現代包裝一般采用紙、塑料、玻璃、陶瓷、金屬作為包裝材料，由于紙和塑料價格便宜便于加工，且原料來源廣泛，因此紙和塑料包裝材料在日常生活中應用面很廣。然而，塑料包裝材料由于不能自行降解，會造成環境污染等問題，我國的白色污染問題就是最典型的例證。
rn隨著社會的發展和全球經濟一體化的要求，綠色包裝逐漸成為社會的共識，并成為我國包裝行業發展的又一個亮點。經國際權威專家量化評估確定，惟有紙才是最有發展前途的綠色包裝材料。近年來，我國紙模制品設備發展非常快，而且逐步趨于成熟。隨著紙漿模塑制品應用范圍的不斷推廣，紙模制品的要求不斷提高，紙漿模塑生產工藝和模具的設計等都需要不斷完善和提高。本文針對紙漿模塑制品的工藝流程特點，分析了當今紙漿模塑制品的現狀，并對紙漿模塑制品模具設計的若干要素進行了研究。
rn二、紙漿模塑制品的工藝過程分析1.
rn工藝流程一般情況下，紙漿模塑制品的生產工藝過程如圖1所示，該生產工藝流程可以根據客戶對產品的不同要求而有所變化，主要包括漿料制備、成型、熱壓定型、定型、整型和包裝等輔助工序。
rn2.紙漿模塑制品的原料選擇紙漿模塑制品的來源主要分為：紙漿、草漿和葦漿等，一般是漂白商品紙漿（用于快餐盒）或廢紙（用于工業包裝），在生產與使用過程中不會產生二次污染，產品具有質量輕、抗壓抗震、緩沖性能好、防靜電、透氣性強和有良好的可回收性等優點。作為包裝制品，可以替代聚苯乙烯泡沫塑料（EPS），用于一次性快餐盒、各種電子產品、工藝品、醫療器械、機械設備部件、禽蛋、水果、花卉、玻璃制品、陶瓷制品及其它易碎產品的內包裝。
rn紙漿模塑制品一般分快餐盒類和工業內包裝類，生產方法基本相同，只是生產快餐盒用的原料為漂白商品紙漿，定量和規格等指標較為嚴格，并且要進行滅菌、防水及防油處理，設備及輸送管道多為不銹鋼和塑料材質，貯存池內壁襯有瓷磚，對廠房和操作人員衛生要求也較高。
rn3.制漿制漿是生產紙漿模塑制品的第一道工序。制漿工序包括：用水力碎漿機把漿板碎解成纖維漿料，將碎解的纖維漿料進行篩選、除砂凈化處理，再通過磨漿機將纖維適當分絲帚化，以提高纖維間的結合力。
rn在制漿工序中，嚴格控制各種漿料的打漿度對后面工序的產品成型及產品質量至關重要。打漿度太高，在產品真空吸附成型時，將產生濾水困難，經烘道干燥后，產品將產生較大收縮變形（模內干燥除外）。若打漿度過低，則產品的結合強度低，產品的挺度和抗壓強度將大大降低，會影響產品的使用性能。所以應根據所選用的漿料、漿料的比例關系、以及需要打漿的量的多少來確定相應的打漿度。
rn紙漿模塑制品制漿工序所用設備主要有水力碎漿機、纖維疏解除砂機、錐形除砂器、打漿機（或磨漿機）和漿池等造紙行業通用設備。對于比較簡陋和規模較小的生產流程，僅用水力碎漿機和漿池也能滿足其一般生產要求。
rn4.配漿配漿是在凈化、處理好的漿料內添加填料、顏料、以及防水防油等功能性助劑，調配成適合產品質量要求的漿料，有時還要控制紙漿濃度。為確保生產過程連續進行和產品的勻度，必須控制好貯漿池和配漿池內液面高度，定時定量地加填料、水和配料。
rn紙漿模塑制品根據企業的要求可以選擇添加防水、防油等功能性助劑。目前，紙漿模塑制品所使用的防水劑主要是松香、硫酸鐵和陽離子淀粉，松香和陽離子淀粉附著在紙纖維離子的表面，加強了離子間的粘合作用。
rn5.成型紙漿模塑制品主要采用真空吸附成型法，成型就是將制備好的纖維漿料在附有金屬網的模具上經真空吸附成型（產品的形狀），并脫去大量的水。根據模具上漿的方式又可分為注漿式和吸漿式兩大類，注漿式成型機最早用于生產紙漿模塑餐具，而吸漿式成型機則是今后紙漿模塑包裝容器成型設備的發展方向。
rn工作程序為：凸模下移到漿池→抽真空吸漿→凸模上移→凸凹模閉合增壓脫水→凹模移送坯料上移并吹氣→脫模。
rn成型原理為：漿料盛在漿池內，將網模固定在凹模上。通過漿槽里漿料的流動及凹模在漿池里的上下移動來攪動漿料，使漿料均勻。當凹模下移到漿池液面下時，通過真空抽吸，使漿料沉積在網模上，然后移出漿池與凸模閉合，經增壓脫水得到干度較高的坯料。
