纸浆模塑材料及其在包装中的应用

LOGO纸浆模塑材料及其在包装中的应用答辩人：牛蕾班级：包装工程082班指导老师：姜玉研究背景八十年代中期一次性发泡塑料食品餐盒在中国悄然兴起，大量使用形成严重的“白色污染”。发泡塑料餐盒埋入土壤百年不会腐烂，破坏土壤结构，影响动植物生存和生长，焚烧产生有害气体。每年国家要花数亿巨资回收，处理费用极高，且聚苯乙烯发泡材料由于发泡剂是被禁用的氟利昂，因而也被列人禁止使用的范围。治理“白色污染”，保护生态环境，保护人民的健康，成为时代的呼唤。研究意义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，采用独特的工艺技术制成的一种广泛用于各个包装领域的无污染科技型绿色环保制品，因而具有强大的生命力和广阔的应用前景；以纸浆模塑技术生产的餐具制品及工业包装制品是非常好的绿色环保产品，生产、使用、回收处理都无污染，也广泛应用于工业产品尤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。第1章绪论§1.1纸浆模塑材料的发展概况纸浆模塑工业在一些较发达的国家已有八十多年的发展历史，纸浆模塑工业已有相当的规模，并且发达国家基本上采用的都是废纸，由于纸浆模塑包装的巨大需求量，已使它成为回收纸张的第三大消费行业。我国的纸浆模塑工业起步晚，起初靠进口生产线来生产，产品单一，档次低。后因外企产品要求环保包装，纸浆模塑转向了工业制品的内衬防震包装，随着进一步发展，我国又生产了纸浆模塑一次性餐饮具，并且生产工艺、技术和设备都得到较快的发展。§1.2纸浆模塑材料的发展特点我国纸浆模塑工业包装的发展有较好经济基础。包装生产进入门槛较低，但整体技术要求较高。纸浆模塑工业包装项目所需的资金投入较少，设备技术含量较低。用作工业包装的纸浆模塑品种繁多，几何形状复杂，堆叠打包后的体积较大，长途运输费用高，不易出现跨地区竞争。国外纸浆模塑应用领域宽广,有的甚至已经用于销售包装方面；在制品原型设计和模具设计上广泛采用计算机辅助设计方法；模具设计标准化、模块化，设计时适用面广、通用性好，模具利用率高，成本低；机器自动化程度非常高，几乎为完全自动化，节省能源和劳动力。§1.3纸浆模塑材料的发展趋势用高压压铸技术把纸浆模塑压铸成型制造纸质易拉罐纸浆模塑材料经过特殊加工处理制成纸浆模塑阻燃防水包装盒纸浆模塑制品用于军火的包装将纳米材料以分子水平(10nm数量级)或超微粒子的形式分散在造纸浆料中,制备成纳米纸浆模塑复合材料一些儿童玩具、戏剧道具，人体模特、工艺品底坯等等也可采用纸浆模塑材料制作，不久前还有刊物报道国外已开始开发生产纸模家具和纸模(机械)零部件§1.4纸浆模塑行业存在的问题一、因纸浆模塑制品是利用受力后的结构变形吸收外界能量，减少产品受到的冲击，所以其几何形状非常重要；但国内还缺乏对于这方面的研究。二、同时国内设备自动化程度不高，设备性能不好，纸浆模塑制品的生产成本高，与国外产品竞争不占优势。三、在制造过程中，制品中存留大量水分；而在干燥过程中能量利用率太低，致使耗费大量的能源，增加了制造成本；四、纸浆模塑企业对市场调研不够，不仅不能引导市场消费，甚至不能满足市场需要。五、随着纸浆模塑制品的发展，我国产品逐渐走向国际市场，但纸浆模塑制品的结构设计、模具设计往往是符合我国国情，不能满足国外的需求，纸浆模塑制品的系列化、标准化工作进展缓慢，跟不上不断变化的市场需求。第2章纸浆模塑材料的概述§2.1纸浆模塑材料的概念概念：纸浆模塑包装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，通过特殊工艺加工生产而成，通过加入不同的助剂，可以使制品具备不同的性能。该制品由于具有良好的防震、防冲击、防静电等性能，并且原料来源丰富、产品重量轻、抗压强度大、可叠堆、仓容低，一经问世便很快地在世界发达国家推广。纸浆模塑制品从原料、生产工艺到最后的废弃物的处理方式都是环保的。§2.2纸浆模塑材料的分类按制造方法分有普通型与精密型，普通型指比较粗糙的产品包装用纸浆托盘类；精密型指工业用的制品托盘和一次性餐具类。按使用行业分有工业托盘，垫层类纸装模塑制品，农用托盘类纸浆模塑制品，食品餐具类及其他专用托盘制品。按具体用途分有工业产品缓冲包装制品；水果缓冲包装制品；禽蛋类缓冲包装制品；其他制品。