目前，中國與其他發(fā)達國家一樣正在大力推進以環(huán)保型材料替代EPS等發(fā)泡塑料制品的研究應(yīng)用工作，尤其在包裝材料耗用大戶的電子工業(yè)和輕工業(yè)中以紙漿模塑材料代替EPS等緩沖材料。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l00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。但是到目薊為止，紙漿模塑制件應(yīng)用只占全部電子產(chǎn)品耗用包裝材料的2％左右。不管國內(nèi)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(yīng)用進展比較慢，不能跟上時代發(fā)展的要求。
通過前期調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前絕大多數(shù)的紙漿模制件都沿用傳統(tǒng)的濕式造紙方法。用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的紙漿模塑產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)強度和緩沖性能較差，且在生產(chǎn)方法、模具成本、經(jīng)濟效益、能源消耗等方面，與發(fā)泡塑料制品相比沒有明顯替代優(yōu)勢?？陀^地說，現(xiàn)有的紙漿模塑件作為一般輕型產(chǎn)品的淺盤式襯墊物或隔檔物尚可，但要作為完全替代EPS的機電產(chǎn)品緩沖包裝材料，離開目標相距甚遠。目前紙漿模塑制品的致命弱點之一就是其結(jié)構(gòu)強度與緩沖性能不及EPS等材料的1／10。
目前國內(nèi)外都缺乏專用于緩沖包裝的紙漿模塑制件的通用設(shè)計規(guī)范，其生產(chǎn)方法與制品結(jié)構(gòu)性能也未有明顯的根本改進或革新。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，必須運用新的思路和技術(shù)方法，在材料形成機理、生產(chǎn)工藝方法、結(jié)構(gòu)性能、緩沖設(shè)計方法等方面進行更加深入的研究。
l 紙漿模塑制品與EPS材料的比較
1．1 基本特性
EPS材料的優(yōu)點是質(zhì)輕、透明、強度大、防潮、耐腐蝕。最大弱點是用后不能自行分解，從而其廢棄物如果不回收處理則會造成對環(huán)境的大量污染。此外，它還有材料體積較大，堆置空間大等缺點。紙漿模塑制品的主要優(yōu)勢是原料資源豐富，具有一定的抗壓、防震能力，防靜電，吸附性較好，可堆疊存放，無毒，生產(chǎn)不復(fù)雜，用途較廣，印刷性好和易回收等特性。主要缺點是會吸水、吸油，阻氣性較差，生產(chǎn)自動化程度不太高，成本比較高等。
1．2緩沖與抗振性能
紙漿模塑制品和EPS制品的緩沖曲線的比較：2種材料所達到的最大傳遞加速度值相近，但紙漿模塑制品比較適合靜應(yīng)力較低的情況，而EPS所適合的靜應(yīng)力范圍較高。并且EPS的緩沖曲線開口比較大，這說明該材料在設(shè)計、使用時可以有比較大的選擇范圍。
紙漿模塑制品的緩沖結(jié)構(gòu)幾乎不會導(dǎo)致振動的增大。對于振動保護而言，通常，最頻繁的振動一般發(fā)生在公路和鐵路運輸過程中，屆時最大振動的增強倍率值為1．8，但是對于泡沫塑料的緩沖襯墊來說顯示振動增強倍率值超過5是很常見的。
2 對紙模塑制品結(jié)構(gòu)性能的影響因素概述
2．1 幾何結(jié)構(gòu)形狀
已有的研究表明：平頂圓錐體制品的抗壓能力在變形約為7mm時達到了峰值，然后壓力載荷變化趨于平緩。當(dāng)楔體形狀制品所能承受的壓力載荷明顯低于平頂圓錐體制品。并且，壓力載荷接下來呈下降趨勢。楔體緩沖結(jié)構(gòu)的長寬比變化對其的抗壓能力幾乎沒有影響。
關(guān)于緩沖性能，雖然兩種結(jié)構(gòu)形狀的曲線的最小傳遞加速度值幾乎相同，但平頂圓錐體形狀制品的緩沖曲線明顯位于右側(cè)，并且開口也更寬。這說明當(dāng)達到相同的傳遞加速度時，圓錐體結(jié)構(gòu)比楔體制品能承受更高的靜應(yīng)力，并且所適應(yīng)的靜應(yīng)力范圍也更大。不同長寬比楔體結(jié)構(gòu)制品呈現(xiàn)出相同的緩沖曲線，這說明楔體長寬比的變化不影響紙漿模塑制品的緩沖效果。
