隨著工業的高速發展,對包裝材料的需求量越來越大,尤其是具有緩沖功能的包裝材料如塑料發泡材料,在近20年的時間中占有舉足輕重的位置。然而由于塑料發泡材料的廢棄物在自然界中*不能生物降解,給環境造成嚴重的 白色污染”,已經被許多國家禁止使用,我國也將逐步禁止使用。植物纖維材料具有悠久的歷史,木材、紙箱等均是傳統的植物纖維包裝材料,但作為具有緩沖功能的包裝材料,其物理力學性能無法與泡沫塑料制品相比擬。而植物纖維膨化包裝材料除了具有天然材料的可自然降解、司重復利用、可再生和資源廣泛等特點外,還具有塑料發泡包裝材料的輕質、抗中擊性能、保溫隔熱、吸音防震等特點。植物纖維膨化包裝材料不僅將給包裝材料領域帶來一場變革,也為植物纖維的應用拓展了空間。緩沖包裝材料屬于一種壽命周期短、“用過即扔”的一次性包裝物,對環境的負面影響是顯而易見的,綠色緩中包裝材料是緩沖包裝材料發展的必然趨勢¨ 。國家技術*對綠色包裝材料的選擇、加工制造及應用范圍制定了標準,包括五種產品:紙漿、紙板涂膜、可降解塑料、淀粉和植物纖維。
1 天然植物纖維的特性
天然植物纖維如蔗碴、棉桿、谷殼、玉米秸稈、稻草、麥稈等是—種來源十分豐富的可再生自然資源。據調查,我國每年的農作物秸桿在2億噸以上。植物秸桿作為包裝材料有許多優點,例如良好的緩沖性能,無毒,無臭,通氣性能好,使用后能*自然降解。紙材是人們zui熟悉、應用zui廣泛的綠色包裝材料,其原料來源廣泛,廢棄物既可以回收再生紙張,在自然環境中又容易腐化,是應用zui早的綠色包裝材料。在20世紀90年代,材料界的人士提出“以紙代塑”。目前廣泛用于包裝的典型品種是紙漿模塑和蜂窩紙板制品。特別是紙漿模塑制品,被用來取代難降解的發泡塑料,廣泛應用于餐具禽蛋托盤、鮮果托盤、工業托盤、食品及其半成品包裝、醫療器具包裝等。我國西北農業大學在這一方面進行了大量的研究,研制和開發了果蔬包裝內襯、禽蛋托盤、超市托盤、瓦楞芯紙、一次性餐具等系列產品。其生產工藝已經成熟,即將大量推向市場。紙材雖然有許多優點,但是也存在不少缺點:造紙要消耗大量木材,同時造成水污染;造紙成本高,且其紙的機械強度、耐水性也難于和塑料相比等。由此可見,綠色包裝材料也具有時代特點。
只有在纖維制品加工技術上下功夫,纖維制品的使用將會更加廣泛,其巨大的潛力才能得到應有的發揮。
2 紙基包裝材料的種類
2.1 碎紙
碎紙是一種經濟而且容易得到的緩 中材料。它受到水影收稿日期:2006-05-29;修訂日期: 2006-10-30作者簡介:黃寧選(1962一),男,陜西省咸陽人,陜西科技大學講師,主要研究方向為天然高分子材料改性及應用。
維普資訊 黃寧選等紙張纖維類綠色包裝材料的現狀與發展響,由于虹吸作用能保持水分。它不能防止物品過度下沉而與容器接觸,所以只能用于輕而體積小的物品上。碎紙易燃燒,在一定條件下還可能自燃。
2.2 皺紋紙
皺紋紙是一種經濟而且容易得到的緩沖材料,其特點是表面性能穩定,不容易產生粉塵,加工容易,可塑性好,其緩;中作用主要靠擠壓皺紋紙而實現,能為輕的內裝產品提供良好的緩中作用。
2.3 紙墊紙
