植物纤维在缓冲包装中的研究商品经济的繁荣加速了包装工业的崛起, 由于缓冲包装材料对自然资源的消耗以及包装废弃物污染问题的日益严重, 近年来对环境友好型缓冲包装材料的研究得到了越来越多人的关注 通俗来讲,缓冲包装材料属于!用过即扔的一次性包装物,瞬间即可变成垃圾, 对环境的负面影响是显而易见的 在当前人们的环保意识日益增强和发达国家制定的各种!绿色贸易壁垒∀ 条件下, #缓冲运输包装正向节约能源和原材料 降低消耗 保护生态环境 防止公害 有利于回收利用 有益于人类健康的可持续方向发展新型缓冲包装材料的研究方向主要有两个方面, 一是对现有缓冲包装材料的性能进行改进, 提高其缓冲性能, 从而减少包装所需材料用量, 进而减少固体废弃物的体积, 减少回收利用的费用; 二是本身可以完全自然降解, 不会对环境产生负面影响的缓冲包装材料 当前比较能为大众接受的新型缓冲包装材料主要有: 瓦楞纸板 可降解塑料 蜂窝纸板和纸浆模塑等等 其中, 植物纤维缓冲包装材料以造价低廉 性能显著等优势, 逐渐成为世界各国竞相研究和开发的热点以植物纤维( 农业废弃物 废旧报纸 纸箱纸和其他植物纤维材料等) 以及淀粉添加助剂材料制作而成的包装缓冲材料是一种新型的绿色包装材料, 该缓冲材料能够实现自然降解, 可有效地保护环境, 有效解决经济增长与资源紧缺 环境污染之间的矛盾, 改善生存环境, 确保人类社会的可持续发展 那么, 下面我们从植物纤维素的化学特征来说明它的相关特性植物纤维即纤维素纤维, 是植物失去生长机能的细胞, 其组成的主要成分是葡萄糖大分子链构成的纤维素 作为天然有机高分子材料, 纤维素纤维从化学结构上看, 是由O一毗喃式葡萄糖基( 即脱水葡萄糖) 通过日一1, 4昔键相互连接起来的具有高度取向 高度结晶的线型聚合物, 其化学式为(C6H1005 ) n, 其大分子的2 , 3 , 6位置上有3个游离轻基, 纤维素的多经基特征使纤维素分子间具有极强的氢键作用 这些轻基不仅缔合成分子内氢键而且缔合成分子间氢键, 增强了纤维素分子链的线型完整性和刚性, 使纤维素分子链紧密排列而呈现高度有序的结晶区 纤维尾端的活性经基基团可以通过!帚化∀ 使其更多地显露出来 不同纤维上活性基团之间次价键力(氢键力 范德华力) 的相互作用, 具有使纤维相互联结架桥的作用 理想的纤维素纤维缓冲材料结构应为立体网状结构, 这一结构的强度取决于纤维束自身的强度和纤维束之间的联结强度 为保证这一结构的实现, 应使离散状态的纤维在一定介质的作用下架成网状结构, 并使纤维间相互联结, 当介质除去后形成人们所期待的纤维素纤维缓冲材料纤维素纤维缓冲包装材料具有很好生物可降解性 环境协调性, 它能完全降解腐烂, 回收可以做饲料, 入土可作肥料, 因而其废弃物不会对环境造成污染, 同时在生产过程中, 也不会对大气及环造成污染 而且纤维素是资源最为丰富的天然高分子, 是可再生的有机资源 在植物界中纤维素的总量约达26 x 1011吨优越的性能以及相当可观的贮存数量, 使得植物纤维缓冲包装材料的研发及应用前景相当的乐观三 植物纤维缓冲包装材料的发泡技术研究发泡技术是植物纤维缓冲材料制作的关键技维发泡材料是采用旧书废报纸或其他纤维和淀粉作原料, 该发泡制品不需要化学发泡剂, 而是通过水蒸气的作用 发泡纤维制品生产和使用都具有对环境有益的特性, 它可以和普通垃圾一样处理, 用过的纤维制品还可以回收 重新加工 从经济效益来看, 生产同样数量的包装材料, 纤维制品比泡沫塑料要便宜目前, 欧美及日本等发达国家为寻求无污染的新型环保包装材料, 正在加紧进行植物纤维发泡技术的研究, 期望该新型包装材料能够替代目前还在广泛使用的E P S发泡材料 国外植物纤维发泡制品所采用的工艺方法主要集中在不添加化学发泡剂,即无须发泡剂产生发泡 目前发达国家在该项技术上已取得较为显著成绩: 德国不莱梅p s p公司采用废旧书 废报纸和面粉作原料, 开发出发泡纸生产新工艺; 