緩沖包裝的內(nèi)襯件，一般均采用泡沫塑料。塑料制品進(jìn)入日常生活領(lǐng)域曾經(jīng)給人們帶來了不少方便，然而一些塑料制品,特別是EPS造成的白色污染也是觸目驚心的，廢棄塑料包裝物進(jìn)入環(huán)境后，由于很難降解，造成長期的、深層次的生態(tài)環(huán)境問題：首先，廢棄塑料包裝物混在土壤中，影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，從而導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)；第二，拋棄在陸地或水體中的廢舊塑料包裝物，被動物當(dāng)作食品吞入，導(dǎo)致動物死亡（在動物園、牧區(qū)和海洋中，此類情況已屢見不鮮）；第三，混入生活垃圾中的廢舊塑料包裝物很難處理：填埋處理將會長期占用土地，混有塑料的生活垃圾不適合用堆肥處理，分揀出來的廢塑料也因無法保證質(zhì)量而很難回收利用。

項(xiàng)  目	紙漿模塑制品	EPS發(fā)泡制品
環(huán)境保護(hù)	可*回收，再生利用	材料體積龐大，不會分解，是白色污染源
緩沖性	有一定的緩沖性	有很好的緩沖性
比  重	較大	小
單  價(jià)	略高于EPS	便宜
產(chǎn)  量	可連續(xù)生產(chǎn)	大量生產(chǎn)
倉  儲	堆置空間較小	堆置空間龐大
危險(xiǎn)性	不具自燃性	易燃
項(xiàng)  目	紙漿模塑制品	EPS發(fā)泡制品
防  震	較好	好
毒  性	燃燒*無毒	有毒
防潮性能	可吸收部分水分	不具防潮性
資源回收	100%資源回收	不可回收
資源再生	可再生
市場前景	受價(jià)格制約	面臨淘汰
原料來源	再生紙制品、廢紙漿	來源無法掌握，單價(jià)偏高

　　如何來提高紙漿模塑制品的緩沖性能呢？本課題擬采用紙漿模塑制品發(fā)泡技術(shù)。但是，在紙漿模塑發(fā)泡方面，目前國內(nèi)外尚無完整的或成熟的可參考的資料和技術(shù)，因此，需要通過試驗(yàn)研究，尋找到一種方法，使紙漿模塑能夠發(fā)泡，進(jìn)而達(dá)到提高它的緩沖性能的目的。

  　　紙漿模塑制品的環(huán)保性能已經(jīng)無可否認(rèn)，但如何采用發(fā)泡技術(shù)來提高它的緩沖性能呢？雖然目前市場上尚無理想的紙漿模塑發(fā)泡制品，但是國內(nèi)外的一些研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)取得了一定的成果。

   1. 廣東工業(yè)大學(xué)對紙漿真空成形制品的發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了紙制品低溫發(fā)泡（一般不應(yīng)超過150℃）的方法。發(fā)泡可以在模腔外進(jìn)行，也可在制品的烘干過程中進(jìn)行。該大學(xué)還對發(fā)泡紙托的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了初步研究。                                                      
    2. 大連輕工業(yè)學(xué)院進(jìn)行了干法紙漿模鑄制備輕體包裝材料技術(shù)的研究。

    3. 南通工學(xué)院研究了利用天然植物纖維材料，采用無機(jī)發(fā)泡劑（以NaHCO3、NH4HCO3為主）和膠粘劑及其他添加劑，通過整體澆注，一步法發(fā)泡成型。                                                      
    在EPS替代品方面，一些發(fā)達(dá)國家也已取得了顯著的成績：                                                      
    1. 德國不萊梅PSP公司采用廢舊書報(bào)紙和面粉作原料，開發(fā)出發(fā)泡紙生產(chǎn)工藝。                                                

     2. 日本工業(yè)技術(shù)研究所開發(fā)了用廢紙作原料的干式紙漿發(fā)泡技術(shù)。  

      3. 日本帝人公司開發(fā)出了以紙漿做原料的新型環(huán)保型發(fā)泡材料。該新型發(fā)泡材料以天然紙漿為原料，加工成粒狀或條狀，加熱后很容易塑成各種形狀[4]。

