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纸浆模制品的缓冲结构参数
要适应各种不同形状尺寸、重量、脆值的被包装产品的缓冲包装，纸浆模制品需要以相应的结构形式对应的几何形状和尺寸来满足这种要求，采用结构参数表达缓冲模体经受载荷、变形和缓冲性能的相互关系是建立纸浆模制品缓冲设计方法的基础。
任何复杂的缓冲结构体均可以分解成简单的几何结构形状或基本结构形状的组合，图1是纸浆模包装应用中常用的基本结构体：方台、圆台、三棱台和阶状体。
已有的研究表明：圆台的抗压能力在变形约为7mm时达到了峰值，然后压力载荷变化趋于平缓。三棱台形状制品所能承受的压力载荷明显低于圆台制品。并且，压力载荷接下来呈下降趋势。三棱台缓冲结构的长宽比变化对其的抗压能力几乎没有影响。
关于缓冲性能，虽然两种结构形状的曲线小传递加速度值几乎相同，但圆台形状制品的缓冲曲线明显位于右侧，并且开口也更宽。这说明当达到相同的传递加速度时，圆台结构比三棱台制品能承受更高的静应力，并且所适应的静应力范围也更大。不同长宽比三棱台结构制品呈现出相同的缓冲曲线，这说明三棱台长宽比的变化不影响纸浆模塑制品的缓冲效果。
原材料与辅剂和加工工艺确定后，纸浆模制品的缓冲设计是根据被包装产品的性能与包装要求，根据仓储及运输流通条件来确定纸浆模体的包装结构形式，选择基本模体结构并结合产品形状来确定纸浆模结构体的变化与组合。模体结构形成、尺寸与形状变化是以模体结构参数与缓冲性能之间的关系为依据的。结构参数的变化会改变缓冲结构体的载荷能力，能量吸收作用及弹性恢复作用等。
结构单元数
缓冲结构单元为n个的纸浆模塑制品所能承受的大压力是：缓冲结构单元为一个的纸浆模塑制品所能承受大压力的n倍以上。
结论
纸浆模塑制品的包装保护作用关系着被包装产品的形状、重量、放置位置、流通环节等多项包装要求，纸浆模塑制品的结构形式是产品包装中承载及缓冲防震等包装性能上的重要因素之一。纸浆模塑制品各结构的缓冲参数决定着纸浆模制品结构的缓冲性能。通过调整制品的壁厚、功能结构体的侧壁斜度和受载底边长可以获得需要的缓冲包装要求，模体缓冲结构各参数有其立的缓冲作用，相互之间又有内在关系，合理利用组合各结构能够使产品得到有效的缓冲保护。根据不同结构形式的特点和纸浆模塑制品中的结构要素所具有的包装功能能够更好地达到对不同产品在包装防护方面的要求。
纸浆模塑简介
1、 纸浆模塑制品是用可完全回收循环使用的植物纤维浆或废弃纸品作基础材料，采用特的工艺技术制成的一种广泛用于食（药）品盛放、电器包装、种植育苗、医用器皿、工艺品底坯和易碎品衬垫包装等领域的科技型绿色环保制品。
2、 随着工业的发展，大量含氟物质升入大气层，使人类赖以生存的臭氧层遭到大面积的破坏，在南极和北极已经形成了几千公里的臭氧层空洞，给地球的生态环境造成了的危害，为此，联合国环保署召开了世界性的环保会议，于1998年通过了"保护臭氧层的维也纳公约"和"关于消耗臭氧层物质的“蒙特利尔议定书”，明确规定了在要逐渐少用直至禁用破坏臭氧层的含氟物质进入大气层。
3、 近年来，三大包装材料之一的塑料制品特别是发泡聚苯乙烯（EPS）类制品的诸多弊端日显严重，已经成为人皆恶之的“白色污染”。这些聚苯发泡包装的废弃物处理给环境带来严重污染。燃烧破坏了地球的大气臭氧层；堆埋因不能腐蚀而产生地质结构的破坏。这些泡沫塑料制品废弃物给地球环境造成了很大的破坏。改用可降解的环保包装材料，消除“白色污染”，改善人们的生活环境，已成为国际及国内明文规定的要求。
