[摘要] 紙漿模塑制品要在經(jīng)濟與性能上能替代EPS 等緩沖件,還需在生產(chǎn)工藝等方面作較大的改進與革新。闡述了EPS 緩沖襯件和紙漿模塑制品的應用現(xiàn)狀與用紙漿模塑制品替代EPS 緩沖件的重要意義,重點討論了紙漿模制件的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程與生產(chǎn)設備等問題。文章分析綜合了紙漿模制品相對于EPS 緩沖件的優(yōu)缺點后,提出了使紙漿模塑制品生產(chǎn)更經(jīng)濟高效,其性能顯著提高的生產(chǎn)工藝改進方案。
關鍵詞: 紙漿模塑; 緩沖性能; 生產(chǎn)工藝; 環(huán)境保護
中國目前在廢棄物回收處理再生的硬件(技術方法、裝置)系統(tǒng)與軟件(法規(guī)、標準、制度) 系統(tǒng)方面較為薄弱。在中國城市垃圾中,各類包裝廢棄物約占30 %～40 % ,塑料包裝廢棄物約占4 %～5 %(其中發(fā)泡塑料廢棄物又占很大比例) ,每年以10 %的速度持續(xù)增長。按目前中國大陸廢棄物處理技術水平,一噸塑料垃圾的直接間接處理(包括回收、填埋、焚燒、再生) 綜合費用為原產(chǎn)值的10 倍以上。故環(huán)境中的“白色污染”現(xiàn)象仍在繼續(xù),各大城市正面臨越來越大的環(huán)境管理壓力。
我國電子電器行業(yè)中,僅彩色電視機和顯象管這2 種產(chǎn)品包裝用的EPS 發(fā)泡塑料量每年達2 萬多噸,體積折算達100多萬立方米。前國家電子工業(yè)部曾把推廣紙漿模塑制品以替代EPS 等塑料作為“九五”及“十五”期間包裝改進的重點。但是到目前為止,紙漿模塑制件應用只占全部電子產(chǎn)品耗用包裝材料的2 %～3 %。不管國內還是國外,由于種種原因,總體上紙漿模塑制件替代EPS 等材料的研究應用進展比較慢,未能跟上時代發(fā)展的要求。
在我國方興未艾的環(huán)保項目的研發(fā)中,紙漿模塑制品作為環(huán)保型綠色產(chǎn)品的積極作用正在被人們認識和接受,可挖掘的潛力很大。我國自上世紀80 年代初開始從國外引進及自行研制紙漿模塑制品生產(chǎn)線,目前已有數(shù)百家紙漿模塑制品生產(chǎn)企業(yè)。生產(chǎn)設備由往復沖壓式的單機發(fā)展到自動生產(chǎn)線。產(chǎn)品類別由簡單的蛋托、果托之類的低檔產(chǎn)品,發(fā)展到工業(yè)品和食品包裝物。生產(chǎn)工藝由原來的廢紙綜合利用產(chǎn)品發(fā)展成能生產(chǎn)具有無毒、無味、防水阻油等特性的高檔產(chǎn)品。客觀地說,現(xiàn)有的紙漿模塑件要作為完全替代EPS 等機電產(chǎn)品的緩沖包裝材料,離開目標相距甚遠,致命弱點之一就是結構強度與緩沖性能還不及EPS 等材料的1/ 10 。為了能生產(chǎn)出以環(huán)保性纖維類材料為基體的、可完全替代EPS 等發(fā)泡塑料的緩沖材料,必須運用新的思路,創(chuàng)造新的技術方法。
1 對于EPS 的限制和禁用措施
鑒于發(fā)泡塑料襯墊占有運輸體積較大,廢棄物難以自然降解,焚燒處理會產(chǎn)生有害于環(huán)境的氣體,資源回收再生費用較高等弊端,近年來有關國際公約及各國貿易法規(guī)都相繼對EPS等包裝材料作出了限制使用,直至禁用的規(guī)定。