　　這些資料雖已顯示紙漿發(fā)泡可以實(shí)現(xiàn)，但仍屬于實(shí)驗(yàn)室研究范圍，沒有具體的發(fā)泡配方與發(fā)泡工藝用以借鑒和參考。而且，目前市場上也尚未出現(xiàn)紙漿模塑發(fā)泡制品，因此需要查詢塑料或食品發(fā)泡的相關(guān)資料，通過不斷的試驗(yàn)，研究出一種能夠使紙漿模塑制品發(fā)泡的工藝方法。

     通過兩種工藝對紙漿進(jìn)行發(fā)泡，即使用化學(xué)發(fā)泡劑法（碳酸氫鈉，碳酸氫銨，尿素等）和不使用化學(xué)發(fā)泡劑法（水蒸氣），由于第二種方法對制作的設(shè)備和費(fèi)用的要求較高，對發(fā)泡工藝的控制較難[5]，實(shí)驗(yàn)室難以實(shí)現(xiàn)，因此，本研究采用*種發(fā)泡方法進(jìn)行試驗(yàn)。分析發(fā)泡劑及助劑的作用，確定試驗(yàn)方案。

　　目前，紙漿模塑制造工藝雖已成熟，也有相關(guān)資料顯示可以通過發(fā)泡工藝提高紙漿模塑制品的緩沖性能，但紙漿模塑制品發(fā)泡領(lǐng)域仍處于初步探索階段，目前尚無具體的發(fā)泡方法可供查閱，因此，我們需要根據(jù)相關(guān)的資料，根據(jù)已有試驗(yàn)結(jié)果的分析和成品性能的測試數(shù)據(jù)確定紙漿用量，粘合劑用量，干燥溫度以及干燥時(shí)間等，查閱相關(guān)資料提出幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，做出成品，然后通過大量的試驗(yàn)優(yōu)化試驗(yàn)配方，得出*實(shí)驗(yàn)制訂試驗(yàn)方案，通過大量的實(shí)驗(yàn)，不斷摸索，不斷改進(jìn)，制定出合理的配方，實(shí)現(xiàn)制漿模塑制品的發(fā)泡。

　　目前，無污染、無公害、可回收利用的“綠色包裝”正在*悄然興起。紙箱、紙袋、紙桶、紙漿模塑制品已成為現(xiàn)代包裝工業(yè)的重要組成部分，紙制品由于具有質(zhì)輕、易加工、成本低、廢棄物易回收處理等特性，廣泛用于運(yùn)輸包裝和系統(tǒng)包裝。

　　目前,國外紙漿模塑技術(shù)在工業(yè)包裝中應(yīng)用非常廣泛。在美國,紙漿模塑制品用紙基本上是廢紙,每年用紙大約為450000噸,從1997年開始每年以40%的速度增長,2000年已經(jīng)增長到810000噸。從1989年開始,美國約有600家工廠生產(chǎn)紙漿、紙和紙板以及相關(guān)制品,其中有200家基本上全是利用廢紙作為原料,另外300家在生產(chǎn)過程中50%采用廢紙。紙漿模塑包裝的巨大需求量,已使它成為回收紙張的第三大消費(fèi)行業(yè)。

　　紙漿模塑發(fā)泡制品替代泡沫塑料，將有利于保護(hù)環(huán)境；有利于資源綜合利用；紙漿模塑制品包裝適用廣泛，現(xiàn)使用泡沫作為內(nèi)襯的產(chǎn)品基本上都可以用紙漿模塑制品來代替；塑料制品包裝食品水分不易揮發(fā)，易發(fā)霉腐爛，而紙制品有透水透氣性能，從而達(dá)到防腐效果[6]。 