4、 以纸浆模塑技术生产的餐具制品及工业包装制品是真正的环保产品，它以天然植物纤维或废纸为原料，生产过程和使用过程无任何污染。纸浆模塑制品除了在代替一次性塑料餐具方面有积极作用外，也广泛应用于工业产品成其是电子产品的包装，纸浆模塑制品正逐步进入商业活动的主流，它是目前泡沫塑料制品的佳替代产品，纸浆模塑制品行业正蓬勃发展。
5、 纸浆模塑制品之所以发展迅速且有良好前景，是因为它有着特的性能优点：
（1） 工艺技术简单实用，生产过程中基本，符合清洁生产的要求。另外其生产线各工序中除自控系统管理对人员素质要求较高外，其余均为熟练技术，经过短期培训便能掌握运用，再加上其设备的国产化程度很高，十分利于该项目的普及推广，这对于迅速发挥纸浆模塑制品的环保优势来说也是一个便捷条件。
（2） 原料来源广，造价。它主要是用废纸或一年生草本植物纤维浆，原材料可以因地制宜，就地取材，取之不尽，用之不竭。
（3） 产品强度大，可塑性和缓冲性能好。
（4） 质量轻，回收费用低，可反复使用。
（5） 保护性，互换性和装簧性能好。
（6） 从生产使用到废弃物的处理，对环境，生产过程中水消耗量少，无废水排放，减少环境污染。
（7） 透气性好，对生鲜产品的包装有到的好处。
（8） 纸浆模塑制品具有良好的吸水性、疏水性和隔热性。生产过程中若加入特殊助剂，又具有防水、防油、耐高温等特殊性能。
（9） 现代生产技术可实现高速、自动化大批量生产。
6、 由于纸浆模塑制品具有原料来源充足，生产使用过程、适用范围广、造价低、重量轻、强度大，可塑性、缓冲性、互换性、装簧性能较好，并可反复使用和回收再生产等特点，因而具有强大的生命力和广阔的应用前景，其经济价值和换代地位已经得到国际社会的确认。
7、 根据应用范围，纸浆模塑主要有一次性环保餐具和环保包装制品两大类，均已得到了广泛的应用。
纸浆模塑生产前景
一、 一次性快餐具行业
1、 国家指令性政策，强行禁止不可降解的泡沫塑料餐具生产和使用；、铁道部、国家、交通部及国家经贸委先后明文下令，明确淘汰泡沫塑料餐具。
2、 中国是一个大市场，目前全国年需各种餐具约180亿只以上，随着人们生活节奏的加快和饮食习惯的变化，快餐餐具已进入千家万户，增长势头异常迅猛，但是，全国纸质餐盒产量还不足一次性餐盒总需求量的10%，若要全部以纸质餐盒代替塑料餐盒，则需建成日产10万件的纸浆模塑快餐盒生产线1000条才能基本满足市场的需要。目前国内的生产能力，远远不能满足市场的需求，供不应求的局面将在相当长的时间内存在，因而纸浆模塑餐具行业有着十分广阔的市场前景。
3、 由于本项目生产用原料为纸浆，因此，只需要更换相应的模具即可生产市场或用户所需的各种形状的杯、盘、碗、碟等系列产品。
二、纸模工业包装制品行业
1、 随着我国加入世贸组织及经济的迅速发展，中国经济已经融入国际市场，商品进出口交易额越来越大，防震包装制品的需求量也越来越大。环保纸浆模塑包装制品取代泡沫塑料制品，是必然的趋势，纸浆模塑工业包装制品的市场潜力是相当的。
2、 如我国沿海地区众多企业的产品是出口去欧美、日本等地的，若其所用包装仍采用EPS泡沫塑料，则需向其进口国海关缴纳昂贵的环保费，有的甚至是产品价值的，因而近几年来，对泡沫塑料包装制品的环保型替代品有着十分迫切的要求。随着工艺技术的不断成熟，及纸浆模塑制品的性能、价格等方面均已具备了取代泡沫塑料制品的优势，纸浆模塑制品以其优良的绶冲防震性能、价格低廉、尤其是可降解的环保优势，在我国广东珠江三角洲地区、华东的长江三角洲地区、京津地区得到了较为广泛的应用，众多国内家电、电子产品公司及外资企业的产品都已开始采用纸浆模塑制品作为其内衬防震包装材料。纸浆模塑包装制品逐步广泛地应用于家电、电子、通讯器材、电脑配件、陶瓷、玻璃、仪器仪表、玩具、灯饰、工艺品等产品的内衬防震包装。
