创新驱动——卫生纸机发展趋势报告

编者按：当前生活用纸市场，消费者的需求发生了很大的变化，越来越多的消费者开始倾向购买质量更好的高端产品。而生活用纸生产商也需要不断地更新生产技术来满足消费者的需求。企业往往需要在技术更新，生产高质量产品与控制生产成本之间寻找平衡点。本期编译了Tissue World杂志对全球领先的纸机制造商最新技术的报道，带读者了解全球卫生纸机最新的发展趋势，同时为国内卫生纸机制造商的技术创新提供参考。

2019年有哪些新的卫生纸机技术取得突破？有哪些新技术有望在2020年推出？

安德里茨生活用纸和干燥销售总监Guenter Offenbacher：2019年，我们推出了用于生产塑纹型生活用纸的PrimeLineTEX纸机，2020年初我们仍专注于此。借助这一中间技术，我们开发了一种生产高档生活用纸的具有竞争力的纸机。尤其是与干法起皱相比，纤维使用量比TAD纸机更少，能耗更低。

完成PrimeLineTEX技术开发计划后，我们将把关注的重点转移到PrimeLineTIAC生活用纸中试工厂的建设，进行各种试验和研发活动，以改进现有的TAD技术并开发结构型生活用纸的新技术。

川之江总经理兼工程总监Shinji Goda：我们预计2020年的趋势是可以用一台设备生产不同等级的产品，既能生产新型产品同时又能生产传统产品的设备最受生活用纸生产商的关注。我们于2019年年底启动的新纸机可以采用湿法起皱或干法起皱工艺，该设备配备的新型流浆箱使纸页获得优异成形性能，因此赢得客户的高度好评。

PMP集团业务开发和市场营销副总裁Maja Mejsner：目前全球生活用纸行业使用的主要是新月型成形器纸机。生活用纸生产商和机械制造商都在不断寻求创新，以期在合理的生产成本下获得非常好的生活用纸质量。成本和质量有时像一对矛盾难以调和，但是，这取决于消费者的需求和购买行为。在新兴市场中，简单且稳健的解决方案占主导地位。成熟市场更容易接受更具有创新性的复杂技术，包括靴式压榨和塑纹生活用纸等。

关键的是要了解全球不同地区生活用纸设备的技术年龄存在很大差异。以中国为例，纸机的平均技术年龄非常小，只有8～10年，而在美国，则接近30年。不同地区生活用纸人均消费量是完全不同的，成熟市场要比新兴经济体高3～4倍。成熟的市场需要集中精力优化设备，找到一个最有效点。这就是为什么要重建和应用智能、创新的概念。新兴经济体仍处于学习曲线上，发展速度更快，而且每天都在学习，这种市场环境下简单性和灵活性有助于维持较低的商业风险，并为未来奠定坚实的基础。

我们预计2020年这一趋势不会发生剧烈变化，但我们仍然相信，应该以创新为动力，继续努力扩展我们的产品，以很好地满足来自所有市场的所有需求。

拓斯克技术总监Paolo Raffaelli：拓斯克目前正在开发低能耗TAD技术，我们预计2020年将投放市场。众所周知，塑纹型生活用纸这一中间解决方案并未在生活用纸市场获得特别的反响。这是我们决定继续采用TAD战略，并专注于高品质传统生活用纸和结构化生活用纸的部分原因，而且，鉴于对低能耗和可持续性的明显需求趋势，我们的研发工作一直围绕低能耗TAD展开，这将在典型的结构化生活用纸与低能耗之间取得适当的平衡。

生活用纸工厂的整体数字化无疑是当今最具革命性的创新之一。通过边缘计算和云计算，更深入的工业物联网技术将有助于将信息技术和运营技术结合起来。在此基础上，拓斯克正在开发与机器学习相关的数据分析和计算能力，以便创建预测模型，并在设备综合效率、质量和能效方面优化生产流程。

维美德生活用纸厂业务部销售经理Ingmar Andersson：生活用纸行业中引入的所有新技术主要是由两个要素驱动的：一是降低能耗，二是能够用更少的纤维生产出更好的产品。

