摘要：對EPS發(fā)泡塑料包裝制品的新興替代品事物纖維發(fā)泡制品的制作、工藝及設備特點,化學發(fā)炮幾水蒸汽發(fā)泡技術，以及國內外該項技術的發(fā)展狀況進行了介紹。

     關 健 詞：植物纖維；發(fā)泡制品；發(fā)泡方法；成型技術

1 前 言
隨著科學技術的迅速發(fā)展，人類社會對環(huán)境保護日益重視，我國作為“蒙特利爾協(xié)議”的簽約國，正在加大力度，限制和淘汰一批對環(huán)境有嚴重污染的產品。對此，我國于1996年4月1日頒布了《固定廢棄物環(huán)境保護法》，法規(guī)中規(guī)定了“三化”原則，即對固體廢棄物提倡資源化、減量化和無害化。EPS泡沫塑料制品是污染環(huán)境的主要產品之一，面臨淘汰勢在必行。然而，EPS泡沫塑料制品作為包裝材料一防震內村的產品，其*的包裝性能以及低廉的價格，至今尚無更為理想的產品所能替代。
目前主要的替代產品是紙漿模塑工業(yè)品防震內襯包裝制品。它是以廢舊報紙、紙箱紙等植物纖維為主要原材料，經水力機械碎漿、模具真空吸附成型，再經干燥而成。其產品應用領域可涵蓋電子、機械零部件、工業(yè)表、電工工具、家電、電腦、玻璃、陶瓷和泡沫塑料制品，農產品等行業(yè)。但由于其制品過于致密，抗震耐沖擊性能大大低于EPS材料。該包裝制品的抗震耐沖擊性能主要是通過制品的幾何結構來保證，由于受到模具結構及加工的影響，制品的發(fā)展受到很大的制約。目前只能制作小型包裝襯墊，而制作大型家電產品的包裝襯墊及填充仍需采用EPS發(fā)泡塑料制品，這一技術難題至今未能得到有效解決。同時由于紙漿模塑制品的成本比FPs泡沫朔料制品的加下要高，因而也極大的限制了紙漿模塑制品的發(fā)展。
近幾年來，一種新型的包裝制品材料一植物纖維發(fā)泡包裝制品及其成型技術正在研究開發(fā)中。該制品是以植物纖維（廢舊報紙、紙箱紙、其他植物纖維材料等）以及淀粉添加助劑材料制作而成，具有不污染環(huán)境、制作工藝簡單、成本低廉、原料來源廣、防震隔震性能優(yōu)于紙漿模塑制品。該材料不僅可以制作防震內，也可替代 EPS ＄J作填充顆粒物體，其效果與 EPS的制品基本相當。國內外在進行發(fā)泡型植物纖維緩沖包裝材料的制作及機理方面的研究，已取得了不同程度的階段性成果。其實驗室制成的樣品，足以顯示出該產品的發(fā)展具有巨大的市場潛力。然而，目前該技術術離實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模的生產還有一定的距離。

2 植物纖維發(fā)泡制品的性能特點
植物纖維發(fā)泡制品的性能特點如下：
O）植物纖維發(fā)泡包裝制品的主要原料是廢紙、蔗渣、麥秸、稻草等纖維材料、以及工業(yè)淀粉，不會對環(huán)境和回收造成障礙，有利于生產商的產品出口。
（2）植物纖維發(fā)泡包裝制品適用范圍廣泛。隨著植物纖維發(fā)泡技術的進步，該制品可用以替代現(xiàn)在使用的 EpS泡沫內襯及填充包裝。－
（3）綜合成本低。植物纖維發(fā)泡產品與紙漿模塑產品相比工藝簡單，無須形狀復雜的成型模及熱壓模，生產時間及周期短，能耗和原料成本低。
（4） 防靜電,防腐蝕性能優(yōu)于EPs發(fā)炮材料,防震隔震性能優(yōu)于紙漿塑膜產品的緩沖性性能基本相同，無須象紙膜制品需要經過復雜的幾何形狀構成力學結構來增大緩沖性能，降低了制品的只國難度.
（5）在力值檢測中吸震和抗震均優(yōu)于紙漿模塑產并可按不同被包裝產品要求加入增強劑、柔軟劑、防水劑,防油劑,阻燃劑等多種輔助添加劑,實現(xiàn)多種功能.
（6）可制作大型家電產品及電子產品的包裝襯墊及填充料，可*紙漿模塑產品至今還無法制作該類包裝產品的空缺。
各類包裝制品的性能對比見表l。

