当植物纤维包装材料在包装市场的应用

植物纤维包装材料在包装市场的应用

【中国包装讯】随着工业的高速发展，对包装材料的需求量越来越大，尤其是具有缓冲功能的包装材料如塑料发泡材料，在近20年的时间中占有举足轻重的位置。然而由于塑料发泡材料的废弃物在自然界中长期不能生物降解，给环境造成严重的 白色污染 ,已经被许多国家禁止使用，我国也将逐步禁止使用。植物纤维材料具有悠久的历史，木材、纸箱等均是传统的植物纤维包装材料，但作为具有缓冲功能的包装材料，其物理力学性能无法与泡沫塑料制品相比拟。而植物纤维膨化包装材料除了具有天然材料的可自然降解、可重复利用、可再生和资源广泛等特”点外，还具有塑料发泡包装材料的轻质、抗冲击性能、保温隔热、吸音防震等特点。植物纤维膨化包装材料不仅将给包装材料领域带来一场变革，也为植物纤维的应用拓展了空间。缓冲包装材料属于一种寿命周期短、 用过即扔 的一次性包装物，对环境的负面影响是显而易见的， 绿色缓冲包装材料是缓冲包装材料发展的必然趋势。国家技术监督局对绿色包装材料的选择、加工制造及应用范围制定了标准，包括五种产品：纸浆、纸板涂膜、可降解塑料、淀粉和植物纤维。

1 天然植物纤维的特性

天然植物纤维如蔗渣、棉杆、谷壳、玉米秸秆、稻草、麦秆等是一种来源十分丰富的可再生自然资源。据调查，我国每年的农作物秸杆在2 亿吨以上。植物秸杆作为包装材料有许多优点，例如良好的缓冲性能，无毒，无臭，通气性能好，使用后能完全自然降解。纸材是人们最熟悉、应用最广泛的绿色包装材料，其原料来源广泛，废弃物既可以回收再生纸张，在自然环境中又容易腐化，是应用最早的绿色包装材料。在20世纪90年代，材料界的人士提出 以纸代塑 。目前广泛用于包装的典型品种是纸浆模塑和蜂窝纸板制品。特别是纸浆模塑制品，被用来取代难降解的发泡塑料，广泛应用于餐具禽蛋托盘、鲜果托盘、工业托盘、食品及其半成品包装、医疗器具包装等。我国西北农业大学在这一方面进行了大量的研究，研制和开发了果蔬包装内衬、禽蛋托盘、超市托盘、瓦楞芯纸、一次性餐具等系列产品。其生产工艺已经成熟，即将大量推向市场。纸材虽然有许多优点，但是也存在不少缺点：造纸要消耗大量木材，同时造成水污染；造纸成本高，且其纸的机械强度、耐水性也难于和塑料相比等。由此可见，绿色包装材料也具有时代特点。只有在纤维制品加工技术上下功夫，纤维制品的使用将会更加广泛，其巨大的潜力才能得到应有的发挥。

2 纸基包装材料的种类

2. 1 碎纸

碎纸是一种经济而且容易得到的缓冲材料。它受到水影响，由于虹吸作用能保持水分。它不能防止物品过度下沉而与容器接触，所以只能用于轻而体积小的物品上。碎纸易燃烧，在一定条件下还可能自燃。

2. 2 皱纹纸

皱纹纸是一种经济而且容易得到的缓冲材料，其特点是表面性能稳定，不容易产生粉尘，加工容易，可塑性好，其缓冲作用主要靠挤压皱纹纸而实现，能为轻的内装产品提供良好的缓冲作用。

2. 3 纸垫纸

纸垫分为薄纸垫和毛毡纸垫两种。息税前利润为13.76亿欧元薄纸垫是由几张薄纸，最多达10张薄纸叠成；毛毡纸垫是由纸浆抄成，用作缓冲包装材料的主要是薄纸垫。纸垫柔软，不会损伤产品表面，有良好的透气性，使有害的气体或潮气容易散发，成本低，加工性能好。其缺点是易产生灰尘，耐水性差。纸垫广泛用于家具、乐器、家用电器等产品的表面保护。

2. 4 纤维纸板

纤维纸板又称纸纤维成型材料，是一种用废纸浆、渣浆等抄成的富有弹性的缓冲包装材料，可压制成单面瓦楞纸板状，也可以制成柔软且有弹性的厚纸。有的纤维纸板还可以进行防水处理，或者贴牛皮纸面、贴衬里等表面处理，从而得到较好的表面性能。纤维纸板广泛用作裹包材料、衬垫材料和建筑材料等。

