目前，中國(guó)與其他發(fā)達(dá)國(guó)家一樣正在大力推進(jìn)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(guó)電子電器行業(yè)中，僅彩色電視機(jī)和顯象管這2種產(chǎn)品包裝用的EPS發(fā)泡塑料量每年達(dá)2萬(wàn)多噸，體積折算達(dá)l00多萬(wàn)立方米。前國(guó)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(jìn)的重點(diǎn)。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(guó)內(nèi)還是國(guó)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(jìn)展比較慢，不能跟上時(shí)代發(fā)展的要求。
通過(guò)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(qiáng)度和緩沖性能較差，且在生產(chǎn)方法、模具成本、經(jīng)濟(jì)效益、能源消耗等方面，與發(fā)泡塑料制品相比沒(méi)有明顯替代優(yōu)勢(shì)?？陀^地說(shuō)，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(jī)電產(chǎn)品緩沖包裝材料，離開(kāi)目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)。目前紙漿模塑制品的致命弱點(diǎn)之一就是其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與緩沖性能不及EPS等材料的1／10。
目前國(guó)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(jì)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(jìn)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(yùn)用新的思路和技術(shù)方法，在材料形成機(jī)理、生產(chǎn)工藝方法、結(jié)構(gòu)性能、緩沖設(shè)計(jì)方法等方面進(jìn)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(diǎn)是質(zhì)輕、透明、強(qiáng)度大、防潮、耐腐蝕。最大弱點(diǎn)是用后不能自行分解，從而其廢棄物如果不回收處理則會(huì)造成對(duì)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(diǎn)。紙漿模塑制品的主要優(yōu)勢(shì)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(wú)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(diǎn)是會(huì)吸水、吸油，阻氣性較差，生產(chǎn)自動(dòng)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(dá)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(kāi)口比較大，這說(shuō)明該材料在設(shè)計(jì)、使用時(shí)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(huì)導(dǎo)致振動(dòng)的增大。對(duì)于振動(dòng)保護(hù)而言，通常，最頻繁的振動(dòng)一般發(fā)生在公路和鐵路運(yùn)輸過(guò)程中，屆時(shí)最大振動(dòng)的增強(qiáng)倍率值為1．8，但是對(duì)于泡沫塑料的緩沖襯墊來(lái)說(shuō)顯示振動(dòng)增強(qiáng)倍率值超過(guò)5是很常見(jiàn)的。
2 對(duì)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(shí)達(dá)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(lái)呈下降趨勢(shì)。楔體緩沖結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比變化對(duì)其的抗壓能力幾乎沒(méi)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(kāi)口也更寬。這說(shuō)明當(dāng)達(dá)到相同的傳遞加速度時(shí)，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(zhǎng)寬比楔體結(jié)構(gòu)制品呈現(xiàn)出相同的緩沖曲線，這說(shuō)明楔體長(zhǎng)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(shí)，緩沖結(jié)構(gòu)能承受較大的載荷，但是當(dāng)壓力載荷達(dá)到峰值后，曲線開(kāi)始產(chǎn)生不規(guī)則波動(dòng)。當(dāng)制品的拔模斜度達(dá)到45o時(shí)，緩沖結(jié)構(gòu)在變形還很小時(shí)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(jiàn)，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(shí)，紙漿模塑制品的緩沖效果最好，緩沖襯墊的高度變化并沒(méi)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(gè)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(gè)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(shí)，其緩沖曲線逐步向右移動(dòng)(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(cè)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(cè)試結(jié)果稍大。并且60cm高度的曲線更寬，也就是說(shuō)其可供選擇的范圍更大。
2．5 周邊載荷
周邊載荷對(duì)紙漿模塑制品緩沖性能的影響類似于靜應(yīng)力，對(duì)于任何一個(gè)紙漿模塑制品，都有一個(gè)最適合緩沖保護(hù)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(jì)時(shí)同樣使用。
2．6 環(huán)境濕度
紙漿模制品是對(duì)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(huì)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(huì)涂上一些特殊涂料以達(dá)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(duì)紙模塑制品的影響。
3 紙漿模塑制件應(yīng)用上存在的問(wèn)題
a．市場(chǎng)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(jì)方面缺少成熟理論與設(shè)計(jì)規(guī)范。國(guó)內(nèi)對(duì)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(wú)法使材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的機(jī)械力學(xué)性能。
d．對(duì)紙漿模塑類材料和EPS類材料之間可比的各種問(wèn)題，如成型機(jī)理、生產(chǎn)工藝、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、緩沖性能、經(jīng)濟(jì)性等缺乏全面而綜合的理論研究及試驗(yàn)研究。
e．需要尋求新型纖維類模塑制品的先進(jìn)生產(chǎn)法，以顯著提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與緩沖性能、提高生產(chǎn)率。結(jié)構(gòu)改進(jìn)的重點(diǎn)放在將制品的薄壁式實(shí)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(duì)于EPS等發(fā)泡材料的最大性能劣勢(shì)，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(duì)結(jié)構(gòu) 性能影響敏感等。
f．修改目前國(guó)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(jì)體系——基本數(shù)據(jù)庫(kù)和基本計(jì)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(jì)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(jì)規(guī)范（包括結(jié)構(gòu)分類形式、相關(guān)性能參數(shù)、設(shè)計(jì)計(jì)算方法等）。
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