杏彩体育网站注册纸浆模塑件生产工艺方法综合研究

　　杏彩体育网站注册纸浆模塑件生产工艺方法综合研究纸浆模塑件生产工艺方法综合研究纸浆模塑件生产工艺方法综合研究 金国斌等纸浆模塑件生产工艺方法综合研究 纸浆模塑件生产工艺方法综合研究 金国斌,徐兰萍 (上海大学,上海200072) [摘要]纸浆模塑制品要在经济与性能上能替代EPS等缓冲件,还需在生产工艺等方面作较大 的改进与革新.阐述了EPS缓冲衬件和纸浆模塑制品的应用现状与用纸浆模塑制品替代EPS缓冲 件的重要意义,重点讨论了纸浆模制件的生产工艺,生产流程与生产设备等问题:文章分析综合了纸 浆模制品相对于EPS缓冲件的优缺点后,提出了使纸浆模塑制品生产更经济高效,其性能显着提...

　　纸浆模塑件生产工艺方法综合研究 金国斌等纸浆模塑件生产工艺方法综合研究 纸浆模塑件生产工艺方法综合研究 金国斌,徐兰萍 (上海大学,上海200072) [摘要]纸浆模塑制品要在经济与性能上能替代EPS等缓冲件,还需在生产工艺等方面作较大 的改进与革新.阐述了EPS缓冲衬件和纸浆模塑制品的应用现状与用纸浆模塑制品替代EPS缓冲 件的重要意义,重点讨论了纸浆模制件的生产工艺,生产

　　与生产设备等问题:文章分析综合了纸 浆模制品相对于EPS缓冲件的优缺点后,提出了使纸浆模塑制品生产更经济高效,其性能显着提高 的生产工艺改进方案. 关键词:纸浆模塑;缓冲性能;生产工艺;环境保护 中图分类号:TB4841文献标识码:B文章编号:1001—3563(2004)03—0001—03 ResearchonProductionTechniquesofMoldedPulpProducts JINGuo-bin,XULan-ping (ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China) Abstract:ThesignificanceofsubstitutionofmoldedpulpproductsforEPScushionwasdiscussedThe productionprocess,techniqueandequipment,andtheadvantagesofMPPwerediscussedwithcomparis onto EPScushion.TheschemeofimprovingMPPgproductionprocesswasputforwardstomakeMPPtobem ore economicalandeffectiveincushionpackaging. Keywords:Moldedpulp;Cushionpackaging;Productiontechnique;Environmentalprotection 中国目前在废弃物回收处理再生的硬件(技术方法,装 置)系统与软件(法规,标准,

　　)系统方面较为薄弱.在中 国城市垃圾中,各类包装废弃物约占30%,40%,塑料包装废 弃物约占4%,5%(其中发泡塑料废弃物又占很例),每 年以10%的速度持续增长.按目前中国废弃物处理技术 水平,一吨塑料垃圾的直接间接处理(包括回收,填埋,焚烧, 再生)综合费用为原产值的1O倍以上.故环境中的”白色污 染现象仍在继续,各大城市正面临越来越大的环境管理压 力. 我国电子电器行业中,仅彩色电视机和显象管这2种产品 体积折算达100多 包装用的EPS发泡塑料量每年达2万多吨, 万立方米.前国家电子工业部曾把推广纸浆模塑制品以替代 EPS等塑料作为”九五及”十五期间包装改进的重点.但是 到目前为止,纸浆模塑制件应用只占全部电子产品耗用包装材 料的2%,3%.