2. 5 瓦楞纸板

瓦楞纸板是用牛皮纸（箱板纸）作为里和面，中间用瓦楞原纸（波纹纸）作为夹芯粘结而成。改变夹芯里纸的层数和瓦楞的形状、尺寸，可得到不同种类的瓦楞纸板。它具有环保性能好、适用温度范围广、成本低、取材便利、生产工艺成熟、加工性能好等优点。缺点是柔软性差、回弹性差。对于内装物，可以直接用三层或者五层的瓦楞纸板作为内包装的缓冲垫。同时，可以将瓦楞纸板制成各种形状的垫片、垫圈、隔板、衬板、护角和护棱等。如中国农大资源环境学院研制成功的新型瓦楞纸板和多层纸芯的复合板材，成功应用于制作集装箱托盘。这种新型瓦楞纸板的抗压强度高、缓冲性能好，它的包装费用要比木箱低，比木制品重量轻。多层纸芯复合板材不但抗弯曲力强，而且经特殊处理后，还具有阻燃、抗水、质轻、保温、隔音等特点。这两项专利产品都是以废纸为主要原料，加工方便、制作成本低、生产过程无污染，废品可回收，具有环保和价格上的优势，广泛用于电子类和水果类产品等的缓冲包装上。

瓦楞纸板因无污染，可再生，具有良好的缓冲性能等优点，在包装中得到广泛应用。1871年美国人（阿尔伯特。 琼斯）发明单面瓦楞纸板，用于包装玻璃灯罩和类似的易碎物品，获得美国第一个专利权，到19世纪末，美国开始研究用瓦楞纸板制作包装运输箱以及日本于1920年发明双瓦楞纸板，它的用途在全世界范围内迅速扩大，到第二次世界大战时，瓦楞纸箱已代替木箱在运输包装中占到80% ,至今，瓦楞纸板已成为现代包装中使用最广泛的包装材料之一，瓦楞纸箱产值占包装工业制品总产值的30%以上，我国瓦楞纸箱业起步较晚， 1954年才开始推广使用瓦楞纸箱，技术起点也低，改革开放以来，我国瓦楞纸箱业迅速发展，珠江三角洲、长江三角洲及沿海经济发达地区瓦楞生产线已经拥有2000多条，市场上瓦楞纸板几乎全部由以上生产线提供， 20世纪70～80年代，是我国瓦楞纸箱的单机生产时期； 90年代初期到中期的瓦楞单面机生产时期，已经成为历史，经过20世纪前后70～80年的发展，开创了我国瓦楞纸箱生产线生产的新时期， 1995年，中国瓦楞纸板年产量仅为74亿平方米， 2001年中国瓦楞纸板产量超过130亿平方米， 2002年增达140亿平方米， 2003年达151亿平方米，已经超过日本而成为继美国之后的世界第2大瓦楞纸板生产国。

2. 6 纸浆模塑

纸浆模塑是以废旧报纸、纸箱纸等植物纤维为主要原料，通过真空造型、液压造型、空气压缩造型等方法，将其迅速均匀地沉积到状模型上，塑造成各种形状后，经压实干燥，长期保持形状不变的纸制品。纸浆模塑起始于20世纪60年代，我国在20世纪80年代初开始从国外引进纸浆模塑生产线，是目前流行于国内外市场的泡沫塑料的主要替换产品。纸浆模塑制品除具有原料丰富、成本低、回收利用率高、不污染环境、可塑性和缓冲性好、质轻、价廉、防震等优点外，还具有透气性好的特点，有利于食物海鲜物品的保鲜，在国际商品流通中，被广泛用于一次性餐具，方便食品包装和鲜蛋、水果、玻璃、陶瓷、家用电器、五金工具及其他易碎产品的周转包装上。

2. 7 蜂窝纸板

蜂窝纸板与瓦楞纸板相似，其纸芯不是瓦楞而是蜂窝纸芯。蜂窝纸板是近几年发展起来的新型包装材料，它具有较好的缓冲性能，较高的平压强度和静态弯曲强度，隔音、隔热性能优良，易回收利用，成本低等一系列优点。蜂窝纸板在包装中的应用主要有蜂窝纸箱、缓冲衬垫和蜂窝托等。蜂窝纸板制品节省资源，保护生态环境，符合国际包装工业材料应用发展趋势。近几年来，国家很重视和支持蜂窝纸板材料的研制、开发和推广应用。1999年，国家经贸委资源司《我国绿色包装工业发展对策与规划研究》中明确把蜂窝纸板列为推广发展计划。中国包装技术协会制定的全国 十五 包装工业规划任务及目标中也明确指出：出口机电产品在 十五 期间应解决代替木材问题，加速蜂窝纸板代替木材的研究、开发及应用。但是由于蜂窝纸板的生产自动化程度低，蜂窝纸板在技术、工艺等问题上，还没有得到很好的解决和价格昂贵等原因，蜂窝纸板制品在包装业并没有得到广泛使用。