3、 目前我国纸浆模塑工业包装制品年产量不高，基本上都是配套出口机电、家电产品，远远不能满足日益壮大的纸托包装市场需求；所以迫切要求国内包装行业尽快扩大纸浆模塑包装制品的生产，满足国内外市场的要求。
4、 纸浆模塑工业包装制品市场潜力、利润空间大。据统计仅广东的东莞、深圳地区就有（EPS）泡沫包装厂5000多家，年均产值达50亿元人民币，而纸浆模塑工厂仅有60家左右，纸浆模塑包装制品的生产量还远远未能达到日益增长的需求量的要求，具有相当大发展潜力。
5、 在国际及国内形势的影响下，预计在5-10年内，纸浆模塑制品对泡沫塑料制品的替代量将达50%或以上，形成数以亿元计算的市场份额。在我国纸浆模塑行业于上世纪末起步，21世纪初才逐步发展成熟，目前正属于朝阳产业。
缓冲包装的内衬件，一般均采用泡沫塑料。塑料制品进入日常生活领域曾经给人们带来了不少方便，然而一些塑料制品,特别是EPS造成的白色污染也是触目惊心的，废弃塑料包装物进入环境后，由于很难降解，造成长期的、深层次的生态环境问题：，废弃塑料包装物混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，从而导致农作物减产；第二，抛弃在陆地或水体中的废旧塑料包装物，被动物当作食品吞入，导致动物死亡（在动物园、牧区和海洋中，此类情况已屡见不鲜）；第三，混入生活垃圾中的废旧塑料包装物很难处理：填埋处理将会长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适合用堆肥处理，分拣出来的废塑料也因无法质量而很难回收利用。
泡沫塑料EPS，因发泡剂采用氟氯烃系列（F11，F12等），对臭氧层有较大的破坏性，国际上已经禁止使用EPS及F11，F12等发泡剂。2003年初，欧盟公布了《报废电子电气设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》两项法令，对电子电器产品制造提出了更高的环保要求。业内人士认为，欧盟的这两项法令主要针对电子产品的原材料及配件和包装物[1]。这更加迫切地要求我们寻找一种新型可降解的缓冲发泡材料。
与EPS相比，由于纸浆模塑制品具有原料来源丰富，成本低，透气性、柔软性、刚性和强度好，可对商品具有一定的保护性能和防震缓冲性能、能起到定位、抗压的作用，且具有通风散热的特点，因此它主要应用于新鲜水果、食品、家具和其它产品的缓冲衬垫包装上，同时也可用于非包装用途的器皿，如植物花盆等。不过，现今的纸浆模塑制品的致命弱点是其结构强度与缓冲性能不及EPS发泡塑料。纸浆模塑制品虽然已用于产品的缓冲包装，但由于缓冲效果不佳，目前只适用于鸡蛋托，手机等的内衬缓冲材料，生产厂家很难制作出大平面、高深度的纸浆模制品，从而无法满足大量家电产品如电视机、背投、电脑、显像管等电子产品包装的需求。因此，就需要改善纸浆模塑纸品的强度与缓冲性能。
纸浆模塑制品应用于工业包装的优点,许多文献都有叙述;国外对纸浆模塑制品进行了实验研究,认为在一定条件下纸浆模塑制品的缓冲性能优于EPS[2]。
如何来提高纸浆模塑制品的缓冲性能呢？本课题拟采用纸浆模塑制品发泡技术。但是，在纸浆模塑发泡方面，目前国内外尚无完整的或成熟的可参考的资料和技术，因此，需要通过试验研究，寻找到一种方法，使纸浆模塑能够发泡，进而达到提高它的缓冲性能的目的。
纸浆模塑制品的环保性能已经无可否认，但如何采用发泡技术来提高它的缓冲性能呢？虽然目前市场上尚无理想的纸浆模塑发泡制品，但是国内外的一些研究机构已经取得了一定的成果。
