第一章 前 言

1.1 课题来源

　　缓冲包装的内衬件，一般均采用泡沫塑料。塑料制品进入日常生活领域曾经给人们带来了不少方便，然而一些塑料制品,特别是EPS造成的白色污染也是触目惊心的，废弃塑料包装物进入环境后，由于很难降解，造成长期的、深层次的生态环境问题：首先，废弃塑料包装物混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，从而导致农作物减产；第二，抛弃在陆地或水体中的废旧塑料包装物，被动物当作食品吞入，导致动物死亡（在动物园、牧区和海洋中，此类情况已屡见不鲜）；第三，混入生活垃圾中的废旧塑料包装物很难处理：填埋处理将会长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适合用堆肥处理，分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用。

　　泡沫塑料EPS，因发泡剂采用氟氯烃系列（F11，F12等），对臭氧层有较大的破坏性，国际上已经禁止使用EPS及F11，F12等发泡剂。2003年初，欧盟公布了《报废电子电气设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》两项法令，对电子电器产品制造提出了更高的环保要求。业内人士认为，欧盟的这两项法令主要针对电子产品的原材料及配件和包装物[1]。这更加迫切地要求我们寻找一种新型可降解的缓冲发泡材料。

　　与EPS相比，由于纸浆模塑制品具有原料来源丰富，成本低，透气性、柔软性、刚性和强度好，可对商品具有一定的保护性能和防震缓冲性能、能起到定位、抗压的作用，且具有通风散热的特点，因此它主要应用于新鲜水果、食品、家具和其它产品的缓冲衬垫包装上，同时也可用于非包装用途的器皿，如植物花盆等。不过，现今的纸浆模塑制品的致命弱点是其结构强度与缓冲性能不及EPS发泡塑料。纸浆模塑制品虽然已用于产品的缓冲包装，但由于缓冲效果不佳，目前只适用于鸡蛋托，手机等的内衬缓冲材料，生产厂家很难制作出大平面、高深度的纸浆模制品，从而无法满足大量家电产品如电视机、背投、电脑、显像管等电子产品包装的需求。因此，就需要改善纸浆模塑纸品的强度与缓冲性能。

　　纸浆模塑制品应用于工业包装的优点,许多文献都有叙述;国外对纸浆模塑制品进行了实验研究,认为在一定条件下纸浆模塑制品的缓冲性能优于EPS[2]。                                  图1.1-1

纸浆模塑制品与EPS发泡制品性能对照表[3]

项  目

纸浆模塑制品

EPS发泡制品

环境保护

可完全回收，再生利用

材料体积庞大，不会分解，是白色污染源

缓冲性

有一定的缓冲性

有很好的缓冲性

比  重

较大

小

单  价

略高于EPS

便宜

产  量

可连续生产

大量生产

仓  储

堆置空间较小

堆置空间庞大

危险性

不具自燃性

易燃

项  目

纸浆模塑制品

EPS发泡制品

防  震

较好

好

毒  性

燃烧完全无毒

有毒

防潮性能

可吸收部分水分

不具防潮性

资源回收

100%资源回收

不可回收

资源再生

可再生

不可再生

市场前景

受价格制约

面临淘汰

原料来源

再生纸制品、废纸浆

来源无法掌握，单价偏高

1.2 本课题国内外研究状况及发展趋势

　　纸浆模塑制品的环保性能已经无可否认，但如何采用发泡技术来提高它的缓冲性能呢？虽然目前市场上尚无理想的纸浆模塑发泡制品，但是国内外的一些研究机构已经取得了一定的成果。

1. 广东工业大学对纸浆真空成形制品的发泡技术进行了研究，提出了纸制品低温发泡(一般不应超过150℃)的方法。发泡可以在模腔外进行，也可在制品的烘干过程中进行。该大学还对发泡纸托的性能和结构特点进行了初步研究。                                                      
    2. 大连轻工业学院进行了干法纸浆模铸制备轻体包装材料技术的研究。