不管国内还是国外,由于种种原因,总体上纸 浆模塑制件替代EPS等材料的研究应用进展比较慢,未能跟 上时代发展的要求. 在我国方兴未艾的环保项目的研发中,纸浆模塑制品作为 环保型绿色产品的积极作用正在被人们认识和接受,可挖掘的 潜力很大.我国自上世纪8O年代初开始从国9bgl进及自行研 制纸浆模塑制品生产线,目前已有数百家纸浆模塑制品生产企 业.生产设备由往夏冲压式的单机发展到自动生产线.产品 类别由简单的蛋托,果托之类的低档产品,发展到工业品和食 品包装物.生产工艺由原来的废纸综合利用产品发展成能生 产具有无毒,无味,防水阻油等特性的高档产品.客观地说,现 有的纸浆模塑件要作为完全替代EPS等机电产品的缓冲包装 材料,离开目标相距甚远,致命点之一就是结构强度与缓冲 性能还不及EPS等材料的1/10. 为了能生产出以环保性纤维类材料为基体的,可完全替代 EPS等发泡塑料的缓冲材料,必须运用新的思路,创造新的技 术方法. 1对于EPS的限制和禁用措施 鉴于发泡塑料衬垫占有运输体积较大,废弃物难以自然降 解,焚烧处理会产生有害于环境的气体,资源回收再生费用较 收稿日期:2004-01-06 作者简介:金国斌(1946一),男,上海人,上海大学教授,机电工程与自动化学院副院长,主要研 究方向为包装技术与理论,工业设 计方法,机电设计与理论,出专着6部,发表

　　4o余篇. l 包装工程PACKAGINGENGINEERINGVo1.25No.32004 高等弊端,近年来有关国际公约及各国贸易法规都相继对EPS 等包装材料作出了限制使用,直至禁用的规定. 美国,加拿大,日本,欧盟等国家和地区先后制定了严格的 包装废弃物~$Uik,在运输包装和销售包装中禁止使用EPS 材料,要求代之以纸浆模塑制品.为了适应世界”绿色” 的大趋势,1991年9月欧洲共同体l2国共同颁布了强制执行 标准《新包装规则》,明确规定从1992年起,在运输包装和销 售中禁止使用聚苯乙烯(PS)泡沫塑料包装,而代之以纸浆模 塑制品包装,这为纸浆模塑制品的推厂创造了有利条件. 1991年底,欧共体l2国颁布了强制性执行标准《新包装 规则》,明确宣布从1992年起,在运输包装和销售包装中禁止 使用发泡聚苯乙烯材料,代之以纸浆模塑制品.我国作为《蒙 特利尔议定书》缔约国之一,已就保护人类环境多次向国际社 会做出庄严的承诺,减少EPS对人类及环境的危害.1995年 l0月我国颁布了《中华人民共和国固体废弃物污染防治法》, 其中第l7条明确规定”产品应当采取易回收利用,易处置或 在环境中易消纳的包装物”,”国家对固体废弃物污染环境的 防治,实行减少固体废弃物的产生,合理利用固体废弃物和无 害化处置固体废弃物的原则”. 2纸浆模塑件的生产过程简析 2.1纸浆模塑生产流程 纸浆模塑制品是用100%的循环纸材料制成的(80%新闻 纸,20%杂志纸).其生产工艺过程包括废纸分选,碎纸打浆, 浆料配制,纸浆施胶,调配浆液(浓度),制品成型,制品冷挤 压,制品干燥和制品精整等.目前,我国纸浆模塑行业普遍采 用的是真空成型法,采用挤压成型法的只有少数几家企业. 目前国内典型的纸浆模塑生产工艺流程如图1所示. 图1纸浆模塑工艺流程图 传统的纸浆模塑制品生产工序分为: 1)原料收集.工业包装纸模制品一般选取废纸做材料, 也有小量使用原浆.大部分废纸供应商提供的废纸含水量都 较高,必须注意把原材料的含水量与购买价格联系起来. 2)打浆制浆.纸模行业目前一般都使用水力碎浆机,但规 2 格性能都有不同.在废纸打浆之前,用液压磨碎机与分选机对 其进行仔细的分类并剔除各种杂物.分选净化后的废纸经过 磨碎打浆,才能转变为更均匀的纸浆. 浆料配制后,还要进行施胶(一般为松香,石蜡乳胶或松 香石乳胶),以提高注型制件的抗液体渗透性能. 3)纸模坯体成型.