紙墊分為薄紙墊和毛氈紙墊兩種。薄紙墊是由幾張薄紙,zui多達10張薄紙疊成;毛氈紙墊是由紙漿抄成,用作緩沖包裝材料的主要是薄紙墊。紙墊柔軟,不會損傷產品表面,有良好的透氣性,使有害的氣體或潮氣容易散發,成本低,加工性能好。其缺點是易產生灰塵,耐水性差。紙墊廣泛用于家具、樂器、家用電器等產品的表面保護。
2.4 纖維紙板
纖維紙板又稱紙纖維成型材料,是一種用廢紙漿、渣漿等抄成的富有彈性的緩沖包裝材料,可壓制成單面瓦楞紙板狀,也可以制成柔軟且有彈性的厚紙。有的纖維紙板還可以進行防水處理,或者貼牛皮紙面、貼襯里等表面處理,從而得到較好的表面性能。纖維紙板廣泛用作裹包材料、襯墊材料和建筑材料等。
2.5 瓦楞紙板
瓦楞紙板 “ 是用牛皮紙(箱板紙)作為里和面,中間用瓦楞原紙(波紋紙)作為夾芯粘結而成。改變夾芯里紙的層數和瓦楞的形狀、尺寸,可得到不同種類的瓦楞紙板。它具有環保性能好、適用溫度范圍廣、成本低、取材便利、生產工藝成熟、加工fl生能好等優點。缺點是柔軟fl生差、回彈f生差。對于內裝物,可以直接用三層或者五層的瓦楞紙板作為內包裝的緩沖墊。同時,可以將瓦楞紙板制成各種形狀的墊片、墊圈、隔板、襯板、護角和護棱等。如中國農大資源環境學院研制成功的新型瓦楞紙板和多層紙芯的復合板材,成功應用于制作集裝箱托贏。這種新型瓦楞紙板的抗壓強度高、緩沖性能好,它的包裝費用要比木箱低,比木制品重量輕。多層紙芯復合板材不但抗彎曲力強,而且經特殊處理后,還具有阻燃、抗水、質輕、保溫、隔音等特點。這兩項產品都是以廢紙為主要原料,加工方便、制作成本低、生產過程無污染,廢品可回收,具有環保和價格上的優勢,廣泛用于電子類和水果類產品等的緩中包裝上。
瓦楞紙板因無污染,可再生,具有良好的緩;中性能等優點,在包裝中得到廣泛應用。1871年美國人(阿爾伯特.瓊斯)發明單面瓦楞紙板,用于包裝玻璃燈罩和類似的易碎物品,獲得美國*個權,到19世紀末,美國開始研究用瓦楞紙板制作包裝運輸箱以及日本于1920年發明雙瓦楞紙板,它的用途在*范圍內迅速擴大,到第二次世界大戰時,瓦楞紙箱已代替木箱在運輸包裝中占到80%,至今,瓦楞紙板已成為現代包裝中使用zui廣泛的包裝材料之一,瓦楞紙箱嚴值占包裝工業,制品總產值的30%以上,我國瓦楞紙箱業起步較晚,1954年才開始推廣使用瓦楞紙箱,技術起點也低,改革開放以來,我國瓦楞紙箱業迅速發展,珠江三角洲、長江三角洲及沿海經濟發達地區瓦楞生產線已經擁有2000多條,市場上瓦楞紙板幾乎全部由以上生產線提供,20世紀70—80年代,是我國瓦楞紙箱的單機生產時期;90年代初期到中期的瓦楞單面機生產時期,已經成為歷史,經過20世紀前后70—80年的發展,開創了我國瓦楞紙箱生產線生產的新時期,1995年,中國瓦楞紙板年產量僅為74億平方米,2001年中國瓦楞紙板產量超過130億平方米,2002年增達140億平方米,2003年達151億平方米,已經超過日本而成為繼美國之后的*2大瓦楞紙板生產國。
2.6 紙漿模塑
