［摘要］本文對(duì)EPS發(fā)泡塑料包裝制品的新型替代品--植物纖維發(fā)泡制品的制作，工藝及設(shè)備特點(diǎn)，化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡及水蒸汽發(fā)泡技術(shù)，國(guó)內(nèi)外該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r的介紹。

　　目前用于工業(yè)品防震內(nèi)襯的主要替代產(chǎn)品是紙漿模塑包裝制品，它以廢舊報(bào)紙、紙箱等為主要原料，經(jīng)水力機(jī)械碎漿、模具真空吸附成型、再經(jīng)過(guò)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)儀表、電工、工具、家電、電腦、玻璃和塑料制品、農(nóng)產(chǎn)品等行業(yè)。但其制品過(guò)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性能主要通過(guò)制品的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)保證，由于受到模具結(jié)構(gòu)及加工技術(shù)的影響，制品的發(fā)展受到很大制約。目前只能制作小型包裝襯墊。而制作大型家電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(shí)，由于紙漿模塑制品的成本比EPS發(fā)泡制品要高，因而發(fā)展受到限制。

　　近年來(lái)，一種新型的包裝制品材料——植物纖維發(fā)泡包裝制品及其成型技術(shù)正在研究開(kāi)發(fā)中。該制品是以植物纖維（廢舊報(bào)紙、紙箱纖維及其它植物纖維材料等）以及淀粉添加劑材料制作而成，具有不污染環(huán)境、制作工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、原料來(lái)源廣、防震隔震性能優(yōu)于紙漿模塑制品等特點(diǎn)。該材料不僅可以制作防震內(nèi)襯，也可替代EPS制作填充顆料物體，其效果與EPS制品相當(dāng)。國(guó)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)展具有巨大市場(chǎng)潛力，但目前該技術(shù)離實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)還有一定的距離。 

　　植物纖維發(fā)泡制品的性能和特點(diǎn)

　　（1）不污染環(huán)境，有利于回收，有利于產(chǎn)品出口；

　　（2）適用范圍廣泛。隨著植物纖維發(fā)泡技術(shù)的進(jìn)步，該制品可用于替代現(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(jiǎn)單、無(wú)需形狀復(fù)雜的成型模及熱壓模、生產(chǎn)時(shí)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)泡材料，防震性能優(yōu)于紙漿模塑產(chǎn)品。與發(fā)泡塑料制品的緩沖性能基本相當(dāng)，而無(wú)需像紙模制品那樣需通過(guò)復(fù)雜的幾何形狀構(gòu)成力學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)增大緩沖性能，降低了制品的制作難度； 

　　（5）在力值檢測(cè)中，吸震和抗震均優(yōu)于紙漿模塑產(chǎn)品，并可按不同包裝對(duì)象要求加入增強(qiáng)劑、柔軟劑、防水劑、防油劑、防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，可填補(bǔ)紙漿模塑產(chǎn)品至今還無(wú)法制作該類(lèi)包裝產(chǎn)品的空白。

　　制作工藝及設(shè)備特點(diǎn)

　　植物纖維發(fā)泡材料具有生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單、無(wú)需多次發(fā)泡和冷卻的特點(diǎn)。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)泡劑及不使用化學(xué)發(fā)泡劑。

　　不使用發(fā)泡劑的植物纖維發(fā)泡制品是采用舊書(shū)廢報(bào)紙或其它纖維和淀粉作原料。該發(fā)泡制品通過(guò)水蒸汽的作用發(fā)泡，其制品生產(chǎn)和使用都不會(huì)損害環(huán)境，用過(guò)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(lái)看，生產(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，其制作工藝與不用發(fā)泡劑植物纖維發(fā)泡制品基本相同，只是發(fā)泡的媒介不是利用水蒸汽，而是采用各種發(fā)泡劑。該方法對(duì)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、OBSH、偶氮二甲酰胺，甲苯磺酰肼等。其中有些發(fā)泡劑對(duì)環(huán)境有不利的影響，如果選用不當(dāng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。

　　植物纖維發(fā)泡制品的制作方法有一步法成型和兩步法成型。

　　一步法成型的工藝特點(diǎn)是采用整體澆注發(fā)泡成型，其工藝流程主要為：物料——混合——制漿——澆注——發(fā)泡成型——熟化——脫模——成品。

　　兩部法成型的工藝特點(diǎn)是：將回收的舊書(shū)報(bào)或其他植物粉碎碾成纖維狀，使其和淀粉按一定的比例混合，在擠壓機(jī)中制成直徑1~3mm的圓柱顆料。在擠壓過(guò)程中，原料受水蒸汽作用發(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)泡紙漿顆粒送入專用的金屬模具中進(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(dòng)力系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備。