3 制作工藝及設備特點

植物纖維發(fā)泡材料與發(fā)泡塑料相比，具有生產工藝比較簡單，無需多次發(fā)泡和冷卻的工藝，植物纖維發(fā)泡制品的發(fā)泡工藝主要有兩種：使用化學發(fā)泡劑及區(qū)用化學發(fā)泡劑。
不用發(fā)泡劑的植物纖維發(fā)泡制品是采用舊書廢；紙或其他纖維和淀粉作原料。該發(fā)泡制品不需要化廠發(fā)泡劑，而是通過水蒸氣的作用發(fā)泡，其制品生產目使用都不會損害環(huán)境，用過的制品可以和普通垃圾一樣處理，還可以回收，重新加工。從經濟效益來看，任產同樣數(shù)量的包裝材料，纖維發(fā)泡制品比泡沫塑料還要便宜，具有廣闊的應用前景。
使用發(fā)泡劑的植物纖維發(fā)泡制品的制作工藝方法與不用發(fā)泡劑植物纖維發(fā)泡制品基本相同，只是發(fā)電的媒介不是利用水蒸汽，而是采用各種發(fā)泡劑。該方法對于發(fā)泡的控制比較容易，目前的發(fā)泡劑主要有：碳酸氫鈉、尿素、4，4氧代雙苯磺酞濟、偶氮二甲驗胺、甲苯磺酞餅等。其中有些發(fā)泡劑對環(huán)境有不利為影響，因而如果選用不當，在生產過程中以及在使用和回收處理過程中會對環(huán)境造成一定的影響。
植物纖維發(fā)泡制品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是：采用的是整體澆注發(fā)泡成型，其工藝流程主要為：物料～混合一制漿一澆注一發(fā)泡成型一熟化一脫模一成品。
兩步法成型的工藝特點是：將回收的舊書報紙或其他植物經粉碎碾成纖維狀，使其和淀粉按一定的比例混合，在擠壓機中制成直徑1～3 mm的圓柱顆粒。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)泡紙漿顆粒作原料，將發(fā)泡紙漿顆粒送入的金屬模具中進行加壓加熱，制作成相應形狀的包裝制品。
植物纖維發(fā)泡制品的生產線主要有下列設備組成：粉碎機、混煉機、反應釜、顆粒膨化機、氣力輸送機、制品成型機以及控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)及其他輔助設備。

4 國外研制增況

目前，歐美及日本等發(fā)達國家為尋求無污染的新防水劑、防油劑、阻燃劑等多種輔助添加劑，實現(xiàn)多種功能。型環(huán)保包裝材料，正在加緊進行植物纖維發(fā)泡技術的研究，期望該新型包裝材料能夠替代目前還在廣泛使
用的EPS發(fā)泡材料所制作的工業(yè)品防震內襯及襯墊。國外植物纖維發(fā)泡制品所采用的方法主要集中在不添加化學發(fā)泡劑的工藝方面，原料是通過水蒸氣的作用發(fā)泡，形成顆粒型發(fā)泡紙漿。該制作工藝比采用添加化學發(fā)泡劑的工藝方法難度大，但生產和使用對環(huán)境無不利影響。目前發(fā)達國家在該項技術上已取得較為顯著成績的有以下幾家：

（1）德國不萊梅 PSP公司采用廢舊書報紙和面粉作原料，開發(fā)出發(fā)泡紙生產工藝。它的生產工序是先將回收的舊書報紙切成碎條，再碾成纖維狀紙漿，使其和面粉以2：1的比例混合，混合后的紙漿米注入擠壓機壓成圓柱顆粒，在擠壓過程中，原料受水蒸氣作用發(fā)泡，形成發(fā)泡紙。再用發(fā)泡紙顆粒作原料，根據需要生產不同形狀的包裝制品。發(fā)泡紙相對泡沫塑料而言，其生產工藝比較簡單，可以一次成型，免去多次發(fā)泡和冷卻的工藝。該發(fā)泡紙的發(fā)泡不需要化學添加劑，只用水蒸氣，它可以和普通垃圾一樣處理。用過的泡沫紙還可以回收，重新加工，它的生產和使用對環(huán)境都不會產生不利的影響。從經濟效益看，生產同樣數(shù)量的包裝材料，泡沫紙比泡沫塑料要便宜10％。這種泡沫紙具有很大的應用前景，它不僅可以作為包裝材料，還可以開發(fā)成絕緣材料和建筑材料。
（2）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。材料的發(fā)泡率較高，膨脹后和傳統(tǒng)的發(fā)泡材料保麗龍一樣輕，有相同的吸收沖擊性能，*可以用作理想的包裝材料。目前這種材料的zui大不足是造價較高，相當于保麗龍的2倍，該公司現(xiàn)在還未批量生產，正在設法降低成本。
（3）日本工業(yè)技術研究所開發(fā)了用廢紙作原料的干式紙漿發(fā)泡技術。這種廢紙無需用水溶化，該制作 包裝材料的技術與以前的濕式紙漿模法相比，所制出的產品具有更好的生物分解性，不會造成二次公害。該項技術是將廢紙粉碎到 5 mm’以下，與淀粉漿糊混合制成直徑 1～3 mm的粒子。將粒子吹入處于開啟狀態(tài)的金屬模后再關閉金屬模進行加壓加熱，漿糊中含有的水分在加熱過程中從通氣孔排出，可制作成精度和壁厚與金屬模相應的包裝制品。在制作發(fā)泡包裝材料時，可預先將廢紙和淀粉漿糊的小粒發(fā)泡，該發(fā)泡體涂上淀粉漿糊吹入金屬模，或者對小粒子加入發(fā)泡材料在金屬模內使之發(fā)泡。由于該項技術不需用大量的水，因而不需要象濕式紙漿模產品那樣配備干燥流水線和廢水處理設備。

