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(shè)備特點(diǎn),化學(xué)發(fā)炮幾水蒸汽發(fā)泡技術(shù)，以及國內(nèi)外該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了介紹。

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

1 前 言
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人類社會對環(huán)境保護(hù)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(yán)重污染的產(chǎn)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(hù)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(chǎn)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(nèi)村的產(chǎn)品，其*的包裝性能以及低廉的價格，至今尚無更為理想的產(chǎn)品所能替代。
目前主要的替代產(chǎn)品是紙漿模塑工業(yè)品防震內(nèi)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(jīng)水力機(jī)械碎漿、模具真空吸附成型，再經(jīng)干燥而成。其產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域可涵蓋電子、機(jī)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(nóng)產(chǎn)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(jié)構(gòu)來保證，由于受到模具結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(shù)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(shù)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(nèi)，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(dāng)。國內(nèi)外在進(jìn)行發(fā)泡型植物纖維緩沖包裝材料的制作及機(jī)理方面的研究，已取得了不同程度的階段性成果。其實(shí)驗(yàn)室制成的樣品，足以顯示出該產(chǎn)品的發(fā)展具有巨大的市場潛力。然而，目前該技術(shù)術(shù)離實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模的生產(chǎn)還有一定的距離。

2 植物纖維發(fā)泡制品的性能特點(diǎn)
植物纖維發(fā)泡制品的性能特點(diǎn)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(chǎn)商的產(chǎn)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(shù)的進(jìn)步，該制品可用以替代現(xiàn)在使用的 EpS泡沫內(nèi)襯及填充包裝。－
（3）綜合成本低。植物纖維發(fā)泡產(chǎn)品與紙漿模塑產(chǎn)品相比工藝簡單，無須形狀復(fù)雜的成型模及熱壓模，生產(chǎn)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(chǎn)品的緩沖性性能基本相同，無須象紙膜制品需要經(jīng)過復(fù)雜的幾何形狀構(gòu)成力學(xué)結(jié)構(gòu)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(chǎn)并可按不同被包裝產(chǎn)品要求加入增強(qiáng)劑、柔軟劑、防水劑,防油劑,阻燃劑等多種輔助添加劑,實(shí)現(xiàn)多種功能.
（6）可制作大型家電產(chǎn)品及電子產(chǎn)品的包裝襯墊及填充料，可*紙漿模塑產(chǎn)品至今還無法制作該類包裝產(chǎn)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(shè)備特點(diǎn)

植物纖維發(fā)泡材料與發(fā)泡塑料相比，具有生產(chǎn)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(xué)發(fā)泡劑及區(qū)用化學(xué)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(chǎn)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(jīng)濟(jì)效益來看，任產(chǎn)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(yīng)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(jì)、偶氮二甲驗(yàn)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(dāng)，在生產(chǎn)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(diǎn)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(diǎn)是：將回收的舊書報紙或其他植物經(jīng)粉碎碾成纖維狀，使其和淀粉按一定的比例混合，在擠壓機(jī)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(jìn)行加壓加熱，制作成相應(yīng)形狀的包裝制品。
植物纖維發(fā)泡制品的生產(chǎn)線主要有下列設(shè)備組成：粉碎機(jī)、混煉機(jī)、反應(yīng)釜、顆粒膨化機(jī)、氣力輸送機(jī)、制品成型機(jī)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(shè)備。