2. 8 纸基缓冲包装材料

植物纤维缓冲包装材料是近几年研制开发的一种新型绿色环保产品。该制品是以植物纤维（废旧报纸、纸箱纸和其他植物纤维材料）以及淀粉添加助剂材料制作而成。具有不污染环境、制作工艺简单、成本低廉、原料丰富等优点。是发泡塑料包装材料的理想替代品。目前，国内外在进行植物纤维缓冲包装材料的研究和开发中，已经取得了不同程度的阶段性进展。国外植物纤维制品所采用的工艺方法主要集中在不添加化学发泡剂，通过水蒸汽的作用发泡，形成颗粒型发泡纸浆。如德国汉堡一家公司的创办者弗里德里希 普里斯利用废纸和淀粉作为原料，制成了缓冲包装材料。实验证明这种缓冲材料丢弃以后，能很快被微生物和真菌分解，其性能优于泡沫塑料，不仅价格便宜，而且不会污染环境，发展前景广阔；美国天然淀粉及化学公司开发研制出生物分解型缓冲包装材料（简称ECO - FOAM） ,具有良好的抗静电性，缓冲性能好，可代替聚氨脂等多种泡沫塑料。

国内植物纤维制品所采用的工艺方法主要都是添加化学发泡剂，通过化学发泡剂的作用发泡，形成颗粒型发泡纸浆。由于在生产过程和使用后的处理中对环境有可能造成一些不利的影响，故该项技术还有待于改进和提高。如天津商学院利用农作物秸秆粉碎物和适当的粘合剂作为原料研制出了新型缓冲材料；武汉远东绿世界公司利用植物淀粉和高纤维填充配方制成的双发泡植物纤维包装材料可用于家电生产企业代替泡沫塑料，具有防潮、防震、抗压、强度好、重量轻和价格低等优点，是一种新型环保包装材料。

3 绿色包装用纸正向功能性发展的趋势

绿色包装用纸正向以下功能方向发展：

（1） 防腐功能。掺入活性炭和方晶石制造的纸张，可以制造运输鲜花的瓦楞纸箱，并能吸引导致鲜花腐败的硫化氢等有害气体；

（2） 抗菌功能。在制造天然纸浆时注入无菌气体，这种纸具有防止细菌侵入的功能，可用于医疗器具的包装；

（3） 防氧化功能。采用弱碱性抄纸方法制造的纸张，能大大提高其纸张的寿命，使其字画和书籍在酸性环境中不受侵蚀；

（4） 防湿功能。浸涂过蜡的纸张或经过含氟化合物、有机硅处理过的纸张可以大大提高其防湿性能，可以制造果树育苗用的防雨袋、防露袋；

（5） 防臭功能。将多孔无机物和有机酮、醛类物质一起制成的纸板，能吸收氨类等异臭；

（6） 耐热功能。采用经过特殊处理的纸浆制成的1些科技含量高的产品纸板，有良好的耐热性和吸水蒸汽性能，可用作微波食品的包装盒；

（7） 阻燃功能。由氢氧化铝、氧化锌等阻燃材料和天然纸浆混合制造；或用磷酸化纸浆和玻璃纤维混合制成，具有良好的耐燃效果；

（8） 耐酸功能。采用特殊纸浆与化学添加剂混合制成纸，具有优秀的遮光性、耐酸性；

（9） 耐油功能。纸板里层经过含氟化合物耐油脂性处理以后可防止油的浸透，纸板表面经过一般涂料处理可以印刷图案，主要用于油脂性食品的包装；

（10） 耐水功能。100%的天然纸浆中渗入苯丙乳胶树脂等抗工程塑料性能良好水剂制成的纸，具有优良的耐水、耐折、耐磨擦特性；

（11） 感水功能。采用特殊涂层处理的纸，在吸收水分后使白色的纸立刻呈透明状，不经拆开包装便可透过包装看清里面的内容；

（12） 消音功能。用非致癌性的石棉纤维、废纸、碎布等制成的低密度姿态的纸，具有优越的吸音、吸水、隔热和缓冲效果。

3. 2 废纸循环利用我国森林资源贫乏，森林覆盖率不足国土面积的15% ,过度的森林砍伐已经引起了频繁的自然灾害，若采用纸包装一定不能以大量砍伐森林为代价，应大力提倡采用芦苇、竹子、甘蔗、棉杆、麦秸等替代木材造纸以及使用再生纸制品等。据统计，在发达国家，杂志刊物用纸已经为100%的再生纸，包装用纸使用的再生纸浆也达到80% ,书籍用纸使用40%的再生纸浆。

中国包装认为，该系列的包装材料适应了包装市场的多元化，也足够反映了包装材料方面对环保的重视性。