如今，维美德通过完善的Advantage ThruAir、不断升级的TAD工艺以及多种混合工艺（如Advantage NTT、e-TAD和QRT）解决了生活用纸产品差异化的需求。这些新工艺现已推广到最重要的市场，并且已经启动或正在交付。

追求更高效率将推动Valmet Performance Centre积极开发工业互联网服务，以支持客户改善和优化其生产系统。新型过程传感器的引进将增强对生产过程中内部因素的了解。

Voith生活用纸高级副总裁Martin Jauch：由于生活水平和个人卫生水平的提高，擦拭纸、餐巾纸、面巾纸和卫生纸等生活用纸产品的全球消费量正在迅速增长。卫生纸是生活用纸行业最大的细分市场。柔软度是该类别的关键质量指标之一，因此，该领域正在开发新的生产技术来提高纸张柔软度。生产商正在努力实现差异化，同时也在努力提高生产效率和降低能耗。运营成本必须尽可能低，以确保竞争力。Voith Paper继续在终端产品质量方面取得显著进步。实际案例研究表明，TSA测试柔软度高于86%，并且具有较高生产效率和出色的性能。

如何应对市场上新的技术需求？

Offenbacher：全球生活用纸行业的竞争很激烈，同时也在不断发展。创新是成功的关键，生产成本以及产品功能是关注的焦点。我们希望继续在不同等级生活用纸方面的研发活动，从传统产品到高端产品，例如塑纹型和结构化（TAD）生活用纸。

我们的生活用纸创新和应用中心与生活用纸行业内企业合作的PrimeLine TIAC技术开发试验工厂，以及开发数字化和新型自动化解决方案的Metris性能中心，都为实现这一目标做出了巨大贡献。

Goda：造纸过程的可视化是生活用纸生产商的主要需求。如果该过程具有多个操作参数，则即使很小的变化也会影响生产效率。迅速采取行动适应变化是非常重要的。为了满足这些需求，川之江以合理的价格开发了易于使用的操作监控系统。我们现在打算扩大营销推广的投入。

Mejsner：几年来，生活用纸生产商一直在关注每吨产品的成本以及如何在保持高质量的同时最大程度地减少纤维原料消耗，对复杂技术的需求很少，似乎基础的、简单的解决方案会被企业优先考虑。

回顾前十年，当时的生活用纸生产线非常坚固耐用，设计寿命甚至长达35年，如今已缩短了，人们愿意接受成本降低的折衷方案（不同的材料、较低的执行标准等）、针对某一系列更短的技术使用年限，他们接受更短的生产线寿命。有吸引力的投资回报率至关重要，在亚洲（中国）为3～4年，在世界其他地区为5～6年。

如果有人准备投资，他们希望采用即插即用型的解决方案。在20世纪70年代，建造一座工厂有时需要4年时间。如今，已经缩短到一年半，完成从合同签订到生产出产品。我们改变了建造工厂的方式——简化的建筑（无地下室）、搭建过程的“乐高积木理念”、更多标准化和可复制的解决方案等等。一些投资者行动迅速，会一次下多个订单，尤其是在亚洲。PMP现在有两个客户正在增加订单数量。在这种情况下，流程规划是非常不同的，这是实现协同效应的一个很好的例子。订购相似的设备，可以节省时间，确保操作员在一台机器上接受培训，就可以在不同的工厂操作其他类似设备。通过这种方式，我们变得更加高效，并且可以将业务提升到一个新的水平。

在PMP，我们认为仍有两个重要因素需要牢记：安全性和透明度。无论如何，我们所有人都需要确保使用的方案对用户和整个生产过程都是安全的。机械供应商应该给客户提供选择的空间，并保持信息透明，以确保买家是将同类设备进行过对比，明确某些选择的后果（例如，低碳钢代替不锈钢、较薄的组件代替较厚的组件、较低质量的泵代替高质量的泵，等等）。我们有责任保持生活用纸行业的良好状况，并促进其发展。