4 國外研制增況

目前，歐美及日本等發(fā)達(dá)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(shí)現(xiàn)多種功能。型環(huán)保包裝材料，正在加緊進(jìn)行植物纖維發(fā)泡技術(shù)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(nèi)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(xué)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(xué)發(fā)泡劑的工藝方法難度大，但生產(chǎn)和使用對環(huán)境無不利影響。目前發(fā)達(dá)國家在該項(xiàng)技術(shù)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(chǎn)工藝。它的生產(chǎn)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(jī)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(jù)需要生產(chǎn)不同形狀的包裝制品。發(fā)泡紙相對泡沫塑料而言，其生產(chǎn)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(xué)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(chǎn)和使用對環(huán)境都不會產(chǎn)生不利的影響。從經(jīng)濟(jì)效益看，生產(chǎn)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(yīng)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(dāng)于保麗龍的2倍，該公司現(xiàn)在還未批量生產(chǎn)，正在設(shè)法降低成本。
（3）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)。這種廢紙無需用水溶化，該制作 包裝材料的技術(shù)與以前的濕式紙漿模法相比，所制出的產(chǎn)品具有更好的生物分解性，不會造成二次公害。該項(xiàng)技術(shù)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(guān)閉金屬模進(jìn)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(yīng)的包裝制品。在制作發(fā)泡包裝材料時，可預(yù)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(nèi)使之發(fā)泡。由于該項(xiàng)技術(shù)不需用大量的水，因而不需要象濕式紙漿模產(chǎn)品那樣配備干燥流水線和廢水處理設(shè)備。

5 國內(nèi)研制現(xiàn)狀
國內(nèi)也有幾所院校及單位正在進(jìn)行這方面技術(shù)的研究和開發(fā)，并已取得了階段性的成果。可以認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室已有可能。國內(nèi)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(xué)發(fā)泡劑，即采用發(fā)泡劑產(chǎn)生發(fā)泡，原料是通過化學(xué)發(fā)泡劑的作用發(fā)泡，形成顆粒型發(fā)泡紙漿。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(dāng)，該類植物纖維發(fā)泡的方法及制品在生產(chǎn)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(xiàng)技術(shù)還有待于改進(jìn)和提高。目前已有下列幾家單位在該項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)研究上取得了一些進(jìn)展：
（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)還對成發(fā)泡紙托的性能
和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了初步研究。研究認(rèn)為：制品的拉伸斷裂強(qiáng)度隨發(fā)泡劑混入量的增加而降低，并在達(dá)到某
一臨界值時，斷裂強(qiáng)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(dāng)發(fā)泡
度達(dá)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(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。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(chǎn)過程中的．關(guān)鍵技術(shù)。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(chǎn)過程需蒸發(fā)的水量大為減少，大大降低了生產(chǎn)過程中的能量消耗。
（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(chǎn)品抗震緩沖性
能、壓縮強(qiáng)度、泡體泡孔結(jié)構(gòu)、發(fā)泡倍數(shù)與密度作了初
（4）武漢遠(yuǎn)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(chǎn)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(jīng)低溫發(fā)泡造粒、高溫發(fā)l技術(shù)生產(chǎn)而成。它具有防潮、抗震、抗壓、強(qiáng)度量輕、價格低等特點(diǎn)。該材料降解率可達(dá)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(diǎn)發(fā)展對環(huán)境無影響的植物纖維發(fā)泡技
國內(nèi)，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(xué)發(fā)泡劑來進(jìn)行的。由發(fā)泡劑對環(huán)境會造成不利的影響，因而應(yīng)象發(fā)那樣，大力開發(fā)研究利用水蒸氣實(shí)現(xiàn)植物纖維
（2）加強(qiáng)植物纖維發(fā)泡制品的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備的研制
當(dāng)前無論國內(nèi)還是國外，對植物纖維發(fā)泡制品的研究基本上還處在實(shí)驗(yàn)室階段，還未達(dá)到實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的要求，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)在產(chǎn)品的配方，工藝參數(shù)的選擇，設(shè)備的研制，模具的設(shè)計等方面加大研究的力度，尤其是在實(shí)現(xiàn)滿足連續(xù)化、自動化生產(chǎn)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(jìn)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(diǎn)的研究主要集中在單件和實(shí)驗(yàn)性方面，而對于多件或?qū)嶋H應(yīng)用的性能參數(shù)還未獲得驗(yàn)證，因而在這方面應(yīng)加大研究的力度，獲得植物纖維發(fā)泡包裝制品在各種實(shí)際使用狀態(tài)下的性能參數(shù)，以便進(jìn)行針對性的改進(jìn)，提高植物纖維發(fā)泡包裝制品的綜合使用性能。