§2.3纸浆模塑制品的性能特点环保性防静电，防震，可塑性和缓冲性能好透水透气防腐制品占用空间小适用范围广性能多元性§2.4纸浆模塑材料的性能的影响因素结构设计1、平顶圆锥体与平顶楔体几何形状结构单元2、缓冲高度和斜度3、单元结构的侧壁长度原料助剂1、防水剂2、防油剂其他§2.5纸浆模塑材料的生产加工纸浆模塑材料的生产过程：原料→水力碎浆→浆料净化→磨浆→配料→成型→干燥→热压整形→消毒→包装纸浆模塑制品制浆工艺利用原浆纸板、废纸、纸箱等为原料，通过碎浆、磨浆等工序，使纸变成纤维，悬浮于水中形成纸浆。浆模塑制品成型工艺A真空吸浆成型法：转鼓式、翻转式、往复升降式B注浆成型法纸浆模塑制品干燥工艺纸浆制品经碎浆、成型后，一般均含有较高水份，需经过干燥工艺。纸浆模塑制品整型工艺纸浆制品经成型、干燥后，基本定型，再用高温及较大压力进行压制，使其外形整齐美观，达到更好的坚韧性，具有更好的防震性能。第3章纸浆模塑缓冲衬垫缓冲性能研究静态压缩试验缓冲材料的缓冲特性，是由其力一形变曲线来表征的。通过对宏基笔记本电脑纸浆模塑缓冲衬垫进行静态压缩测试，分析其缓冲性能。试验设备试验设备采用万能材料试验机，沿高度方向对纸浆模制品进行加压，用计算机软件记录下纸浆模制品的力一变形曲线试验试样试样为典型的四棱台状结构单元，几何尺寸为32mm×30mm×43mm、材料厚度为2.0mm。实验数据与处理结果观测值12345678910行程mm01.252.53.7556.257.51012.515载荷KN00.050.080.1250.170.190.250.230.150.125应变00.0290.0580.0870.1160.1450.1740.2330.2910.349应力00.0520.0830.130.1770.1980.260.240.1560.13实验测得一组载荷-行程的曲线图应力-应变曲线材料的压缩力一变形曲线可以分为三个阶段：a、线弹性阶段，在这一阶段，随着载荷的增加，试验样品变形量也逐渐增加；b、屈服阶段，在变形量达到约7.5mm时，曲线有一个峰值，此时是材料由弹性变形到塑形变形的转折点，而压缩力随形变的变化起伏的程度很小；c、压溃阶段，曲线斜率又急剧上升，纸浆模塑制品的结构已经被压溃。结果分析静态缓冲应力一应变曲线只选取了对于研究其缓冲性能有价值的前半段数据进行绘制。说明在弹性变形阶段，材料的应力应变具有较好的线性对应关系。结语从试验分析可以看到，纸浆模塑制品与其他缓冲材料一样，也可以用缓冲特性曲线对其缓冲性能进行描述；而不同之处在于，其结构比较复杂多变，要根据被包装产品特征来合理布置各结构单元；其缓冲是依靠分布在制品上的不同几何形状和不同位置分布的各个凸台，在受载后多处都发生弹塑性变形来实现的；因而，在进行纸浆模塑制品设计时，主要考虑的应该是纸浆模塑制品的结构。第4章纸浆模塑材料在包装中的应用§4.1纸浆模塑材料在包装中的应用纸浆模塑制品主要用作包装缓冲材料和一次性餐具，前者一般与瓦楞纸箱配套使用，便于长途运输中作为防震缓冲包装；后者主要用于代替塑料泡沫餐具。1、包装缓冲材料（1）禽蛋缓冲包装（托盘）（2）鲜果类缓冲包装（托盘）（3）工业产品缓冲包装2、新鲜食品包装托盘3、农用纸浆模塑制品4、特种纸浆模塑制品5、一次性餐具§4.2纸浆模塑材料应用的前景展望纸浆模塑制品(简称为纸模制品)尽管发展迅速、应用也越来越广,但仍存在一些问题,有待于研究与创新。纸模制品的发展主要体现在技术(工艺)、材料(原材料)利用、设备工序、产品应用范围等多个方面。1、纸模制品技术发展纸模制品技术人们正在进行创新和突破的是如何使其轻量化,工艺简单化和提高效率与节能。同时人们还正在加紧寻找整形的成型干燥一体化技术。2、纸模制品原材料趋于多样化（1）植物纤维加原纸浆（2）淀粉类纸模主要是采用各类淀粉作原料通过吸附或注浆成型而制得纸模制品（3）纯植物秸秆材料应用迅速（4）双降解类纸模材料（5）另外,还有用豆腐渣、甘蔗渣制取纸模制品的3、纸模制品设备趋于高效多功能经过多年的引进、消化、创新,纸模制品生产设备正趋向于多功能（一台设备能生产多品种规格的纸模制品）、高速高产高效益、工艺简化（减少部分工序：如整形或烘烤）、体积小、占地面积小、结构简单等方向发展。4、特殊处理并具特殊功能的纸模制品将不断涌现随着社会发展与各种产品的不断出现,需要各类特殊功能的纸模制品,这些特殊的纸模制品需经特殊的方法进行加工处理而得。结论在人类面临环境污染和资源匮乏的双重压力下,纸浆模塑制品应运而生,纸浆模塑材料制品代替那些不环保材料制品势在必行，不可阻挡，但是好多的问题还没能得到改善和发展，因此纸浆模塑制品还没能更加广泛的得到应用，但是随着现在科技技术的发展，所有的问题和难题都会得到解决,纸浆模塑制品将会在更广的领域得到应用,解决人们面临的环境和资源问题。谢谢!敬请各位老师批评指正