植物秸稈纖維緩沖包裝材料的發(fā)展與研究

在緩沖包裝材料領(lǐng)域之中，由于泡沫塑料存在污染環(huán)境和貿(mào)易壁壘等缺點(diǎn)，面臨著被淘汰的局面，為了適應(yīng)新形勢的發(fā)展，人們必須尋找一種替代品。目前，國內(nèi)外對紙制綠色緩沖包裝材料進(jìn)行了廣泛的研究，主要內(nèi)容包括如瓦楞紙板、蜂窩紙板和紙漿模塑等的研究。但這類材料和泡沫類緩沖材料相比有如下缺點(diǎn)：該材料的重量比較大、壓縮回復(fù)性差和成本較高；此外，浪費(fèi)水資源的現(xiàn)象比較明顯，耗能比較高。因此，研制一種無污染可降解的新型環(huán)保緩沖包裝材料成為世界各國專家學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。

1．國內(nèi)外綠色可降解緩沖包裝材料現(xiàn)狀分析

目前，發(fā)泡塑料、瓦楞紙板和蜂窩紙板等是國內(nèi)外普遍采用的緩沖包裝材料。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的飛速發(fā)展，人民對環(huán)保的要求不斷提高，在選擇緩沖包裝材料方面，綠色可降解材料已經(jīng)成為世界包裝可持續(xù)發(fā)展的主流力量。

1.1泡沫塑料

泡沫塑料作為緩沖包裝材料的一種，它主要具有以下品種：EPS，EPU，EPE高發(fā)泡包裝材料。EPS泡沫材料作為緩沖包裝，氣調(diào)包裝等，具有重量輕，緩沖性能好等優(yōu)點(diǎn)，在20世紀(jì)90年代收到包裝界的大大青睞。但它不是恢復(fù)性和可降解性，導(dǎo)致利用有限的。目前EPU發(fā)泡塑料包裝材料的用量并不大，主要是用于襯墊，測量工具盒，精密儀器等，但PU泡沫的結(jié)果是一個(gè)良好的振動(dòng)吸收，在現(xiàn)澆泡沫包裝材料的方法和工藝都相對比較簡單，操作比較方便，這樣可以減少破損來降低包裝體積，從而來降低相應(yīng)的運(yùn)輸成本，社會(huì)效益顯著。EPE發(fā)泡包裝材料是近年來開發(fā)的新品種，它是一種廉價(jià)和良好的防震包裝材料。

1.2瓦楞紙板

由于瓦楞紙板具有環(huán)保，可循環(huán)使用，生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此在緩沖包裝材料中得到了廣泛的使用。近些年來，國內(nèi)外許多學(xué)者對瓦楞紙板的力學(xué)性能進(jìn)行了大量的研究，取得了一些非常具有價(jià)值的研究成果。例如，考克斯在1933年通過對瓦楞紙箱側(cè)板力進(jìn)行相應(yīng)的分析，從而提出了一個(gè)描述紙箱板虧損的壓力強(qiáng)度和臨界載荷和材料的邊緣壓強(qiáng)度冪函數(shù)關(guān)系。在1964年，H.CB對多層瓦楞紙板的下降時(shí)間和最大加速度的關(guān)系曲線，并對瓦楞紙板機(jī)械性能和沖擊等性能進(jìn)行了具體的研究，從而提出了靜態(tài)側(cè)壓應(yīng)力應(yīng)變曲線。

1.3蜂窩紙板

蜂窩紙板產(chǎn)品由于具有節(jié)約資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，因此該產(chǎn)品非常符合國際包裝行業(yè)的相關(guān)發(fā)展趨勢，具有非常廣闊的發(fā)展空間。特別是1998年以來，美國，加拿大和歐盟等國家對中國的托盤，木包裝容器出口進(jìn)行了嚴(yán)格的限制，對這些產(chǎn)品的出口提出嚴(yán)格熏蒸檢疫，這樣不僅手續(xù)繁瑣，而且也增加該種類產(chǎn)品的出口成本問題，從而使得我國的包裝界深受影響，在這一嚴(yán)峻的形勢之下，蜂窩板產(chǎn)品在國內(nèi)應(yīng)運(yùn)而生。然而蜂窩紙板產(chǎn)品在國內(nèi)的使用情況并不是非常樂觀，主要有以下三個(gè)方面的原因主要：第一，由于該產(chǎn)品的生產(chǎn)自動(dòng)化程度比較低，從而難以滿足蜂窩紙產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化生產(chǎn)，因此相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝需要逐步改善，從而來滿足相應(yīng)的市場需求；第二，蜂窩紙產(chǎn)品的表面比較粗糙，顏色不夠好看，顯得不上檔次，尤其重要的是是蜂窩紙板的防水和防潮問題還沒有得到很好的解決，從而限制了該產(chǎn)品的發(fā)展；第三，蜂窩紙板產(chǎn)品的價(jià)格通常都比較高，這樣很難讓用戶接受。