rn在成型的過程中通過控制吸漿的時間可以控制模塑產品的厚度。由于真空吸附在每一個方向上的強度是相同的，所以得到的紙漿模塑制品的厚度在理論上應該是均勻的。然而，在吸漿過程中，由于漿料的流速和重力等原因，可能會出現模塑產品厚度不均勻的現象。
rn6.定型定型是指濕紙坯成型之后直接進行加熱、加壓和脫水的過程。通過定型使濕紙坯在模具內烘干定型。用定型模具加工出來的制品表面光滑美觀、尺寸準確、堅實、剛性好。紙漿模塑一次性快餐用具就是采用這種模具制造的。
rn在工業品內包裝過程中，一些細小、精密、數量大的小型物品采用多層堆疊的方式包裝，每層之間用來定位的包裝制品，如果采用紙漿模塑制品就需要定型模具來制造。而一般的工業包裝制品都是單面工作不用定型，濕紙坯直接進入烘干機烘干即可。
rn7.整型由于纖維層的過濾阻力作用，經真空吸附成型的紙漿模塑濕坯的干度通常只能達到20％～30％，濕坯只有加熱干燥后才能使最后產品滿足要求，一般紙漿模塑制品最終干度要達到90％以上。
rn由于濕紙坯經過烘干或晾干會發生不同程度的變形，所以當產品外觀、形狀及精度要求高時就必須整型。紙模制品整型前的含水量在20％～30％，但在生產應用中紙模制品的含水量很難準確控制。水分過高則整型過程耗能高、耗時長，水分過低時整型將變得十分困難。
rn在整型的過程中，一般的熱壓溫度控制在150～180℃之間，可以根據產品的大小進行適度的調節，但是熱壓溫度不能小于135℃。
rn8.輔助工藝輔助工序主要包括整型切邊、滅菌和產品包裝、檢驗等。
rn整型與切邊是對干燥后的制品進行外形校正、壓光、清除模網成型留下的網痕，使內外表面平整光滑，并可根據不同的客戶和使用要求壓上一些文字和圖案，同時切除產品邊緣的毛刺，壓上便于盒蓋折疊開啟的壓痕等。
rn滅菌處理是食品包裝容器（如蛋托）等區別于普通紙漿模塑制品制作的工藝之一。目前成品滅菌處理的方法主要有三種：一是采用隧道式臭氧殺菌機，對成品進行最終殺菌；二是用紫外光照射成品滅菌；三是采用高溫烘道滅菌。
rn經干燥或整型的制品經質量檢驗后，進行收集整理、堆疊、計數，并按要求的數量進行包裝，從而完成整個紙漿模塑制品的生產過程。紙漿模塑制品的生產，經成型干燥后，毛邊較多，外觀不整齊、美觀，有時還需要切邊，以保證產品外觀整齊、美觀。
rn三、紙漿模塑制品的結構設計1.
rn紙模制品的結構特點傳統的聚乙烯發泡塑料主要是依靠材料的彈性模量來起到抗震緩沖作用的，而紙漿模制品則主要是依靠自身的結構抗震。因此，紙漿模制品的結構設計是非常重要的。
rn紙漿模塑制品具備一般紙制品具有的強度，挺度和韌性等性能。可以根據使用功能要求制成各種復雜形狀的制品。用作一次性快餐用具時，形狀比較簡單，強度要求也不高。用作工業內包裝時，其形狀就很復雜，必須滿足工業內包裝的三大要求：一是定位要求，紙模制品必須保證被裝物品在包裝箱內有固定位置，要求紙模制品與被包裝物品之間形狀吻合，接觸貼切，尺寸準確。
rn二是緩沖要求，紙模制品整體要有一定的韌性和柔性，表面還應有些松軟，與被包裝物品接觸摩擦時不會損傷被包裝物品的光澤表面，并能消除包裝件在運輸和裝卸過程中受到沖擊和振動的影響。
rn三是承載要求，紙模制品要有一定的強度和剛度來支撐被包裝物品和外界壓力。
rn2.紙模制品的結構設計紙漿模塑制品作為一種新型材料應用于緩沖包裝的時間較短。目前，其結構設計還處于經驗設計階段，紙漿模制品的設計要根據被包裝產品的外型尺寸，外集裝箱的尺寸來進行合理確定。
rn紙漿模塑制品在每一個側面都必須考慮其減震效果，因此用凸臺來達到緩沖目的，使它在每個面上的截面線都為折線，以提高紙模的強度。紙模的強度和其緩沖性能成反比的關系，加入的凸臺筋越多，其強度越大，但同時其緩沖性能下降。