　　隨著我國加入ＷＴＯ 和經(jīng)濟(jì)化的發(fā)展，對外貿(mào)易快速增長，企業(yè)將面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，產(chǎn)品包裝與市場接軌日顯重要。尤其是目前歐盟對中國家用電器的進(jìn)口配額解凍，歐盟正成為我國家用電器出口的重要市場。但歐盟各國對木質(zhì)和EPS塑料等包裝材料及其包裝廢棄物都有嚴(yán)格的限制和規(guī)定。歐盟1991年頒布的歐盟包裝與環(huán)境法規(guī)明確規(guī)定：“在運(yùn)輸包裝和銷售包裝中避免使用聚苯乙烯（PS）泡沫，用紙漿模塑制品代替。”為降低廢棄物回收再生費(fèi)用，避免“綠色”貿(mào)易壁壘，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，研究、開發(fā)、生產(chǎn)、推廣及應(yīng)用蜂窩紙板、紙漿模塑等綠色包裝材料已勢在必行[7]。

紙漿模塑

1.1 紙漿模塑制品

紙漿模塑制品是用可*回收循環(huán)使用的植物纖維漿或廢棄紙品作基礎(chǔ)材料,采用*的工藝技術(shù)制成的一種廣泛用于食（藥）品盛放,電器包裝、種植育苗、醫(yī)用器皿、工藝品底坯和易碎品襯墊包裝等領(lǐng)域的無污染科技型綠色環(huán)保制品[8]。

紙漿模塑包裝材料是在現(xiàn)代綠色包裝工業(yè)的大背景下發(fā)展壯大的。由于紙漿模塑包裝材料具有許多*的功能和優(yōu)點(diǎn)，因此紙漿模塑包裝材料在現(xiàn)代包裝工程領(lǐng)域得到迅速推廣應(yīng)用。作為現(xiàn)代包裝材料，紙漿模塑包裝材料主要具有如下優(yōu)勢。

（1） 紙漿模塑制品來源廣泛，商品紙漿、自制漿、紙加工的邊料和回收廢紙的紙漿均可根據(jù)不同的產(chǎn)品要求用作原材料。特別是使用廢紙漿可以大大降低包裝成本。

（2） 由于作為原材料的紙漿質(zhì)料輕軟，使它具有良好的保護(hù)性和緩沖性。

（3） 由于紙漿的透氣性，因此紙漿模塑制品具有良好的透氣性和吸潮性，同時(shí)具有一定的散熱去濕作用，有利于食品的保鮮。

紙漿模塑制品還具有產(chǎn)品輕巧，便于運(yùn)輸、貯存，運(yùn)輸成本低的的特點(diǎn)，同時(shí)制品可方便的回收利用，重新用作紙漿模塑制品的原料，不會造成公害和二次污染[9]。

1.2 紙漿模塑制品的制造工藝

紙漿模塑的生產(chǎn)過程包括制漿、成型、干燥和整飾四個(gè)步驟，其情節(jié)生產(chǎn)過程包括以下幾點(diǎn)要素。

（1） 制漿:首先是配備原料。原料隨著制品要求的不同而有不同：的產(chǎn)品需選用進(jìn)口的木漿；餐具類制品大量采用一年生草本植物纖維紙漿或漂白化學(xué)木漿作為主原料；包裝類制品則以廢紙（廢報(bào)紙、廢紙箱紙、非白邊紙等）在生漿為主原料進(jìn)行生產(chǎn)，或用一年生草本纖維加一定比例遠(yuǎn)紙漿作原料進(jìn)行生產(chǎn)。然后是制備漿料，主要包括將上述原料經(jīng)水力碎漿機(jī)碎解，在進(jìn)行篩選、除砂凈化、磨漿處理，然后加入各種功能性助劑，以適應(yīng)不同產(chǎn)品用途的不同要求。

