造纸生物施胶剂

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。

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。