1.广东工业大学对纸浆真空成形制品的发泡技术进行了研究，提出了纸制品低温发泡(一般不应超过150℃)的方法。发泡可以在模腔外进行，也可在制品的烘干过程中进行。该大学还对发泡纸托的性能和结构特点进行了初步研究。
2.大连轻工业学院进行了干法纸浆模铸制备轻体包装材料技术的研究。
3.南通工学院研究了利用天然植物纤维材料，采用无机发泡剂(以NaHCO3、NH4HCO3为主)和胶粘剂及其他添加剂，通过整体浇注，一步法发泡成型。
在EPS替代品方面，一些发达国家也已取得了显著的成绩：
1.德国不莱梅PSP公司采用废旧书报纸和面粉作原料，开发出发泡纸生产工艺。
2.日本工业技术研究所开发了用废纸作原料的干式纸浆发泡技术。
3.日本帝人公司开发出了以纸浆做原料的新型环保型发泡材料。该新型发泡材料以天然纸浆为原料，加工成粒状或条状，加热后很容易塑成各种形状[4]。
这些资料虽已显示纸浆发泡可以实现，但仍属于实验室研究范围，没有具体的发泡配方与发泡工艺用以借鉴和参考。而且，目前市场上也尚未出现纸浆模塑发泡制品，因此需要查询塑料或食品发泡的相关资料，通过不断的试验，研究出一种能够使纸浆模塑制品发泡的工艺方法。
通过两种工艺对纸浆进行发泡，即使用化学发泡剂法（碳酸氢钠，碳酸氢铵，尿素等）和不使用化学发泡剂法（水蒸气），由于第二种方法对制作的设备和费用的要求较高，对发泡工艺的控制较难[5]，实验室难以实现，因此，本研究采用种发泡方法进行试验。分析发泡剂及助剂的作用，确定试验方案。
目前，纸浆模塑制造工艺虽已成熟，也有相关资料显示可以通过发泡工艺提高纸浆模塑制品的缓冲性能，但纸浆模塑制品发泡领域仍处于初步探索阶段，目前尚无具体的发泡方法可供查阅，因此，我们需要根据相关的资料，根据已有试验结果的分析和成品性能的测试数据确定纸浆用量，粘合剂用量，干燥温度以及干燥时间等，查阅相关资料提出几个实验方案，做出成品，然后通过大量的试验优化试验配方，得出佳实验制订试验方案，通过大量的实验，不断摸索，不断改进，制定出合理的配方，实现制浆模塑制品的发泡。
目前，、、可回收利用的“绿色包装”正在全世界悄然兴起。纸箱、纸袋、纸桶、纸浆模塑制品已成为现代包装工业的重要组成部分，纸制品由于具有质轻、易加工、成本低、废弃物易回收处理等特性，广泛用于运输包装和系统包装。
目前,国外纸浆模塑技术在工业包装中应用非常广泛。在美国,纸浆模塑制品用纸基本上是废纸,每年用纸大约为450000吨,从1997年开始每年以40%的速度增长,2000年已经增长到810000吨。从1989年开始,美国约有600家工厂生产纸浆、纸和纸板以及相关制品,其中有200家基本上全是利用废纸作为原料,另外300家在生产过程中50%采用废纸。纸浆模塑包装的需求量,已使它成为回收纸张的第三大消费行业。
纸浆模塑发泡制品替代泡沫塑料，将有利于保护环境；有利于资源综合利用；纸浆模塑制品包装适用广泛，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；塑料制品包装食品水分不易挥发，易发霉腐烂，而纸制品有透水透气性能，从而达到防腐效果[6]。
随着我国加入ＷＴＯ 和经济化的发展，对外贸易快速增长，企业将面临新的机遇和挑战，产品包装与国际市场接轨日显重要。尤其是目前欧盟对中国家用电器的进口配额解冻，欧盟正成为我国家用电器出口的重要市场。但欧盟各国对木质和EPS塑料等包装材料及其包装废弃物都有严格的限制和规定。欧盟1991年颁布的欧盟包装与环境法规明确规定：“在运输包装和销售包装中避免使用聚苯乙烯（PS）泡沫，用纸浆模塑制品代替。”为降低废弃物回收再生费用，避免“绿色”贸易壁垒，保护生态环境，研究、开发、生产、推广及应用蜂窝纸板、纸浆模塑等绿色包装材料已势在必行[7]。