3. 南通工学院研究了利用天然植物纤维材料，采用无机发泡剂(以NaHCO3、NH4HCO3为主)和胶粘剂及其他添加剂，通过整体浇注，一步法发泡成型。                                                      
    在EPS替代品方面，一些发达国家也已取得了显著的成绩：                                                      
    1. 德国不莱梅PSP公司采用废旧书报纸和面粉作原料，开发出发泡纸生产工艺。                                                

2. 日本工业技术研究所开发了用废纸作原料的干式纸浆发泡技术。  

3. 日本帝人公司开发出了以纸浆做原料的新型环保型发泡材料。该新型发泡材料以天然纸浆为原料，加工成粒状或条状，加热后很容易塑成各种形状[4]。

　　这些资料虽已显示纸浆发泡可以实现，但仍属于实验室研究范围，没有具体的发泡配方与发泡工艺用以借鉴和参考。而且，目前市场上也尚未出现纸浆模塑发泡制品，因此需要查询塑料或食品发泡的相关资料，通过不断的试验，研究出一种能够使纸浆模塑制品发泡的工艺方法。

1.3 主要研究内容

　　该课题主要以实验为主，通过两种工艺对纸浆进行发泡，即使用化学发泡剂法（碳酸氢钠，碳酸氢铵，尿素等）和不使用化学发泡剂法（水蒸气），由于第二种方法对制作的设备和费用的要求较高，对发泡工艺的控制较难[5]，实验室难以实现，因此，本研究采用第一种发泡方法进行试验。分析发泡剂及助剂的作用，确定试验方案。

　　目前，纸浆模塑制造工艺虽已成熟，也有相关资料显示可以通过发泡工艺提高纸浆模塑制品的缓冲性能，但纸浆模塑制品发泡领域仍处于初步探索阶段，目前尚无具体的发泡方法可供查阅，因此，我们需要根据相关的资料，根据已有试验结果的分析和成品性能的测试数据确定纸浆用量，粘合剂用量，干燥温度以及干燥时间等，查阅相关资料提出几个实验方案，做出成品，然后通过大量的试验优化试验配方，得出最佳实验制订试验方案，通过大量的实验，不断摸索，不断改进，制定出合理的配方，实现制浆模塑制品的发泡。

1.4 研究本课题的意义

　　目前，无污染、无公害、可回收利用的“绿色包装”正在全世界悄然兴起。纸箱、纸袋、纸桶、纸浆模塑制品已成为现代包装工业的重要组成部分，纸制品由于具有质轻、易加工、成本低、废弃物易回收处理等特性，广泛用于运输包装和系统包装。

　　目前,国外纸浆模塑技术在工业包装中应用非常广泛。在美国,纸浆模塑制品用纸基本上是废纸,每年用纸大约为450000吨,从1997年开始每年以40%的速度增长,2000年已经增长到810000吨。从1989年开始,美国约有600家工厂生产纸浆、纸和纸板以及相关制品,其中有200家基本上全是利用废纸作为原料,另外300家在生产过程中50%采用废纸。纸浆模塑包装的巨大需求量,已使它成为回收纸张的第三大消费行业。

　　纸浆模塑发泡制品替代泡沫塑料，将有利于保护环境；有利于资源综合利用；纸浆模塑制品包装适用广泛，现使用泡沫作为内衬的产品基本上都可以用纸浆模塑制品来代替；塑料制品包装食品水分不易挥发，易发霉腐烂，而纸制品有透水透气性能，从而达到防腐效果[6]。 

　　随着我国加入ＷＴＯ 和经济全球化的发展，对外贸易快速增长，企业将面临新的机遇和挑战，产品包装与国际市场接轨日显重要。尤其是目前欧盟对中国家用电器的进口配额解冻，欧盟正成为我国家用电器出口的重要市场。但欧盟各国对木质和EPS塑料等包装材料及其包装废弃物都有严格的限制和规定。欧盟1991年颁布的欧盟包装与环境法规明确规定：“在运输包装和销售包装中避免使用聚苯乙烯（PS）泡沫，用纸浆模塑制品代替。”为降低废弃物回收再生费用，避免“绿色”贸易壁垒，保护生态环境，研究、开发、生产、推广及应用蜂窝纸板、纸浆模塑等绿色包装材料已势在必行[7]。