坯体成型时要选定合理的成型工艺参 数.成型工艺参数主要包括浆浓度,吸浆时间,脱水时间.制 品的厚度取决于浆浓度和吸浆时间.浆浓度通常是面对大多 数产品来定的,不应轻易随时变动.吸浆时间是以满足厚度的 需要而定.脱水时间占整个成形周期的大部分,有较大的机动 性,因此脱水时间的选定与生产效率,能耗会有很大的关系. 4)坯体制品干燥.坯体制品干燥过程可以分为4个阶段, 即升速干燥阶段,等速干燥阶段,降速干燥阶段与平衡干燥阶 段.在外界自然环境允许的条件下,纸模制品可以被置于露天 通风环境里进行天然干燥,一般一天左右.当然也可以使用周 期或连续作业的干燥机:制品被套在防止收缩的模型上送入干 燥炉中,用热空气来干燥制品.连续式干燥炉内通过不同的温 度区,最后干燥到含水率降为l0%,12%左右即可. 5)热压整形.纸浆模塑制品烘干后,还要在热压成型机 上用挤压的方法使其质地更加密实,形状尺寸更加精准.这对 于注型包装制品壁的厚度均匀,外表光滑平坦和提高强度都是 必要的.纸模制品再度干燥后即可以使用.但有时还需要进 行特殊的处理,如压光,涂料,烘焙或者在表面印刷图案文字 ,一 了0 2.2纸浆模塑制品的主要生产设备 纸模成型生产线是一个集造纸技术,机械电子技术,液压 气动控制技术,自动化技术为一体的技术设备.目前,大多数 企业的生产设备主要由制浆机,成型机,烘干机和热压整型机 4个部分组成. 制浆机——将废纸搅拌至制浆状.制浆机的作用是将废 纸板碎解,使其重新变成纸浆,可以分立式和卧式2种.制浆 系统应该包括碎浆机,疏解机以及合理的浆池,适合的搅拌设 备等.制浆系统的合理配置,不但对成浆质量有影响,而且可 以保证成型机连续生产,提高生产效率,提高成品的合格率,降 低能耗,节省成本. 成型机——这是纸浆模塑生产中的主干设备.在模具上 通过真空法使纸模坯体成型,再脱模. 烘干机——纸模制品的干燥机可分为2种.一种是燃油 加热干燥箱,它的工作特点是间歇干燥,设备结构虽然简单,但 生产效率低,干燥温度不易控制,热源利用率不高.另外一种 则是被厂泛采用的烘道式连续干燥机,它的主体是一个四周装 有岩棉保温材料的长方型烘道,内部装有一台由链条传动的多 层式运输机.一些薄型制品的全自动成型设备采用电加热方 式,电加热方便,I陕捷,安全,成品率高,而且不需附加设备.电 加热的能耗大小关键在模具的工艺设计,采用新能源新工艺, 可以使能耗大大降低.工业包装产品因制品的大小形状复杂 金国斌等纸浆模塑件生产工艺方法综合研究 及厚度较大等原因,多采用烘道干燥方式. 热压整型机——利用加热模压原理,对产品整型处理.经 干燥机干燥后的纸托产品,由于受热而变形,所以要通过热压 整型机进行整型,整型后的纸托制品就是成品,其外观平整漂 亮,且能提高产品的强度. 3目前纸浆模塑制品的优点与弱点 3.1纸浆模塑制品的优点 纸浆模塑件相对于EPS缓冲件有许多显着优点 1)纸浆模塑包装制品的原材料是废纸及各种纤维类材 料,来源广泛且容易收集,不会对环境和回收造成障碍,有利于 产品出口.而发泡塑料来源于石油产品,资源枯竭与价格问题 会越来越严重. 2)纸浆模塑包装制品适用范围广泛,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.纸浆模塑制 品可叠堆存入,比发泡塑料占的储存空间小1/2,2/5,运费及 仓储费用较小. 3)纸制品防静电性好,发泡塑料磨擦容易产生静电,这对 电子产品和家电产品等起到较好的保护作用. 4)塑料制品包装日寸食品水份不易挥发,易发霉腐烂,而纸 制品有透水气性能,从而达到防腐效果. 3.2纸浆模塑制品的弱点 1)纸浆模塑制品的生产工艺本身弱点.