陈杰

摘 要 与传统聚合物发泡材料相比植物纤维发泡材料的成型机理具有差异性与特殊性，基于此，本文对植物纤维发泡材料的成型机理进行了分析，并对植物纤维发泡材料的发泡技术和常用成型工艺进行了相关的探究，进而对相关的成型工艺进行详细阐述，预测了植物纤维发泡材料未来发展趋势。

关键词 植物纤维;发泡材料;发泡机理;成型工艺

前言

近几年，人们在经济发展的同时，更加注重新能源的开发和对环境的保护，传统的发泡塑料垃圾很难降解，容易引发白色污染问题。目前，我国已将坚持可持续发展作为我国一项重要的战略，在追求低碳经济、低碳生活的同时也在研制和使用更为环保的包装材料。基于此背景下，废纸纤维、农作物秸秆等植物纤维类可以降解的发泡材料逐渐成为环保型缓冲包装材料出现在人们的视线。该类包装材料主要以淀粉和植物纤维以及添加剂通过发泡工艺制作而成，且原料来源广、价格低、制作工艺简单进而成为这几点包装行业研究和开发的重点。

1植物纤维类发泡材料的机理特点

与一般的塑料聚合物分子结构相比，植物纤维类都是大分子结构，因此，两者在发泡过程和发泡机理等方面也存在着一定的差异。

1.1 植物纤维类发泡材料特点

首先，植物纤维类发泡材料在发泡过程中不利于气体的保存，植物纤维类的原料大多都是通过植物纤维表面的氢键连接进而形成内部交联的结构，但是植物纤维中的分子之前的间隙较大，进而使发泡过程中的气体难以保存;其次，植物纤维类都是不均匀的混合物，因而导致大分子的长短和大小都不均匀;再次，植物纤维原料含有较多杂质，很多废纸类的纤维中含有造纸过程中加入的化学药品和印刷过程中残留的纤维表面油墨，还有就是秸秆类纤维来自于农作物的秸秆细胞，细胞内部的杂质细胞较多;最后，植物纤维类具有较强的亲水性物质，在发泡的过程中具有很大的吸湿性。

1.2 植物纤维类发泡成型需要的条件

植物纤维类原料作为发泡过程的材料，其大分子的粒径不宜过小，或者在发泡过程中会导致植物与胶黏剂的相互作用减弱，不利于发泡过程产生气体的保存。要保证发泡剂作为气泡核在体系内进行均匀分散，就必须保证植物类纤维处于流体或者熔融状态。要认识到胶黏劑能够有效增加植物纤维类发泡材料的强度的重要原料，是发泡材料成型的必要保障，因此就需要在选择胶黏剂时要慎重[1]。

2植物纤维类发泡成型工艺

2.1 主要成型工艺分析

目前，在植物纤维类发泡材料制作的过程中其成型工艺主要分为一步成型法和二部成型法。

（1）一步成型法。一步成型工艺主要是对整体浇注发泡成型。具体是通过将植物纤维原料进行粉碎后与发泡剂以及其他助剂进行充分的混合并进行提炼，最后浇注在专用的模具当中，由于模具具有限定的形态，再通过发泡后就能对相关模型进行定型。

一步法成型工艺在制作的包装衬垫中具有以下特点：所制作出的产品缓冲性能比纸浆模塑产品的性能要差一点，但是比发泡聚苯乙烯发泡塑料制品的性能要好一点，在模具结构设计方面和加工成型方面的要求都比二步法所用的模具难度大得多。

（2）二步成型法。二步法成型工艺是将植物纤维经过粉碎碾压成小于5mm2的纤维状，并将其与淀粉按照一定的比例进行充分混合，进而能够形成混合造粒。将粒子放入挤压机中，通过积压形成圆柱颗粒。在这个过程中原料会受到水蒸气的作用而发泡，进而形成发泡颗粒。最后，再将发泡颗粒放入到热压成型机的专用金属模具中，在受热受压过程中再一次发泡，进而能够根据不同的金属模具制作出不同形状的包装制品。二步法成型工艺主要针对的是制作较大、较重的缓冲包装产品，反之则采用难度稍微较小的一步法成型工艺。

2.2 发泡成型模具的特点

植物纤维发泡材料成型所需要的模具也需要满足其成型所需要的要求。例如，针对一步法和二步法成型工艺就需要对专用的模具进行设计，应对各种发泡制品在不同的制作及使用条件下的各种因素进行有效的考虑，如模具的几何结构、脱模方法、传热梯度以及制品的坚硬度等。同时，还需要对物料的流动性制品的粗糙程度以及材料的选用等进行研究，进而确定较为理想的参数[2]。

3植物纤维类发泡材料的注意事项

关于植物纤维类发泡材料的研究在近几年已经取得了不错的成绩，但仍然存在着很多地方需要改进，特别是在发泡工艺等方面的技术问题，下面将进行具体的阐述：①植物纤维类的发泡技术的发泡方法主要是通过运用相关的化学发泡剂达到目的的，但是对于环境和发泡材料的实用者来说这些化学发泡剂具有一定的危害;②植物纤维类发泡缓冲型材料的研究目前还处于实验室阶段，并未投入到大规模的工业化生产中，进而对其大规模应用还存在一定的差距;③现阶段专业人员对于植物纤维类发泡材料的性能方面过于看重，进而忽略了工艺参数、专用设备和模具的研究。

4植物纤维类发泡缓冲包装材料发展展望

在对发泡材料进行制作的过程中应将水蒸气作为发泡剂进而对植物纤维类材料进行发泡，进而有效减少因运用化学类发泡剂给环境和使用者带来危害。其次，对于一步法成型与二步法成型的工艺应进行多次试验，进而能够确定各自的生产工艺和方法，还需要对成型技术和模具设备进行研究，进而有效改进让其能够满足生产的连续化和自动化等方面的要求。最后，还需要总结植物纤维发泡包装材料的特性，针对不足或存在的问题进行有针对性的改进，进而提高植物纤维发泡包装制品的综合使用性能。

5结束语

总而言之，在经济日益发展的情况下，人们也开始注重对环境的保护，在以往的发泡材料制品中由于存在很难降解且容易引发白色污染，进而逐渐被植物纤维发泡缓冲包装材料所代替，因此，植物纤维发泡缓冲包装材料迎来了发展的机遇。在不久的将来，相关的工作人员就需要针对发泡机理和成型工艺中存在的技术问题进行深入分析和研究，进而对综合运用性能、生产工艺参数、专用设备和模具进行相应的调整和改进，促进植物纤维发泡包装制品的发展，使其彻底取代传统的塑料缓冲包装材料。

参考文献

[1] 刘德桃，陈奇峰，李军，等.植物纤维缓冲材料的研究进展[J].包装工程，2007，28（4）：15-16.

[2] 罗辉甲.植物纤维缓冲材料的研究现状与发展展望[J].印刷质量与标准化，2009，（12）：30-33.