【华源原创】疫情下中国"一罩难求"，是什么制约了口罩的产能？

在新型冠状病毒疫情中，口罩成为了稀缺资源。面对疫情，尽管全国各大企业都开始增设生产线制造口罩，可是却难以改变口罩短缺的现状，一些口罩生产企业因为生产原料的短缺，甚至不得不暂时停产。

那么，是什么制约了中国口罩的产能呢？

现有口罩生产厂家做的工作只是将采购到的熔喷布和其他材料以"三加二"的形式压合成型，再经过切边装配呼吸阀等工序后进行包装送往前线。可见，在口罩产业链上，熔喷布的生产处在至关重要的环节。

如下图所示：石油行业供给聚丙烯专用树脂，中上游企业将聚丙烯专用树脂生产成口罩布聚丙烯熔喷专用料，然后中游企业熔喷无纺布厂制造熔喷布，最后送往下游口罩厂。据"企查查"APP搜索结果显示，目前我国业务领域涉及熔喷布的中上游和中游企业仅有100家左右。

那么，为什么在产业链中上游和中游会出现瓶颈呢？

1、熔喷聚丙烯专用料供应商技术力量欠缺。

对于中上游企业来说，要求对聚丙烯材料进行改性处理，使其熔指（指塑料材料在注塑过程中的流动性强弱）达到1200以上才能用于医用级口罩。而与聚丙烯材料价格一路下跌形成鲜明对比的是，近期熔喷聚丙烯专用料价格猛涨，这其中改性处理难度较大导致的熔喷聚丙烯专用料产能不足是主要原因。公开资料显示，在我国现有熔喷聚丙烯专用料供应商前十名中，仅有三家公司对该工艺技术拥有专利或专利申请，分别是山东道恩、湖南盛锦和杭州宸达，而且每家公司拥有的专利数量也屈指可数。

资料来源：仪器信息网、CNIPR

2、熔喷无纺布制造企业设备陈旧技术人员短缺。

对于中游企业来说，熔喷设备陈旧核心零部件依赖进口是企业的主要痛点，中国在熔喷设备生产领域起步较晚，1994年才开始引进熔喷生产线，虽然现已实现生产设备国产化，但喷丝模头和喷丝板等核心零部件的生产仍与国外厂商有较大差距，多依赖于国外厂商供货。同时，相应的设备制造技术人员短缺，也无法缓解国外供货周期长和价格昂贵的矛盾，这就形成了短时间内熔喷无纺布产量不能提高的瓶颈。如图所示，从全球专利信息中可以看出核心部件喷丝模头的发展历史。

那么，熔喷聚丙烯专用料和熔喷无纺布的先进技术都掌握在哪些企业手中呢？

这要从熔喷法非纺织布的发展说起。最早，美国海军研究所于1954年研究气流喷射纺丝法，当时纺得了直径在5μm的极细纤维，并由此制得这种超细纤维组成的非纺织布。到了20世纪70年代，由Exxon公司将熔喷技术由军用转向民用生产，在随后的十年里，现已被Reifenhauser收购的Accurate Products公司按照Exxon公司技术成功制造了40in熔喷模头，这在其申请的专利US4986743中有所记载。

1990年后，进入到模头集中改造阶段，主要包括模块化模具组件、多排喷丝孔模头和改造模头形状等。例如，Exxon公司申请后转让给JML公司的专利US5145689中，不但更改了常规的熔喷模头，把熔喷模头分成数个1-2in的模头并列设置，使其可以并行使用不同的树脂材料；而且还在模块化熔喷模组件中设置了内部阀门和外部致动器，通过程序控制打开或关闭阀门，来控制聚合物熔体通过模具的流动，以用于受控熔喷聚合物沉积的间歇操作。

1994年，Biax FiberFilm公司设计了具有多排喷丝孔的熔喷设备，参见专利US5476616，其通过将纺丝喷嘴布置成四排或者更多排，在气体流过各个喷嘴周围的小圆形气孔时，将熔融纤维加速到接近声速，从而熔融吹塑形成细纤维。

进入21世纪后，形成以Exxon公司和Baix公司为代表的、主要以提高过滤效率或阻隔性能的熔喷设备主流供应商的研发趋势，他们通过使用小孔径、高密度的喷丝板等技术，制造微米、亚微米甚至纳米级产品。例如，Exxon公司的组合式模头由带一排喷丝孔，坡口角度30-90°的鼻形模头尖和两个气闸组成，Biax公司的组合式熔喷模头则由多排纺丝喷嘴和同心气孔组成，这些都提高了生产能力和生产效率。

随后模头开始向超细化成型方向发展。PGI公司开发了一种生产超细纤维的技术，其核心在于多级喷嘴设计，该技术使得99 %以上的纤维达到了亚微米级。而Hills公司利用"薄金属板"挤出模头，能够将高熔融指数PP制造出平均纤度达250 nm的熔喷纤维，而且最小纤度可达40nm，这使得熔喷非织造纤维的细度又有了新的飞跃。

中国企业与国外企业的差距有多大呢？

在目前中国市场上，占据着不错市场份额的国外企业包括，德国的Reifenhauser（莱芬豪舍）和Oerlikon Neumag（欧瑞康纽玛格），以及日本的Kasen（卡森）和Nippon Nozzle（喷丝板）等企业，他们相对中国企业在熔喷纤维直径上的技术优势如下表所示。

目前，德国Reifenhauser公司是中国市场中的领跑者，其开发的Reicofil工艺是适用范围最广泛的生产技术。该公司在全球拥有专利681件，在华专利数量为66件。与在美国和韩国专利布局不同的是，该公司在华专利布局的重点为成型或连接的工艺及设备，较为集中地覆盖了该领域的核心关键技术。

而国内企业在熔喷制造领域起步较晚，能够提供熔喷布成套生产设备和关键零部件的厂家并不多，较为突出的有中国恒天集团旗下的宏大研究院有限公司，以及中国纺织机械（集团）有限公司旗下的邵阳纺织机械有限责任公司等。

以宏大研究院为例，其专利申请全部为中国申请，并未进行海外专利布局。在宏大研究院总数26件专利中，还有一半目前处于失效状态，而且其专利技术的分布较散，涉及了熔体分配、低压气流分配、块状组件、气流牵伸、成网工艺、恒张力控制、纳米纤维生产等多个方面，而在关键核心技术上则涉及的较少。

值得一提的是，东华大学于2015年2月25日获得了一件涉及生产1-5μm超细纤维熔喷模头具体结构的专利CN102787374B授权，而东华大学早在1997年起就与宏大研究院有限公司等企业联合培养企业博士后，通过产学研相结合，相信我国很快会在超细纤维熔喷模头制造领域占有一席之地。

如今我国企业在国际市场中所处的地位不容乐观。虽然国产设备也逐渐以其良好的性价比走向世界，但出口的生产线还是主要以中低档为主，而高端产品的核心技术仍掌握在他国企业手中。此次疫情来势汹汹，打破了原本平衡的全球供给体系，这给国内企业创造了市场机会，但同时也暴露出在熔喷制造技术上的短板。

随着加速推动央企在熔喷布的产能布局，力图在技术差距和人才缺口方面迎头赶上，然而花重金购买核心设备只能解决燃眉之急，本质上还要加大研发和投资力度，在借鉴国外成熟经验的基础上，逐步缩小与国外企业的技术差距，在"反哺"国际口罩缺口时能够扩大市场份额。

参考文献：

[1]国外熔喷非织造布用途与设备发展简介

[2] 纺粘、熔喷技术与设备的发展现状与趋势

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