Raffaelli：消费者和零售商正在推动行业向更可持续产品的转型。人们普遍要求对造纸工业等能源密集型生产过程降低碳排放量。作为机械制造商，我们致力于提供最高效的技术，将使生活用纸生产商实现能源节约和回收，从而减少其碳排放量。

我们还可以通过设计节能的布局以及水、化学药品和纤维的工艺流程图，有效地优化客户的流程。简而言之，我们的设计和制造工作专注于提高机器性能、提高效率并减少其碳足迹。

我们还见证了更多替代纤维的使用。拓斯克正在与最紧密的合作伙伴之一合作，开发使用替代纤维的相应技术。该项目旨在考察纤维的性能、提高成品质量并减少备料过程中热能和电能的使用。

Andersson：客户对生产投资的最佳利用率有很高要求，通常可以通过提高生产速度实现，但或许更重要的是减少停机。客户期待可靠的设备、在预定的时间内进行最少的维护。

如今纸机最大运行车速已经超过2,200m/min，但随着运行速度提升，纸机的能耗也迅速增加，所以进一步提高运行速度的需求很少。

保持所有设备（包括成形网和毛毯）的运行良好和清洁，并密切监控所有工艺参数是高生产率的基础。这种操作方式对设备的设计标准影响很大。

Jauch：全球的各个行业正在因为数字化而迅速发展。错过了高速发展列车，企业将会失去竞争力。生活用纸行业也一样，新的技术也在不断开发和实施。Voith Paper是造纸工业4.0解决方案的先驱，推出了适用于生活用纸行业的基于云计算的应用程序。OnEfficiency系列提高了效率，改善了产品和工艺质量、同时可以对机械设备和生产过程控制进行改进。此外，Voith还提供资产管理解决方案和虚拟传感器。Voith自动化平台ComCore上的所有产品都易于安装使用，为纸机的控制性能提供了灵活性和可靠性。

能源节约方面取得了哪些进展？

Offenbacher：多年来，安德里茨推出了一系列对抗气候变化或有助于保护环境的产品。大约45%的销售额来自有助于可持续发展和节约资源的“绿色”产品和技术。

生活用纸方面的节能技术包括：ShortFlow浆料制备系统、新型磨浆技术及Papillon磨浆机、双稀释法流送系统、PrimePress XT Evo靴式压榨技术、带有端盖隔热层的PrimeDry钢制扬克缸以及包括蒸汽发生器在内的各种热回收系统等等。

Goda：卫生纸机干燥部的节能一直以来都是行业内的挑战。蒸汽系统和热风罩的改进设计进一步提升了节能效果。我们还在研究如何利用新型流浆箱改善纸幅成形。减少PEO用量和提高纸幅均一性也是客户所期望的。

Mejsner：在过去的3年中，我们一直致力于开发和优化我们的EcoEc Premium系列（单幅和1.5幅），以确保超低的纤维消耗水平。运行数据证明了我们的理论计算是正确的，甚至可以达到超出预期的效果。

我们还开发了一种带靴式压榨的双幅卫生纸机Intelli-Tissue Ultra系列产品。在WIDE项目（明智的解决方案、创新、耐用、节能）下开发了一个新的系列。该套设备开发主要目标是在新月型纸机上达到最低的能耗，解决方案包含PMP公司所有有助于改善生活用纸质量的技术，例如双层流浆箱、靴式压榨等。创新的用户友好型解决方案，兼顾了客户需求以及PMP智能理念，而且具有工业4.0的风格；高品质、紧凑的模块化结构及无故障运行（纸机效率高达95%）提供了优秀且耐用性能，并且具有最低的能耗（对于生产某些特定类型的产品，吨纸蒸汽消耗低至1.68t，但为了防止某些位置蒸汽不足，纸机需要利用大直径钢制扬克缸和气罩）。Intelli-Tissue Ultra是我们针对企业客户和成熟市场需求开发的设备，在这些市场中，预计未来的趋势将是尖端技术和合理成本相结合。这是一个持续的过程，我们将继续创新，并在要求更高的细分市场中变得更加突出。