日本工业技术研究所则开发出了用废纸作原料的干式纸浆发泡技术; 日本帝人公司开发出以纸浆做原料的新型环保型发泡材料; 日本索尼公司采用了另外一种加工成型方法生产, 产品用于包装音响仪器的缓冲材料以椰子果外壳为原料, 通过爆破法分离成纤维, 再模压成具有三维结构( 3D ) 的包装材料蒸汽发泡技术的整个生产过程都没有对环境造术 植物纤维发泡与发泡塑料相比具有生产工艺比较简单, 无需多次发泡和冷却的优势, 植物纤维发泡材料的发泡工艺主要有两种: 使用化学发泡剂及不用化学发泡剂 国外多采用不用化学发泡剂的工艺技术, 而国内则倾向于使用化学发泡剂来完成发泡的过程
1. 国外发泡技术的研究情况不用发泡剂的植物纤成污染, 是一种比较理想的发泡技术, 它的应用推广对于环境保护而言意义重大
2. 国内发泡技术的研究情况使用
发泡剂的纤维发泡制品的制作工艺方法与不用发泡剂植物纤维发泡制品有所相同, 只是生产发泡的媒介不是利用水蒸气, 而是采用各种发泡剂的作用, 该方法对于发泡的控制相对要容易一些目前使用的发泡剂主要有碳酸氢钠 尿素 4 , 4一氧代双苯磺酞阱 偶氮二甲酞胺 甲苯磺酞阱等,其中有些发泡剂对环境有不利的影响, 如果选用不当, 在生产过程中以及用后的处理过程中会对环境造成一定影响国内所开发研究的植物纤维发泡制品工艺方法主要集中在使用添加化学发泡剂, 即采用发泡剂产生发泡 目前取得了一些进展: 高德研究以玉米秸秆纤维为主要材料, 开发了复合缓冲包装材料, 通过静态压缩 动态跌落实验方法, 对比这种材料与发泡聚苯乙烯的缓冲性能, 并建立了力学模型; 宋晓利研究了增塑剂与软化剂对以天然植物纤维类为填料的发泡缓冲性能的影响, 得出了增塑剂与软化剂对缓冲材料影响的规律; 曹绍文 吴其叶研究了发泡型植物纤维缓冲包装材料; 佘彬莺网状结构植物纤维缓冲材料的研究, 得到了网状交联结构的理论; 福建农林科技大学采用湿法发泡的方法制备了植物纤维缓冲材料 另外, 我国首家植物纤维可降解包装材料工程技术中心在贵州省遵义市成立根据国内外的研究情况, 不难发现, 我国在发泡技术上与国外是存在一定的差距的 如果国内的研究机构及学者能在现有的基础上, 投放更多的精力在类似于国外的蒸汽发泡技术, 相信对于我国环境的可持续发展将起到更加积极的作用和影响有以下几点:
( 1 ) 纤维素纤维发泡技术的发泡方法主要是采用添加化学发泡剂来进行的, 对环境不利;
( 2 ) 纤维素纤维发泡缓冲包装材料的研究基本上还处在实验室阶段, 还未达到实现工业化 大规模生产的要求;
( 3 ) 目前对纤维素纤维发泡缓冲包装材料性能特点的研究, 主要集中在单件和实验性方面, 而对于多件或实际应用的性能参数还未获得验证;
(4 ) 为保持植物纤维自有的缓冲性能, 原材料粒径较大 外观粗糙 颜色发黄 不美观
四 植物纤维缓冲材料的应用前景
植物纤维缓冲包装材料的整体研究情况虽然近几年纤维素纤维发泡缓冲包装材料的研究取得很大进展, 但是还存在很多问题, 总的来说现阶段, 无论国内还是国外, 对植物纤维发泡包装制品的研究基本上处在实验阶段, 还未达到工业化大规模连续化生产的要求 要实现这一目标,必须运用新的思路, 在产品配方 工艺参数选择专用设备研制 专用模具设计等方面加大研究力度, 创造新的技术方法尽管如此, 但从目前的一些应用情况来看, 植物纤维缓冲包装材料的市场还是非常巨大的 例如家用电器, 电子仪器, 玻璃器皿等产品的包装材料一直采用泡沫塑料, 尤其以泡沫E p S用量最大, 这些材料是白色大污染源之一 以植物纤维为原料,经粉碎, 脱色, 着色, 发泡, 成型等多种工艺手段研制的可完全降解绿色缓冲包装材料, 节约能源,保护环境, 该产品的研制对改进机电产品等的包装, 进一步扩大机电产品出口具有重要意义, 符合国际包装发展趋势绿色包装材料的使用不仅可以降低成本, 保护环境, 而且对增加出口竞争力都具有重大贡献 因此, 大力发展植物纤维缓冲包装材料是未来的发展趋势之一 .