（2） 成型:將吸漿成型模具的工作面浸入工作漿中,通過抽真空使在模具的工作面上吸附一層紙漿，然后從工作漿中取出模具,抽干部分水份并脫模,制成紙托的濕毛坯。

（3） 干燥和整飾：先通過莊泳壓型機(jī)壓榨，使紙模成型過程中沒有脫出的水分脫除，以減少烘干脫水的成本，同時(shí)壓榨可以提高纖維間的結(jié)合力并增加紙模的強(qiáng)度。烘干是在燒道或烘干箱中借助熱力對紙模進(jìn)行加熱、政法以脫除紙模中剩余水分的過程。由于烘干過程熱能量消耗較大，成本較高，故應(yīng)合理設(shè)計(jì)整個(gè)烘干過程[10]。

紙漿模塑制品發(fā)泡原理及工藝  

2.1紙漿模塑制品的發(fā)泡原理

　　塑料發(fā)泡是將烴類發(fā)泡劑和成核劑混溶在塑料顆粒或珠粒中，塑料熔化到粘流態(tài)，這時(shí)發(fā)泡劑氣化產(chǎn)生氣泡，在塑料中形成泡孔，冷卻后發(fā)泡制品成型。成核劑的用量控制泡孔的大小和數(shù)量，發(fā)泡劑的用量是決定制品密度的主要原因。

　　食品發(fā)泡是在面粉、淀粉等原料中加入熱水，這樣原料就會具有一定的粘性，當(dāng)水溫為75℃時(shí)，它的粘性達(dá)到zui大值。在加熱過程中，發(fā)泡劑會產(chǎn)生的氣體，而面粉或淀粉中的面筋成分就會形成網(wǎng)絡(luò)將氣體包住，使面團(tuán)膨脹形成海綿狀結(jié)構(gòu)。因面粉和淀粉本身具有粘性，所以，生成的氣體不會因?yàn)椴荒鼙３侄莩?，?dǎo)致面團(tuán)塌架。

　　紙漿發(fā)泡,在紙板厚度增加使紙托強(qiáng)度提高的情況下,使紙托仍有較好的柔性和較大的壓縮變形能力,因而可對被包裝物品提供可靠的保護(hù)。但是，紙漿模塑制品發(fā)泡不同于塑料發(fā)泡和食品發(fā)泡，紙漿在任何情況下都沒有粘性，而且，紙漿纖維短，氣泡不可能在紙漿中保持，即使形成氣泡，也會因?yàn)椴荒茉诩垵{中保持而逸出，這就造成了紙漿模塑制品的發(fā)泡困難。

　　紙漿模塑制品發(fā)泡，可在紙漿中加入適量的粘結(jié)劑[11]、增塑劑、防腐劑等助劑。發(fā)泡劑與紙漿直接吸附的量不足以達(dá)到較好的發(fā)泡效果，為了在紙漿中均勻地混入足夠的發(fā)泡劑,將發(fā)泡劑先與干燥的紙漿混合,讓發(fā)泡劑被吸附在紙漿上,再加入水?dāng)嚢枋蛊浠旌暇鶆?。這樣就可獲得好的效果。

　　在紙漿中加入一定量的粘結(jié)劑，與紙漿混合，這樣就會使紙漿具有足夠的粘性，發(fā)泡劑產(chǎn)生氣泡后，氣泡會保持在紙漿中而不逸出，從而在紙漿內(nèi)部形成氣孔，達(dá)到發(fā)泡效果。為了適當(dāng)減少紙漿模塑發(fā)泡制品干燥后的硬度，使其不易過脆，需要在紙漿中在加入一定量的增塑劑?？紤]到紙漿模塑制品的干燥時(shí)間相對較長，在干燥期間，紙漿內(nèi)部會出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象，可在紙漿中加入一定量的酸作為防腐劑，這樣，既可以達(dá)到防霉腐的作用，同時(shí)，在酸與發(fā)泡劑混合后可以產(chǎn)生一定量的氣體，這在一定程度上也起到發(fā)泡的作用。