紙漿模塑 “ 是以廢舊報紙、紙箱紙等植物纖維為主要原料,通過真空造型、液壓造型、空氣壓縮造型等方法,將其迅速均勻地沉積到網狀模型上,塑造成各種形狀后,經壓實干燥,*保持形狀不變的紙制品。紙漿模塑起始于20世紀60年代,我國在20世紀80年代初開始從國9t,5 l進紙漿模塑生產線,是目前流行于國內外市場的泡沫塑料的主要替換產品。紙漿模塑制品除具有原料豐富、成本低、回收利用率高、不污染環境、可塑性和緩沖性好、質輕、價廉、防震等優點外,還具有透氣性好的特點,有利于食物海鮮物品的保鮮,在商品流通中,被廣泛用于一次性餐具,方便食品包裝和鮮蛋、水果、玻璃、陶瓷、家用電器、五金工具及其他易碎產品的周轉包裝上。
2.7 蜂窩紙板
蜂窩紙板 副與瓦楞紙板相似,其紙芯不是瓦楞而是蜂窩紙芯。蜂窩紙板是近幾年發展起來的新型包裝材料,它具有較好的緩;中性能,較高的平壓強度和靜態彎曲強度,隔音、隔熱性
能優良,易回收利用,成本低等一系列優點。蜂窩紙板在包裝中的應用主要有蜂窩紙箱、緩沖襯墊和蜂窩托等。蜂窩紙板制品節省資源,保護生態環境,符合包裝工業材料應用發展
趨勢。近幾年來,國家很重視和支持蜂窩紙板材料的研制、開發和推廣應用。1999年,國家經貿委資源司《我國綠色包裝工業發展對策與規劃研究》中明確把蜂窩紙板列為推廣發展計劃。中國包裝技術協會制定的全國“十五”包裝工業規劃任務及目標中也明確指出:出口機電產品在“十五”期間應解決代替木材問題,加速蜂窩紙板代替木材的研究、開發及應用。但是由于蜂窩紙板的生產自動化程度低,蜂窩紙板在技術、工藝等問題上,還沒有得到很好的解決和價格昂貴等原因,蜂窩紙板制品在包裝業并沒有得到廣泛使用。
2.8 紙基緩沖包裝材料
植物纖維緩沖包裝材料是近幾年研制開發的一種新型綠色環保產品。該制品是以植物纖維(廢舊報紙、紙箱紙和其他植物纖維材料)以及淀粉添加助劑材料制作而成。具有不污染環境、制作工藝簡單、成本低廉、原料豐富等優點。是發泡塑料包裝材料的理想替代品。目前,國內外在進行植物纖維緩沖包裝材料的研究和開發中,已經取得了不同程度的階段性進展。國外植物纖維制品所采用的工藝方法主要集中在不添加化學發泡劑,通過水蒸汽的作用發泡,形成顆粒型發泡紙漿。如德國漢堡一家公司的創辦者弗里德里希·普里斯利用廢紙和淀粉作為原料,制成了緩沖包裝材料。實驗證明這種緩沖材料丟棄以后,能很快被微生物和真菌分解,其性能優于泡沫塑料,不僅價格便宜,而且不會污染環境,發展前景廣闊;美國天然淀粉及化學公司開發研制出生物分解型緩沖包裝材料(簡稱ECO—FOAM),具有良好的抗靜電性,緩沖性能好,可代替聚氨脂等多種泡沫塑料。國內植物纖維制品所采用的工藝方法主要都是添加化學發泡劑,通過化學發泡劑的作用發泡,形成顆粒型發泡紙漿。由于在生產過程和使用后的處理中對環境有可能造成一些不利的影響,故該項技術還有待于改進和提高。如天津商學院利用農作物秸稈粉碎物和適當的粘合劑作為原料研制出了新型緩沖材料;武漢遠東綠世界公司利用植物淀粉和高纖維填充配方制成的雙發泡植物纖維包裝材料可用于家電生產企業代替泡沫塑料,具有防潮、防震、抗壓、強度好、重量輕和價格低等優點,是一種新型環保包裝材料。
3 結論
