胶

• Kemira Fennosize MO 30 可再生 ASA： 施胶产品线中最清晰的生物替代——以马来酸化高油酸葵花籽油替代化石烯烃，以 30% 可再生 / 70% 常规 ASA 的混配形式商业供应，40% 混配已完成测试，100% 已在中试纸机上运行；进一步提高比例的制约因素是 MSOHO 的黏度。Kemira 同时供应用于包装与纸板的 AKD 蜡及中性施胶乳液（其于 2026 年沿脂肪酸价值链将 AKD 蜡价格调整了 10–20%）。
• REACH 与 PPWR： REACH 化学品注册与包装及包装废弃物法规的可回用性要求，是共同推动以松香/AKD 施胶与生物质阻隔剂替代化石施胶剂与塑料薄膜阻隔的双重驱动力。
• 生物平衡碳核算： 欧洲施胶化学企业通过生物平衡及松香基施胶产品线印证可再生含量，并与纤维回用循环兼容。

05领先公司与研究机构

06技术栈与创新

生物施胶栈建立在松香化学、由脂肪酸衍生的反应型施胶（AKD/ASA）以及高生物质表面与阻隔剂之上。

1. 松香施胶 (Rosin Sizing)：
   • 松树松香经皂化或强化成皂或阳离子乳液，在酸性 pH 4.5–6.0 下计量加入。
   • 案例：Harima Chemicals 以松树松香构建的生物质透明化与阻隔剂；经 FDA FCN 列明的食品接触松香施胶剂家族。
2. 中性 AKD/ASA 施胶 (AKD/ASA Neutral Sizing)：
   • 脂肪酸衍生的 AKD 与（传统上为化石基的）烯烃衍生 ASA 反应型施胶剂在中性/碱性 pH 7.0–9.0 下运行，提供更强、更稳定的耐水性与更低的腐蚀；可再生 ASA 路线以马来酸化高油酸植物油替代烯烃。
   • 案例：Kemira Fennosize MO 30（由高油酸葵花籽油制得的 30% 可再生 ASA）以及用于包装的 AKD 蜡与中性施胶乳液；可消除表面 ASA 及其沉积的 Solenis imPress SB-798 表面施胶剂，以及用于薄页纸表面施胶的 Hercon 620。
3. 生物质表面剂与透明化剂 (Biomass Surface/Transparentizing)：
   • 聚合物与松香基表面施胶剂以及高生物质阻隔/透明化剂，替代塑料薄膜并使纸的选定区域透明。
   • 案例：Harima 高达 85% 松树生物质的水基阻隔涂布剂，通过食品接触认证；Arakawa POLYMARON 表面施胶剂，用于酸性至中性纸种。

07价值链与生产线

生物施胶方案的工业生产线 (TAPPI T 441 Cobb / ISO 535)

┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 1. 松香/脂肪酸进料        │ ───> │ 2. 施胶剂合成             │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘
                                                  │
                                                  ▼
┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 4. 湿部/施胶压榨          │ <─── │ 3. 乳化                   │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘
               │
               ▼
┌───────────────────────────┐      ┌───────────────────────────┐
│ 5. 成型与干燥             │ ───> │ 6. Cobb 质控与废水        │
└───────────────────────────┘      └───────────────────────────┘

阶段 1：松香/脂肪酸进料

来自林化供应的松树松香与来自植物油及动物脂的 C16–C18 脂肪酸，作为施胶剂的生物基原料接收。

阶段 2：施胶剂合成

松香经强化或皂化成松香施胶剂；脂肪酸二聚成 AKD 蜡；异构化烯烃——或在可再生牌号中为马来酸化高油酸植物油——与马来酸酐反应生成 ASA。

阶段 3：乳化

施胶剂被乳化成细粒径的阳离子或阴离子分散体（约 0.6–0.8 µm），以淀粉或阳离子聚合物稳定，以适应稳定的湿部与施胶压榨应用。

阶段 4：湿部/施胶压榨计量

乳液在中性/碱性 pH 下计量加入浆料的湿部，或在施胶压榨施涂，通过电荷控制留着在纤维上。

阶段 5：成型与干燥

处理后的浆料成型并压榨，施胶薄膜在纸幅经过烘缸时发展，将疏水烷基或松香链定向至纤维表面。

阶段 6：Cobb 质控与废水

耐水性经 Cobb 测试（2 分钟与 UN 30 分钟，TAPPI T 441 / ISO 535）验证，而腐蚀性更低的中性 AKD/ASA 废水按 EPA 排放指南与 REACH 进行管理。