纸浆模塑制品生 产质量容易受到各种生产因素的影响,如: 采购原材料若质量不稳定,产品烘干后缩水比率与原设计 工艺不相符,打浆浆料配比不当会造成产品破损率高; 同一套水模在不同型号成型机上生产,其产品之间有一定 差别,导致后面整型工序时废品率上升; 制作热压整型模具若表面不光洁,砂眼较多,或安装整型 模具时,上下模具不平行,整型时摩擦现象严重,易擦碎产品. 整型工操作经验不足,整型手法不准确,废品率就高; 成型的湿产品烘干时湿度掌握不好,造成整型废品率高, 若烘干产品变形过大,影晌整体质量.烘干后的产品若大量积 压不及时流转,长时间风干导致产品含水率低,收缩过大,整型 时废品率高; 2)原材料还比较单一,急需开发新的原材料采源.纸浆 模塑制品需要耗用大量天然林木资源,不利于生态平衡. 3)纸浆模塑制品的生产设备先进性与自动化程度不够. 纸浆模塑的设备先进性比起发泡塑料生产设备显得比较落后. 如纸浆模塑的自动成型机来说,无论是它的生产效率还是设备 的稳定性都比不上发泡塑料生产设备.整条生产线上各工序 设备之间的衔接自动化程度较低.生产线对输送,操纵,调度, 监测等人工依赖性还比较严重. 4)纸浆模塑制品的成本性能比偏高.与发泡塑料制品比 较起来,纸模制品成本居高不下,主要因为:原材料成本高,化 学助剂成本高,自动化程度低.纸质包装制品为了达到防水防 油目的,还得涂塑或加入各种助剂,这必然增大回收处理难度 和增加成本,也影响其固有的降解性能. 5)纸浆模塑制品的结构强度和缓中性能较差.关于这个 问题及改进方法,在作者另外的专题论文中讨论. 4改进纸浆模塑生产方法探讨 4.1纸浆模塑制品生产工艺改进方案 期望使用新型制造方法来提高生产工艺自动化先进性,提 高其结构性能缓冲特性.以下为以多种纤维材料为原米斗的2 种改进方案. 1)新型纤维类膨化模塑干式制造工艺,如图2所示. 图2膨化模塑干式制造工艺 2)新型纤维类发泡模塑制造工艺,如图3所示. 匝丕正亘匝圈 图3发泡模塑制造工艺 这2种方案工作机理有很大不同,但目的都是改变了传 统的纸浆模材料制品的生产方法,使其从传统低效的生产法转 向先进高效的自动生产法,将制品的薄壁式实体结构转变为发 泡成型多孔式结构.提高结构强度与缓冲性能,减轻劳动强度 和改善操作条件,形成生产规模化与自动化,降低生产成本提 高生产率. 4.2新工艺方法所要解决的技术关键 1)进行一系列工艺试验研究,确定具体生产工艺,配制出 各种完全环保型的发泡剂,助留剂,黏结剂,增强剂等助剂和原 副材料. 2)从改造纤维类模塑制品的成型机理和生产技术着手, 改变制品材料内部构造.由全纤维类实体结构向纤维类为基 体全环保型发泡材料结构转变,从根本上提高材米斗的结构强度 和缓冲性能. 3)从根本上改变纸浆模塑制品相对于EPS等发泡材料的 最大性能劣势,如比重大,脆性大,弹性模数小,回弹性差,缓 冲系数小,多次冲击性差,难以做高深度产品,含水量对结构性 能影响特别敏感等. 4.3新生产工艺的社会经济价值分析 4,3.1对社会协调持续发展和国家环保事业有积极推动作用 (下转第23页) 3 一 一 翟广玉等瓦楞纸箱防潮上光剂的研究 验安排和结果,见表5,6. 表5四因素三水平 产品评价结果 编号ABcD 由表6可以看出,实验7所得产品评价结果较好.在此基 础上,经过反复实验,最后确定为低分子聚乙烯的质量分数为 0.3,蜡的质量分数为0.3,反应时间为4h,反应温度为95~C. 3.5温度对产品质量的影响 在条件不变的情况下,用不同的温度制取产品.实验 发现,温度低了,低分子聚乙烯不能充分乳化,不能完全分散在 水溶液中,产品中有低分子聚乙烯的颗粒物存在,防潮性能不 好.因为产品涂刷后有颗粒物,被涂物表面不均匀,故光亮度 „„l_u…h (上接第3页) 新工艺方法主要出发点就是用完全降解的,来源丰富的, 成本较低,但性能优良的新型材料替代占有城市垃圾量很 例,对环境产生污染的发泡塑料包装材料.