(10)耐水功能。100%的天然紙漿中滲入苯丙乳膠樹脂等抗水劑制成的紙,具有優良的耐水、耐折、耐磨擦特性;
(11)感水功能。采用特殊涂層處理的紙,在吸收水分后使白色的紙立刻呈透明狀,不經拆開包裝便可透過包裝看清里面的內容;
(12)消音功能。用非致癌性的石棉纖維、廢紙、碎布等制成的低密度姿態的紙,具有*的吸音、吸水、隔熱和緩沖效果。
3.2 廢紙循環利用
我國森林資源貧乏,森林覆蓋率不足國土面積的15% ,過度的森林砍伐已經引起了頻繁的自然災害,若采用紙包裝一定不能以大量砍伐森林為代價,應大力提倡采用蘆葦、竹子、甘蔗、棉桿、麥秸等替代木材造紙以及使用再生紙制品等。據統計,在發達國家,雜志刊物用紙已經為100%的再生紙,包裝用紙使用的再生紙漿也達到80%,書籍用紙使用40%的再生紙
漿。
3.1 綠色包裝用紙正向功能性發展的趨勢綠色包裝用紙正向以下功能方向發展:
(1)防腐功能。摻入活性炭和方晶石制造的紙張,可以制造運輸鮮花的瓦楞紙箱,并能吸引導致鮮花*的硫化氫等有害氣體;
(2)抗菌功能。在制造天然紙漿時注入無菌氣體,這種紙具有防止細菌侵入的功能,可用于醫療器具的包裝;參考文獻:
(3)防氧化功能。采用弱堿性抄紙方法制造的紙張,能大 [1] 周樹高,丁元_我國紙包裝制品的現狀與發展前景分析[J].株洲
大提高其紙張的壽命,使其字畫和書籍在酸性環境中不受侵 工學院學報。1997,11(2):19—23.蝕; [2] 戴宏民.紙包裝的綠色化途徑[J].渝州大學學報.1999,16
(4)防濕功能。浸涂過蠟的紙張或經過含氟化合物、有機 (2):1—3-硅處理過的紙張可以大大提高其防濕性能,可以制造果樹育苗 [3] 高德,劉壯,董靜,常江.瓦楞紙板包裝材料的性能及其發展前景用的防雨袋、防露袋; [J]_包裝工程,2005,26(1):35—38-
(5)防臭功能。將多孔無機物和有機酮、醛類物質一起制 【4] 王建清,于迪,李軍富,等·國產原紙環壓強度與瓦楞紙板、紙箱成的紙板,能吸收氨類等異臭; 抗壓強度之間關系的研究[J]-包裝工程,2000.21
(6)耐熱功能。采用經過特殊處理的紙漿制成的紙板,有 [ ] 張新昌·梁炬,周防國,等·我國紙漿模坦工業包裝的現狀與發展良好水 塞懸
(7)阻燃功能
由*、氧化鋅等阻燃材料和天然紙 :漿混合制造;或用磷酸化紙漿和玻璃纖維混合制成,具有良好 [7] 百花高強度紙蜂窩石膏板[JJ_建材工業信息, (11)80-:的耐燃效果;
(8)耐酸功能。采用特殊紙漿與化學添加劑混合制成紙, [8] 葉柏彰. 蜂窩紙板在電子信息產品上的應用[J].造紙信息,具有的遮光性、耐酸性; 2O03 f4、.44-45
(9)耐油功能。紙板里層經過含氟化合物耐油脂性處理 [9] 鄭聞.綠色包裝初探[J].中國包裝工業,2005,(1o):83—85.
以后可防止油的浸透,紙板表面經過一般涂料處理可以EDNU圖 [1o] 戴宏民,戴佩華.綠色包裝材料的研發進展和我國的發展對策案,主要用于油脂性食品的包裝。
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