2．2拔模斜度和紙模高度
當(dāng)拔模斜度較小時，緩沖結(jié)構(gòu)能承受較大的載荷，但是當(dāng)壓力載荷達到峰值后，曲線開始產(chǎn)生不規(guī)則波動。當(dāng)制品的拔模斜度達到45o時，緩沖結(jié)構(gòu)在變形還很小時抗壓能力就已經(jīng)接近了峰值，隨著變形的增加，曲線趨于平緩。由此可見，紙漿模塑制品的拔模斜度越小，抗壓能力則越大。當(dāng)靜應(yīng)力較低時，紙漿模塑制品的緩沖效果最好，緩沖襯墊的高度變化并沒有多大的影響。隨著靜應(yīng)力的逐漸增加，緩沖距離越高，傳遞加速度值越低，能承受的靜應(yīng)力越高。
2．3 結(jié)構(gòu)單元數(shù)和紙模定量厚度
緩沖結(jié)構(gòu)單元為n個的紙漿模塑制品所能承受的最大壓力是緩沖結(jié)構(gòu)單元為一個的紙漿模塑制品所能承受最大壓力的n倍以上。
當(dāng)制品的定量增加時，其緩沖曲線逐步向右移動(朝著更高的靜應(yīng)力方向)。不同定量制品的緩沖曲線的最小傳遞重力加速度值幾乎是相同的。在給定產(chǎn)品脆值的情況下，定量較大的制品能承受的靜應(yīng)力更大。
2．4 跌落高度
80cm高度跌落的測試結(jié)果顯示，此制品傳遞加速度的最小值要比60cm高度的測試結(jié)果稍大。并且60cm高度的曲線更寬，也就是說其可供選擇的范圍更大。
2．5 周邊載荷
周邊載荷對紙漿模塑制品緩沖性能的影響類似于靜應(yīng)力，對于任何一個紙漿模塑制品，都有一個最適合緩沖保護的周邊載荷的范圍。由于曲線與紙漿模塑緩沖襯墊的緩沖曲線很相似，或許可以替代靜態(tài)載荷在設(shè)計時同樣使用。
2．6 環(huán)境濕度
紙漿模制品是對于濕度敏感的產(chǎn)品。在正常的天氣情況下，紙漿模塑制品是可以保持自身良好的緩沖和抗壓性能。但在連續(xù)干旱、黃梅天和暴雨等異常氣候下，紙漿模制品的各種性能會有較大改變。當(dāng)然現(xiàn)在也有許多紙漿模塑制品的表面會涂上一些特殊涂料以達到防水的目的，這樣也在一定程度上避免了環(huán)境濕度變化對紙模塑制品的影響。
3 紙漿模塑制件應(yīng)用上存在的問題
a．市場上紙模產(chǎn)品品種比較單一，尤其用于大中型產(chǎn)品緩沖目的的紙模產(chǎn)品可供選擇的品種規(guī)格還較少。
b．紙漿模塑工業(yè)包裝產(chǎn)品的抗壓與緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計方面缺少成熟理論與設(shè)計規(guī)范。國內(nèi)對紙漿模塑制品的緩沖等性能及其相關(guān)因素的基礎(chǔ)研究與分析還不足。
c．大多數(shù)紙模產(chǎn)品的生產(chǎn)還在沿襲濕部化學(xué)原理的造紙方法，無法使材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有較強的機械力學(xué)性能。
d．對紙漿模塑類材料和EPS類材料之間可比的各種問題，如成型機理、生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)特點、緩沖性能、經(jīng)濟性等缺乏全面而綜合的理論研究及試驗研究。
e．需要尋求新型纖維類模塑制品的先進生產(chǎn)法，以顯著提高結(jié)構(gòu)強度與緩沖性能、提高生產(chǎn)率。結(jié)構(gòu)改進的重點放在將制品的薄壁式實體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)泡成型多孔式結(jié)構(gòu)。這可以根本上 改變紙漿模塑制品相對于EPS等發(fā)泡材料的最大性能劣勢，如比重大、脆性大、彈性模數(shù)小、回彈性差、緩沖系數(shù)小、多次沖擊性差等，以及只能做大面積產(chǎn)品，難以做高深度產(chǎn)品、含水量對結(jié)構(gòu) 性能影響敏感等。
f．修改目前國際上通行的以發(fā)泡塑料作為緩沖材料的緩沖防振包裝設(shè)計體系——基本數(shù)據(jù)庫和基本計算方法，建立適用于新型纖維類模塑緩沖材料的緩沖防振包裝設(shè)計方法及其基本數(shù)據(jù)。試行建立比較完整的用于緩沖包裝的新型纖維類模塑制品的設(shè)計規(guī)范（包括結(jié)構(gòu)分類形式、相關(guān)性能參數(shù)、設(shè)計計算方法等）。
共有 網(wǎng)友評論