减少EPS,EPE, EPP等在缓冲包装上的使用,既有利于环境保护,同时也大大 节省了国家对不可再生性石油资源的消耗量.新型生产工艺 方法研制成功以及推广应用,对于我国实施绿色经济发展战 略,保持经济可持续发展,推动机电产品出口贸易的稳定增长 具有最直接最积极的意义. 4.3.2直接经济效益和产业化前景良好 以清洁化生产,提高制品性能和效率为目标,用新型纤维 类环保材料对EPS等形成相对竞争和替代优势是完全可能 的.纸浆模制品行业因采用新型生产技术方法而将争得更大 的市场并获得显着的利益.由于产品包装依附于各类商品经 济的发展,而用新型环保缓冲材料替代EPS等发泡塑料制品, 几乎涉及所有行业,国家的整个经济都将受益. 4.3.3扩展对资源的综合利用范围 差.温度高了,由于低分子聚乙烯和蜡熔融后都有一定的粘 度,容易在反应釜底部有粘接,出现坐底现象.经过实验可以 知道,在95?时,反应物能完全反应,反应釜底部无粘接,低分 子聚乙烯能够被充分乳化,完全分散在乳化剂中,产品的质量 较好. 3.6反应时间对产品质量的影响 反应时间长短直接影响着产品的质量.反应时间短了,反 应不能充分进行,反应不彻底,乳化不完全,产品的防潮效果不 好,光亮度不够.反应时间长了,产品容易在反应釜底部粘接, 坐底.同时也会造成热能不必要的浪费.经过反复实验得出, 反应时间在4h比较合适,即在这时候能完全反应,乳化完全, 无坐底现象,产品的防潮性能最佳,光亮度最好. 4结语 用低分子聚乙烯做成膜物质,瓦楞纸箱防潮上光剂的涂膜 坚硬,附着力强,耐磨性能好;用巴西棕榈蜡,蜂蜡和石蜡的混 合物做防水剂,具有拒水性,抗水防潮;加入复合非离子乳化剂 可以乳化低分子聚乙烯和蜡,通过正交实验,确定了最佳反应 条件.生产的瓦楞纸箱防潮上光剂防潮性能最好,光亮度最 大,稳定性最高. 参考文献 [I]黄跃荣.瓦楞纸箱的防潮处理[J].包装工程,1992,13(1) [2]翟广玉.瓦楞纸箱防潮上光剂的制备[P].中国专利:96113485. 2.2001—10一O3 [3]SBPBoardofConsultantsEngineersIndustrialWaxesTheirFormula— tionsSMALLBUSINESSPUBLICATIONS,1983 I-……?.?-?…”“.…?I?………??Ilh一I??hI. 新型生产工艺用完全新型的原材料处理工艺和制品生产 方法代替传统的类似造纸生产等方法,新型生产过程可以大大 减少了对环境产生的负面影响.新型制品原料来源十分广泛, 除了废纸,还有草本纤维类资源如麻,芦苇,蔗渣,麦草,秸杆 等,既可节省保护林业资源,又能为农业生产处理剩余料,创造 经济价值. 参考文献ressionandCushioningCharacteristicsofMoul— dedPulpPackagjng[JJ.PackagingTechnologyandScience,2000, (13) [2]JorgeMarcondesandHerbertSchueneman.MoldedPulpProtecting High-TechProducts,11.IAPRIConferenceonPackang,inSinga- pore,1999,(7)7-9 [3]霍李江,等.我国纸浆模塑制品生产现状及发展对策[J].包装世 界,2001,(76) [4]张新昌,等.我国纸浆模塑工业包装的现状与发展[J].包装工 程,2003,24(1) 23

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