1.4紙漿模塑

紙漿模塑制品不僅具有重量輕，價(jià)格低和防震性能比較好等特點(diǎn)之外，還具有非常好的透氣性，有利于對產(chǎn)品的保鮮，因此在國際商品流通方面，被廣泛應(yīng)用于對雞蛋，水果，玻璃制品和其它易碎，易破，怕擠壓物品的周轉(zhuǎn)包裝。植物纖維是構(gòu)成紙漿模塑包裝材料的主要原料，紙漿模塑通過采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和科學(xué)的工藝注塑成型，從而提高了紙漿模塑的性能。構(gòu)成紙漿模塑的植物纖維不僅可以在短期內(nèi)被降解，而且分解之后可以提高土壤的肥沃程度，從而有利于來保持生態(tài)的平衡和穩(wěn)定，并且從根本上解決白色污染這一社會(huì)難題。目前，國內(nèi)的紙漿模塑取得了飛快的發(fā)展，很多企業(yè)都建立了自己的紙漿模塑生產(chǎn)基地，他們在積極響應(yīng)政府的節(jié)能環(huán)保要求之下，以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)要求，通過采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和采取相應(yīng)的環(huán)保措施，來開發(fā)出相關(guān)的環(huán)保產(chǎn)品，從而最大程度的來治理白色污染，進(jìn)而極大的提高了相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.5植物秸桿緩沖包裝材料

近些年來，植物纖維緩沖包裝材料已經(jīng)成為一個(gè)新的熱點(diǎn)。加入化學(xué)發(fā)泡劑緩沖材料的研究主要集中在國內(nèi)發(fā)展研究植物纖維緩沖包裝材料的工藝方法。劉莊斯科特，研究對玉米秸稈粉的可生物降解的緩沖包裝材料的主要原料。國外植物纖維發(fā)泡制品的處理方法，相應(yīng)的研究內(nèi)容主要集中在不添加化學(xué)發(fā)泡劑的緩沖材料，他們通過對水蒸汽的相關(guān)使用，使產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用對環(huán)境無不利影響的植物纖維發(fā)泡來進(jìn)行相應(yīng)包裝材料的研究。

2．玉米秸稈緩沖包裝材料制備

發(fā)展基于資源豐富的玉米秸稈粉和淀粉復(fù)合降解性能好，可以代替EPS，EPE材料的新型緩沖材料，一方面，這樣不僅可以提高玉米秸稈的利用率，另一方面，而且可以提高植物纖維增強(qiáng)材料的強(qiáng)度和降解性能，因此具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義，具有廣闊的市場前景。

在準(zhǔn)備的過程中，在植物纖維發(fā)泡制品，發(fā)泡技術(shù)，該技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，確定的泡沫孔徑大小，分布，微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征，然后影響產(chǎn)品的機(jī)械性能。普通發(fā)泡工藝主要有兩種：使用化學(xué)起泡劑，并沒有化學(xué)發(fā)泡劑，發(fā)泡所有需求之前，將被粉碎的植物纖維和一定量的粘合劑混合使用。

玉米秸稈緩沖包裝材料制備的注意原材料是玉米秸稈粉和馬鈴薯淀粉，我們把玉米秸稈粉和馬鈴薯淀粉這些原材料通過與聚乙烯醇膠粘劑進(jìn)行混合之后，在采用相應(yīng)的模壓成型方法，從而來制造具有一定強(qiáng)度和緩沖性能的包裝材料。

（1）玉米秸稈粉預(yù)處理主要包括秸稈粉碎和纖維的預(yù)處理這兩個(gè)部分的內(nèi)容。在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，我們通常選用粉碎機(jī)來將玉米秸稈粉碎干燥，粉碎干燥之后，從這選擇晶粒尺寸為80目的秸稈粉來作為相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)對象。秸稈纖維預(yù)處理主要包括表面處理和打刷變化兩個(gè)部分的內(nèi)容，其中表面處理的實(shí)現(xiàn)主要是通過利用表面活性劑（氫氧化鈉和山梨酸鉀）來完成的，在進(jìn)行秸稈粉浸泡處理過程中，浸泡中使用的高速混合機(jī)要轉(zhuǎn)動(dòng)一定的時(shí)間，這樣才能分離出更多的細(xì)纖維，從而可以形成更多的時(shí)間成型空間框架。

（2）將纖維，淀粉和粘合劑進(jìn)行混合是第一次混合的主要內(nèi)容，在選擇粘合劑時(shí)，通常要選用水溶性聚乙烯醇溶液�；�質(zhì)材料和發(fā)泡劑的混合是第二次混合的主要內(nèi)容，其中發(fā)泡劑的主要作用是涉及到產(chǎn)品最終的發(fā)泡效果。

（3）模塑混合物材料通過負(fù)載一定的模具之后，采用加熱的方法使得泡沫內(nèi)的材料進(jìn)行反應(yīng)，泡沫內(nèi)的氣泡均勻分布，使得泡沫材料非常均勻和質(zhì)密。

（4）產(chǎn)品成型之后，通過進(jìn)行干燥處理來排除產(chǎn)品中的水分，這樣就完成了最終的設(shè)計(jì)工作。我們通常采用熱風(fēng)干燥或自然干燥的方法來對產(chǎn)品進(jìn)行干燥處理。

3．結(jié)語

綜上所述，本文主要對緩沖包裝材料的相關(guān)研究進(jìn)行了簡要的闡述，對新型植物秸稈纖維緩沖包裝材料的制備工藝進(jìn)行研究，提出通過使用農(nóng)業(yè)剩余物為主要原料來進(jìn)行生產(chǎn)緩沖包裝材料從而來替代不可降解的泡沫塑料，這樣不僅可以有效避免環(huán)境污染，而且可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，得到了性能良好的緩沖包裝材料。本文的研究具有一定的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

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