2.2 發(fā)泡工藝

　　紙漿發(fā)泡一般有兩種工藝：使用化學(xué)發(fā)泡劑法和不使用化學(xué)發(fā)泡劑法。不使用化學(xué)發(fā)泡劑的發(fā)泡工藝，系通過水蒸氣的作用發(fā)泡，國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家如歐美、日本等均采用不添加化學(xué)發(fā)泡劑法，而通過水蒸氣的作用發(fā)泡,形成顆粒型發(fā)泡紙漿的制作工藝，這種方法制作發(fā)泡制品不污染環(huán)境，是*的發(fā)泡方法，但制作的設(shè)備和費(fèi)用較使用化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡高，對發(fā)泡工藝的控制也要難一些。而國內(nèi)目前對植物纖維制品發(fā)泡主要是通過化學(xué)發(fā)泡劑的作用發(fā)泡,形成顆粒型發(fā)泡紙漿的制作工藝。制作體積尺寸大、質(zhì)量重的緩沖包裝制品應(yīng)采用兩步法成型；而制作體積尺寸小，質(zhì)量輕的緩沖包裝制品,則可采用整體工藝難度較小的一步法成型工藝。

　　發(fā)泡工藝的制作方法主要有兩種:一步法成型和兩步法成型。一步法成型的工藝特點(diǎn)是:采用的是整體澆注發(fā)泡成型,其工藝流程為：

　　物料-混合-制漿-澆注-發(fā)泡成型-熟化-脫模-成品

　　兩步法成型的工藝特點(diǎn)是:將回收的舊書、報(bào)紙或其他植物纖維經(jīng)粉碎碾成纖維狀,與淀粉按一定的比例混合,制成直徑1～3mm的粒子,混合后的紙漿粒子送入擠壓機(jī)制成圓柱顆粒,在擠壓過程中,原料受水蒸氣作用發(fā)泡,形成顆粒型發(fā)泡紙漿,再用發(fā)泡紙漿顆粒做原料,將發(fā)泡紙漿顆粒送入的金屬模具中,在金屬模具中進(jìn)行加壓加熱,根據(jù)需要生產(chǎn)制作精度和壁厚與金屬模相應(yīng)的不同形狀的包裝制品。

　　本試驗(yàn)采用使用化學(xué)發(fā)泡劑的方法。擬采用的發(fā)泡工藝是：將紙漿與發(fā)泡劑、粘合以及助劑充分混合，待靜置一段時(shí)間后，再加入另一助劑，混合均勻，然后對其進(jìn)行烘烤，待冷卻后，脫模成型。紙漿與粘合劑、助劑混合后，在靜置的過程中，紙漿會進(jìn)行*次發(fā)泡，加入助劑二后，混合物會進(jìn)行第二次發(fā)泡，在烘烤過程中，只將會進(jìn)行第三次發(fā)泡，這次發(fā)泡時(shí)zui明顯的。

2.3 影響發(fā)泡的因素

　　在制造工藝條件確定，粘結(jié)劑及發(fā)泡用各種助劑的配方已確定的條件下,影響發(fā)泡體質(zhì)量的因素主要是發(fā)泡體的原料配比和制造工藝條件,即粘合劑的種類、紙漿和粘結(jié)劑的質(zhì)量比、輔助發(fā)泡劑的種類與用量、發(fā)泡的溫度、以及發(fā)泡的時(shí)間等。

　　有資料顯示，各個(gè)因素對發(fā)泡的影響，zui大的因素是發(fā)泡溫度,其次是紙漿與粘合劑的質(zhì)量比和輔助發(fā)泡劑的用量,影響zui小的是發(fā)泡時(shí)間。

　　各個(gè)因素對發(fā)泡體緩沖性能的影響顯著程度以紙漿和粘結(jié)劑質(zhì)量比為zui大,其次是發(fā)泡溫度,發(fā)泡時(shí)間的影響相對較??；由于防腐劑可以與發(fā)泡劑起反應(yīng)，發(fā)泡溫度越高,發(fā)泡劑與防腐劑的反應(yīng)速度越激烈,發(fā)泡效果越好,因此表觀密度也隨之降低,這在滿足強(qiáng)度要求的情況下,有利于提高緩沖材料的使用效果和經(jīng)濟(jì)性。因此發(fā)泡溫度應(yīng)選為130-200℃。在此溫度范圍，發(fā)泡體具有的緩沖性能。