美國、加拿大、日本、歐盟等國家和地區(qū)先后制定了嚴格的包裝廢棄物限制法,在運輸包裝和銷售包裝中禁止使用EPS材料,要求代之以紙漿模塑制品。為了適應世界“綠色革命”的大趨勢,1991 年9 月歐洲共同體12 國共同頒布了強制執(zhí)行標準《新包裝規(guī)則》,明確規(guī)定從1992 年起,在運輸包裝和銷售中禁止使用聚苯乙烯( PS) 泡沫塑料包裝,而代之以紙漿模塑制品包裝,這為紙漿模塑制品的推廣創(chuàng)造了有利條件。1991 年底,歐共體12 國頒布了強制性執(zhí)行標準《新包裝規(guī)則》,明確宣布從1992 年起,在運輸包裝和銷售包裝中禁止使用發(fā)泡聚苯乙烯材料,代之以紙漿模塑制品。我國作為《蒙特利爾議定書》締約國之一,已就保護人類環(huán)境多次向國際社會做出莊嚴的承諾,減少EPS 對人類及環(huán)境的危害。1995 年10 月我國頒布了《中華人民共和國固體廢棄物污染防治法》其中第17 條明確規(guī)定“產(chǎn)品應當采取易回收利用、易處置或在環(huán)境中易消納的包裝物”,“國家對固體廢棄物污染環(huán)境的防治,實行減少固體廢棄物的產(chǎn)生、合理利用固體廢棄物和無害化處置固體廢棄物的原則”。
2 紙漿模塑件的生產(chǎn)過程簡析
2. 1 紙漿模塑生產(chǎn)流程
紙漿模塑制品是用100 %的循環(huán)紙材料制成的(80 %新聞紙,20 %雜志紙) 。其生產(chǎn)工藝過程包括廢紙分選、碎紙打漿、漿料配制、紙漿施膠、調配漿液(濃度) 、制品成型、制品冷擠壓、制品干燥和制品精整等。目前,我國紙漿模塑行業(yè)普遍采用的是真空成型法,采用擠壓成型法的只有少數(shù)幾家企業(yè)。
目前國內典型的紙漿模塑生產(chǎn)工藝流程如圖1 所示。
傳統(tǒng)的紙漿模塑制品生產(chǎn)工序分為:
1) 原料收集。工業(yè)包裝紙模制品一般選取廢紙做材料,也有小量使用原漿。大部分廢紙供應商提供的廢紙含水量都較高,必須注意把原材料的含水量與購買價格聯(lián)系起來。
2) 打漿制漿。紙模行業(yè)目前一般都使用水力碎漿機,但規(guī)格性能都有不同。在廢紙打漿之前,用液壓磨碎機與分選機對其進行仔細的分類并剔除各種雜物。分選凈化后的廢紙經(jīng)過磨碎打漿,才能轉變?yōu)楦鶆虻募垵{。漿料配制后,還要進行施膠(一般為松香、石蠟乳膠或松香石乳膠) ,以提高注型制件的抗液體滲透性能。
3) 紙模坯體成型。坯體成型時要選定合理的成型工藝參數(shù)。成型工藝參數(shù)主要包括漿濃度、吸漿時間、脫水時間。制品的厚度取決于漿濃度和吸漿時間。漿濃度通常是面對大多數(shù)產(chǎn)品來定的,不應輕易隨時變動。吸漿時間是以滿足厚度的需要而定。脫水時間占整個成形周期的大部分,有較大的機動性,因此脫水時間的選定與生產(chǎn)效率、能耗會有很大的關系。
4) 坯體制品干燥。坯體制品干燥過程可以分為4 個階段,即升速干燥階段、等速干燥階段、降速干燥階段與平衡干燥階段。在外界自然環(huán)境允許的條件下,紙模制品可以被置于露天通風環(huán)境里進行天然干燥,一般一天左右。當然也可以使用周期或連續(xù)作業(yè)的干燥機:制品被套在防止收縮的模型上送入干燥爐中,用熱空氣來干燥制品。連續(xù)式干燥爐內通過不同的溫度區(qū),最后干燥到含水率降為10 %～12 %左右即可。
5) 熱壓整形。紙漿模塑制品烘干后,還要在熱壓成型機上用擠壓的方法使其質地更加密實,形狀尺寸更加精準。這對于注型包裝制品壁的厚度均勻、外表光滑平坦和提高強度都是必要的。紙模制品再度干燥后即可以使用。但有時還需要進行特殊的處理,如壓光、涂料、烘焙或者在表面印刷圖案文字等。
（待續(xù)）
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