开创生物纤维新时代

02-06

以植物等原材料生产的生物质纤维正在迎来新的时代。在日本,聚乳酸(PLA)纤维作为生物纤维已经在市场上出现超过了15年,但由于物性和价格问题,作为纤维销售并不顺利。而现在登场的则是以生物为原料制成的聚酯纤维。植物成分占原材料约3成的部分生物纤维已经在市场上销售。基本物性和石油产品一样,可以在普通的聚酯纤维相同的用途领域销售。从这一意义来说,纯植物原料聚酯纤维的登场将会给生物纤维的世界带来巨大的变革。

PLA纤维课题
物性、成本致销售不畅

人造丝是代表性的以植物为原料的化学纤维。旭化成纺织公司的铜氨丝纤维“宾霸”、三菱RAYON TEXTILE公司的三醋酸纤维“Soalon”、二醋酸纤维“Lynda”也以木浆为原料。
还有与以上化学纤维不同的生物纤维,以植物为原料,同时具有热可塑性,可以进行熔融纺纱及射出成型等,这就是尤尼吉可公司的“TERRAMAC”。该公司于1998年开始以利用玉米制造的PLA为原料生产纤维、无纺布、树脂、薄膜等。这是日本生物纤维PLA纤维的发端。
此后,原钟纺合纤公司、东丽公司(商品名称:“Ecodear”)、可乐丽公司(“Geodina”,现已从该事业撤出)、帝人公司(“BIOFRONT”)纷纷加入市场。尽管PLA在树脂领域获得好评,但在纤维领域销售并不佳。
根据行业内的推算,美国Nature Works公司每年生产10万吨PLA原料(生产能力为14万吨),日本的进口量为5000~6000吨。其中大多数被用于食品容器,用于纤维的量非常少。
尤尼吉可公司当初致力于服装用途,东丽公司则推出了汽车内部装饰材料等商品,但没有能够成为聚酯纤维的替代材料。这是因为PLA纤维具有降解性,但耐热性、耐久性能较差。各公司都为了改善其基本物性而努力开发,但本来原料价格很高,如果要和其他聚合物复合的话成本就会更高。这成为了PLA纤维普及的瓶颈。

植物由来原料的PET登场
物性和石油产品相同

最终克服PLA纤维弱点的是用生物原料制成的聚酯纤维。尽管没有PLA纤维的降解性,但具有和普通聚酯纤维一样的物性。
聚酯纤维以高纯度Terephthalic acid(PTA,对苯二甲酸)和Ethylene glycol(EG,乙二醇)为原料。把EG部分改为纯植物材料的部分生物聚酯纤维已经成功实现了商品化。
现在生产纯植物EG材料的有印度的India Glycols公司(年产9万吨)、丰田通商公司和中国人造纤维公司的合资公司Green coal Taiwan公司(GTC,年产7万吨)两家企业。
其中帝人公司于2010年发布的“PLANTPET”。此后TOYOBO SPECIALTIES TRADING公司也从2012年开始向市场销售生物聚酯纤维。
帝人公司的“PLANTPET”于2012年被日产汽车公司采用做新型电动汽车“日产Leaf”的座椅、内部装饰表面材料。这是首次被量产车型采用,是该公司和SUMINOE TEIJIN TECHNO公司、日产汽车公司共同开发的。据帝人公司称:“和石油产品相比,该产品能抑制化石资源的消耗,并为削减温室气体排放作贡献,因而受到好评”。
该公司以被日产汽车公司采用为契机,积极扩大“PLANTPET”的销售,计划2015财年汽车座椅、内部装饰材料的聚酯纤维销售量中50%以上由“PLANTPET”实现。并向服装、卫生材料等用途领域开拓市场。

东丽挑战完全生物纤维
从今年开始提供试用和实际验证

东丽公司也从2013年4月开始正式加入部分生物聚酯纤维市场。为了不和石油制成的EG混合,建立了品质保证体系,公司自行生产销售。已经确认了与石油产品相同的物性,将针对汽车内部装饰材料、窗帘、运动服装销售。
该公司不局限于部分生物纤维,还着手实现聚酯纤维另一原料PTA的生物原料化。PTA的生物原料化的难度比EG更高,但“部分生物纤维毕竟不是真正的生物纤维,在对顾客推广时的冲击力也不同”该公司表示。
2011年,东丽公司以美国Gevo公司合成的完全生物Para-xylene为原料生产PTA,和生物原料EG组合,首次成功试制了完全生物聚酯纤维。2012年6月,和Gevo公司签订合同,定量购买Gevo公司正在建设的试验设备所生产的纯植物Para-xylene。由此可以以一定规模生产完全生物涤纶纤维进行实际验证。计划于2013年向顾客试供应以听取市场评价。

只凭借生物由来还不够

今后的问题在于并不一定是生物原料就能够畅销。这是PLA纤维已经经历过的。当然物性方面和石油产品相同,但现阶段无疑成本还很高。因此在这一方面,“是具有功能性的纤维,而且是生物原料纤维,需要这样宣传”(东丽公司)。
另外,从长期来看,石油是有限资源,价格可能会维持高位。因为新兴国家的经济发展使得世界的能源消耗量增加。在这一方面生物原料和石油原料的价格将会产生平衡。届时生物聚酯纤维也许会替代石油产品成为主流。