Raffaelli：除了我们的低能耗TAD纸机项目。我们在开发其他节能解决方案方面也取得了重大进展。

首先，我们正在制造第三代拓斯克的钢制扬克缸，其第一批设备计划于2020年安装。我们收集了20年来在世界各地不同条件下（包括TAD工艺）运行的约200套TT SYD的大量数据，用来开发最新一代产品，在该设计中，我们优化了扬克缸几何形状并显著提高了其在所有压区载荷下的传热效率。

其次，我们投入了很多精力来升级拓斯克的能源回收设备，首要的是热交换器，以确保蒸汽、冷凝水、热空气和真空设备的热能效率达到最高水平。

Andersson：维美德针对节能需求，推荐的是Advantage ViscoNip压榨技术，该技术是在几年前推出的，现在已广泛应用于所有市场。ViscoNip技术可以使纸页干度和均匀性显著提高，大大降低了吨纸能耗。

如今，另外两项独特的维美德节能技术已成为我们标准纸机的一部分：Advantage ReTurne，用于回收流浆箱喷射能量的涡轮机；以及Advantage ReDry，重新利用气罩中的废热，以提高压榨部的干度。与10年前相比，如今的技术将纸机能耗降低了30%。

Jauch：在欧洲最新安装开机的Voith纸机，通过一系列技术来降低能耗。新的Pluralis磨浆盘确保了更好的纸张质量和更低的能耗。由于设备更小，采用双稀释系统的进料流程能够降低碳足迹和能耗。此外，使用文丘里效应的低雾度雾化器，装机功率更小，可减少雾化器内部的雾气，为操作者提供更好的工作环境。没有再循环管路的流浆箱，冲浆泵的能耗更少，不会影响喷浆的质量或稳定性。NipcoFlex T靴式压榨可实现更高的纸幅水分一致性，可减少约20%的热能消耗。此外，EvoDry Y钢制扬克缸和EcoHood气罩提供了更有效的干燥过程，同时减少了能源消耗和浪费。最后，蒸汽增压器使得蒸汽消耗明显降低。有了所有这些要素，客户可以提高竞争力和设备运营效率，并从中获益。

生活用纸市场和当前的全球经济环境中有哪些发展趋势？

0ffenbacher：在生活用纸市场上，我们已经看到了明显的趋势，例如，客户希望使用新的技术提高产品质量。就能耗而言，这些技术应与生产常规生活用纸的技术相当。因此，我们需要提供资源节约技术，尤其是节能技术来生产高档生活用纸。除了减少能耗外，我们还可以通过节省纤维和减少水耗来降低生活用纸厂的二氧化碳排放量。

关于常规生活用纸品类，我们还在研究减少能源和水耗以及提高质量的具体方法。

该行业的另一个趋势是数字化。安德里茨的Metris自动化系统取得了巨大的成功，以优化纸浆和造纸厂的整体生产和效率。Metris是安德里茨在“工业物联网（lloT）”应用中的技术品牌。该系统还包括生成有关能源和资源效率能力的报告，以监测和优化能源和其他资源的消耗。

该系统2019年首次成功地在某知名生活用纸厂安装，除了改善我们的标准服务外，我们还将进一步推动生活用纸行业的工艺性能优化（OPP）行动。

Goda：由于运输成本降低的原因，来自其他国家的进口生活用纸产品不断增加。日本生活用纸生产商正致力于开发高附加值的差异化产品，如吸水性较高的蓬松的纸巾和设计精美的高端产品。

Mejsner：即使存在区域性产能过剩，生活用纸行业仍然健康。十年前，大多数新的纸机是单幅宽（2.4m）的，然后我们发现双幅宽（4.8m）的机器很受欢迎。如今，人们越来越感兴趣的是安装1.5倍幅宽（3.6m）的纸机，与单幅宽机器相比，这种幅宽的纸机能够增加产能，并且与双幅宽纸机相比灵活性更大。

生活用纸行业也受到当地环境或政治法规的影响。企业在制定扩张计划时，通常会从全球市场的角度考虑，同样其工作方式和对机械设备和标准化的要求也需要考虑全球市场，生活用纸行业不再是地域性的行业。