5 國內研制現(xiàn)狀
國內也有幾所院校及單位正在進行這方面技術的研究和開發(fā)，并已取得了階段性的成果?？梢哉J為，這項技術走出實驗室已有可能。國內所開發(fā)研究的植物纖維發(fā)泡制品的工藝方法主要集中在使用添加化學發(fā)泡劑，即采用發(fā)泡劑產生發(fā)泡，原料是通過化學發(fā)泡劑的作用發(fā)泡，形成顆粒型發(fā)泡紙漿。使用發(fā)泡劑的工藝比不用發(fā)泡劑的工藝較為簡單，但如發(fā)泡劑選擇不當，該類植物纖維發(fā)泡的方法及制品在生產過程和使用后的處理中對環(huán)境有可能造成一些不利的影響，故該項技術還有待于改進和提高。目前已有下列幾家單位在該項技術的開發(fā)研究上取得了一些進展：
（1）廣東工業(yè)大學對紙漿真空成形制品的發(fā)泡技術進行了研究，提出了紙制品低溫發(fā)泡（一般不應超過150℃）的方法，發(fā)泡可以在模腔外進行，也可在制品的烘干過程中進行。該大學還對成發(fā)泡紙托的性能
和結構特點進行了初步研究。研究認為：制品的拉伸斷裂強度隨發(fā)泡劑混入量的增加而降低，并在達到某
一臨界值時，斷裂強度開始急劇下降。在發(fā)泡度不太大時，隨發(fā)泡度的增加，跌落zui大高度增加，但當發(fā)泡
度達到某一臨界值時，隨發(fā)泡度的增加，跌落zui大高度開始減小。
（2）大連輕工業(yè)學院進行了干法紙漿模鑄制備輕體包裝材料技術的研究。其主要的工藝為：廢紙的粉碎、淀粉糊的制備、小粒子的膨化和模鑄成型等。其中淀粉糊的制備與小粒子的膨化是整個生產過程中的．關鍵技術。與濕法成型的紙漿模鑄包裝材料相比，其干法模鑄的工藝使生產過程需蒸發(fā)的水量大為減少，大大降低了生產過程中的能量消耗。
（3）南通工學院研究了利用天然植物纖維材料，，采用無機發(fā)泡劑（以NaHCOs、NH。HCO。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。 該方法對模具的要求比較高。已對產品抗震緩沖性
能、壓縮強度、泡體泡孔結構、發(fā)泡倍數(shù)與密度作了初
（4）武漢遠東綠世界公司研制的雙發(fā)泡植物纖維材料，可用于家電生產企業(yè)替代泡沫塑料包E材料是用改性淀粉和高纖維填充物為原料，在發(fā)泡劑的作用下，經低溫發(fā)泡造粒、高溫發(fā)l技術生產而成。它具有防潮、抗震、抗壓、強度量輕、價格低等特點。該材料降解率可達到78.4%，是一種新型環(huán)保包裝材料。這種材料是塑料
裝材料的替代品。與塑料泡沫包裝材料相解，露天放置24小時后能*消失，比國家定的降解時間高出15％以上。

6 存在的問題及對策
（1）重點發(fā)展對環(huán)境無影響的植物纖維發(fā)泡技
國內，現(xiàn)有研究開發(fā)的植物纖維發(fā)泡包裝制品方法主要是采用添加化學發(fā)泡劑來進行的。由發(fā)泡劑對環(huán)境會造成不利的影響，因而應象發(fā)那樣，大力開發(fā)研究利用水蒸氣實現(xiàn)植物纖維
（2）加強植物纖維發(fā)泡制品的工業(yè)生產技術及設備的研制
當前無論國內還是國外，對植物纖維發(fā)泡制品的研究基本上還處在實驗室階段，還未達到實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模連續(xù)生產的要求，為實現(xiàn)這一目標，應在產品的配方，工藝參數(shù)的選擇，設備的研制，模具的設計等方面加大研究的力度，尤其是在實現(xiàn)滿足連續(xù)化、自動化生產的要求方面要有新的突破。
（3）對植物纖維發(fā)泡包裝制品特性進行全面、系統(tǒng)的研究
目前對植物纖維發(fā)泡包裝制品的性能特點的研究主要集中在單件和實驗性方面，而對于多件或實際應用的性能參數(shù)還未獲得驗證，因而在這方面應加大研究的力度，獲得植物纖維發(fā)泡包裝制品在各種實際使用狀態(tài)下的性能參數(shù)，以便進行針對性的改進，提高植物纖維發(fā)泡包裝制品的綜合使用性能。