　　研究現(xiàn)狀

　　目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家正在加緊進(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還在廣泛使用的EPS發(fā)泡材料。國(guó)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(guò)水蒸汽的作用發(fā)泡，形成顆粒型發(fā)泡紙漿。日本在該項(xiàng)技術(shù)上已取得較為顯著的成績(jī)。

　　日本工業(yè)技術(shù)研究所開(kāi)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(wú)需用水溶化，該制作包裝材料的技術(shù)與濕式紙漿模法相比，所制出的產(chǎn)品具有更好的生物分解性，不會(huì)造成二次公害。該項(xiàng)技術(shù)是將廢紙粉碎到5mm2以下，與淀粉漿糊混合制成直徑1~3mm的粒子。將粒子吹入處于開(kāi)啟狀態(tài)的金屬模后再關(guān)閉加熱，漿糊中含有的水分在加熱過(guò)程中從通氣孔排出，可制作成精度、厚與金屬模相應(yīng)的包裝制品。在制作發(fā)泡包裝材料時(shí)，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，或者將粒子加入發(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，因而不需要配備干燥流水線和廢水處理設(shè)備。 

　　國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

　　近年來(lái)，我國(guó)有幾所院校正在進(jìn)行這方面的技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，并已取得了階段性成果。國(guó)內(nèi)的工藝方法主要集中在使用添加劑化學(xué)發(fā)泡劑方面。目前武漢遠(yuǎn)東綠世界公司和通山科學(xué)工業(yè)技術(shù)研究所共同研制的雙發(fā)泡植物纖維發(fā)泡包裝新材料，可用于家電生產(chǎn)企業(yè)替代泡沫塑料包裝。該材料是用改性淀粉和高纖維填充物為原料，在高效復(fù)合發(fā)泡的作用下經(jīng)低溫發(fā)泡選粒，高溫發(fā)泡成型技術(shù)生產(chǎn)而成，具有防潮，抗震，抗壓，強(qiáng)度好，重量輕，價(jià)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，是塑料泡沫包裝材料的極佳替代品。

　　國(guó)外研究現(xiàn)狀

　　目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家正在加緊進(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還在廣泛使用的EPS發(fā)泡材料。國(guó)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(guò)水蒸氣的作用發(fā)泡，形成顆粒型發(fā)泡紙漿。日本在該項(xiàng)技術(shù)上已取得較為顯著的成績(jī)。

　　日本工業(yè)技術(shù)研究所開(kāi)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(wú)需用水溶化，該制作包裝材料的技術(shù)與濕式紙漿模法相比，所制出的產(chǎn)品具有更好的生物分解性，不會(huì)造成二次公害。該項(xiàng)技術(shù)是將廢紙粉碎到5mm2以下，與淀粉漿糊混合制成直徑1-3mm的粒子。將粒子吹入處于開(kāi)啟狀態(tài)的金屬模后再關(guān)閉加熱，漿糊中含有的水分在加熱過(guò)程中從通氣孔排出，可制作成精度、厚與金屬模相應(yīng)的包裝制品。在制作發(fā)泡包裝材料時(shí)，可預(yù)先將廢紙和淀粉漿糊吹入金屬模，或者將粒子加入發(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，因而不需要配備干燥流水線和廢水處理設(shè)備。

　　目前存在問(wèn)題的對(duì)策

　　（1）重點(diǎn)發(fā)展對(duì)環(huán)境無(wú)影響的植物纖維發(fā)泡技術(shù)的發(fā)泡方法主要是采用添加化學(xué)發(fā)泡劑來(lái)進(jìn)行的。由于化學(xué)發(fā)泡劑對(duì)環(huán)境不利，因而應(yīng)象發(fā)達(dá)國(guó)家那樣，大力開(kāi)發(fā)研究利用水蒸汽實(shí)現(xiàn)植物纖維的發(fā)泡，以徹底避免對(duì)環(huán)境的影響。

　　（2）加強(qiáng)植物纖維發(fā)泡制品的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備的研制。
當(dāng)前無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，對(duì)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)模生產(chǎn)的要求，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，應(yīng)在產(chǎn)品配方、工藝參數(shù)選擇、專用設(shè)備研究、專用模具設(shè)計(jì)等方面加大研究力度，尤其是在實(shí)現(xiàn)滿足連續(xù)化，自動(dòng)化生產(chǎn)要求方面要有新的突破。

　　（3）對(duì)植物纖維發(fā)泡包裝制品特性進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究。近年對(duì)植物纖維發(fā)泡制品的性能特點(diǎn)研究主要集中在單件和實(shí)驗(yàn)性方面，而對(duì)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)加大研究力度，獲得植物發(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(duì)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。(peter)