在这种趋势下，生活用纸生产商在自己的商业模式和寻找新的机遇之间达到了平衡，降低失败的风险。同样令人振奋的是，与其他造纸机相比，生活用纸设备的技术年龄非常低。因此有更多的空间可以实施现代化理念，例如工业4.0解决方案。

Raffaelli：2018年，纸浆原料价格暴涨，导致许多生产商将其投资计划搁置。目前的趋势已经逆转，这意味着造纸厂将可能继续通过增加新产能来实施扩张计划。市场对高品质纸的需求仍在上升，与此同时，我们在设备供应方面看到了行业的整合，这为所有参与者营造了更健康的竞争氛围。

Jauch：生活用纸行业一直在努力寻求最佳的工艺参数和产量。运营效率必须非常高，而总成本必须始终保持在低水平。随着环境要求越来越严格，必须降低能耗。纸浆价格的轻微下降和电子商务中新商业模式的发展正在带来更多的利润。由于消费者购买行为的改变，生产商不得不在竞争激烈的环境中重新定位自己。工业4.0已经取得进展，新的发展机会促使生产商开始朝这个方向采取行动。Voith Paper致力于将造纸工业4.0解决方案推向市场，以帮助生产商在不断变化的市场形势下脱颖而出并更具竞争力。

客户对可持续性有什么要求？公司做出了哪些回应？

Goda：在日本生活用纸领域，考虑到环境因素，在厨房和厕所卫生用品中正有越来越多纸产品替代非织造布产品和石油产品。为满足这种需求，除了卫生纸和纸巾等普通产品之外，生产商需要能生产更多产品的设备。

Mejsner：可持续性是我们行业的基因。消费者是有意识的希望购买无污染、高质量的、安全的产品，生活用纸产品直接影响他们的生活。社会越来越负责任，更加关注可持续性问题。我们也已经开始更加关注资源及其利用。生活用纸行业也更加重视能源，有助于最大限度减少能源消耗的解决方案也受到行业内的关注。生活用纸和设备的生产商更注重技术投资，以确保生产过程得到优化，资源消耗降至最低，这是一个全球趋势。

PMP将继续努力为可持续发展创造和提供解决方案。我们2020年的营销活动叫做“重新定义造纸”。我们的目标是加强公司获利，继续保持公司的动态增长。我们在生活用纸领域的下一个目标是将蒸汽使用量降低到1.5吨/吨纸的水平（纸机需要使用大于18ft的大型钢制扬克缸和Intelli-Cap的新月型成形器）。在这种情况下，烘缸余热的再利用一方面有助于节约资金，另一方面也符合可持续发展的趋势。

Raffaelli：造纸企业越来越多地参与到多个层面的环境保护中。从设备制造商的角度来看，我们在每个项目中的首要任务是将热能和电能消耗降至最低，通过提高整个生产过程的纤维回收来减少纤维用量和废物量，并通过优化的工艺设计减少水消耗。我们多年来开发的技术旨在帮助造纸厂达到所需的产品质量，同时实现节能减排，履行其可持续性承诺。这些目标是我们所有工程和研发项目的基础。

Andersson：客户的环保要求有时候会影响纤维的选择，新的技术开发也要针对各种不同纤维原料，如稻草、竹子和其他农业残余物。

此外，再生纤维的使用仍然很重要，因为再生纤维看起来更符合环保要求，并且容易为消费者所理解。产品的生态标签易于被所有国家的消费者接受。

维美德可以提供混合型的技术方案，以满足客户对更低碳足迹和更高质量的需求。此外，Advantage DCT和ThruAir概念也进行了技术更新，以减少碳足迹。

Jauch：环境责任对Voith和我们的客户越来越重要。因此，产品的生态足迹必须根据可持续性目标进行优化。为了实现这些目标，降低能耗对于不同市场领域的未来发展至关重要。造纸企业已经开始考虑使用不同纤维原料方案的新项目，以提高其竞争力和盈利能力，同时也更具有可持续性。Voith Paper专注于各种可能与造纸工业4.0相结合的技术解决方案，同时达到高效率和卓越性能。