rn紙漿模制品存在著一個光面（與成型模具表面貼合的面）和一個毛面，光面的形狀和尺寸要與被包裝產品的外表面相吻合；而毛面要能夠在產品的外包裝（如紙箱等）中實施良好的支撐和固定。
rn紙漿模制品采用的是真空吸附成型工藝，其絕對厚度和各部位厚度差均受到成型條件的限制。一般情況下，紙漿模制品的絕對厚度在2～5mm，這就要求我們要通過在合適部位上設置空腔來保證其整體的動態緩沖性能，并設置一定數量的加強筋來保證自身的整體強度，紙漿模制品的各部位厚度雖然可以通過調整成型模具相應部位的開孔率來控制，但過大的厚度差在成型和干燥過程中難以保證紙漿模制品的質量。成型時，濕紙模毛坯的干度約在10％左右，這時的漿料仍具有一定的流動性，易產生沿垂直方向上的纖維流動，造成局部的纖維絮聚現象，影響成型質量，尤其是對于垂直方向尺寸較大的紙漿模制品，此種情況更為嚴重。因而在紙漿模制品的垂直方向要設計一定的斜度，此斜度也有利于濕紙模毛坯的脫模。一般情況下，其斜度設計為2o～5o。在紙漿模制品的表面拐角處，要避免直角或銳角相接，否則，在此處容易產生應力集中現象，合理的處理方法是采用圓角過渡。
rn在紙漿模塑制品的結構設計中還應適當考慮邊緣結構，紙模制品的邊緣結構有無邊結構、翻邊結構和二重邊結構等。無邊結構適用于重量輕，強度要求不高的一次性餐具和一些工業內包裝制品；翻邊結構和二重邊結構多適用于工業內包裝制品，可以起到提高紙模制品整體強度、緩沖性能和美化制品外觀的作用。
rn四、紙漿模塑制品的模具設計紙漿模塑制品的模具設計，是整個生產工藝中的關鍵。首先必須同時滿足紙漿模塑制品的結構要求和以上成型工藝條件（即紙漿模塑對成型模具、脫水和干燥工藝的影響），其次必須符合模具設計和制造的要求。
rn紙模制品的成型工藝主要有真空吸附成型法和注漿成型法，真空吸附成型法是紙漿模塑制品生產中最常用的一種成型方法，在這種工藝中，最終的紙漿模塑制品要經過多次進出模具才能成為合格產品。紙漿模塑成型使用的模具包括吸附成型模具、整型模具和模切模具等。
rn1.吸附成型模具吸附成型模具結構由凸模、凹模、網模、模座、模具背腔和氣室等組成，其中網模是模具主體。由于網模是由直徑0.15mm絲網（金屬或塑料）編織而成，網目數一般在40～65目之間。自身不能獨立于成型模具，必須依附在模具表面才能成型。模具背腔是與模具工作面保持一定厚度、并與模具工作面形狀完全同步的模具，背面部位與模具座之間形成的空腔即凸、凹模是一個具有一定壁厚的殼體。模具工作面與背腔之間由均布的小孔聯通。模具通過模座安裝在成型機的模板上。模板的另一面安裝有氣室，氣室與背腔相通，氣室壁上設有兩個通壓縮空氣或抽真空的通道。
rn紙漿通過碎漿后成型是通過成型模具使碎漿吸附于上凸模具上，產品的厚度主要通過調節吸附時間來控制。厚度通常為2～5mm，根據紙模產品的大小和強度要求確定其厚度。
rn①吸附成型模具的尺寸確定吸附成型模具的預留量是模具設計的關鍵。模塑制品從濕紙坯到成品，由于水的排除而發生收縮，并且同一個制品的不同位置收縮率不相同，又沒有規律，致使制品在成型過程中發生多向、多變的收縮變化，給模具設計確定預留量造成困難，這點主要是通過經驗得到。熱壓模具的尺寸主要通過整型模具的尺寸來確定。
rn②模具的材料選擇吸附成型模具目前采用原子灰、固化劑、樹脂和鋁合金制造。用于精度要求不高的工業內包裝制品時可以直接采用鑄造法制造，精度要求高的則必須用機械切削加工法制造。成型模具的下凸模具主要由鋁合金經過加工制造而成，上凹模具則可以利用樹脂直接從對應的下凸模具翻倒澆注出來，以保證其制造精度。
rn2.定型模具定型模具結構包括凸模、凹模、網模和加熱元件。附有網模的凸模或凹模上設有排水排氣孔，工作時濕紙坯在定型模內首先受到擠壓，有20％的水份被壓榨排出，此時濕紙坯內含水量有50％～55％，然后濕紙坯在模內受熱，余下來的水份被加熱汽化排除，濕紙坯被壓榨烘干定型成為紙模制品。
rn在使用定型模具對濕紙坯進行壓榨烘干過程中，定型模具中的網模會使制品表面產生網痕而且網模在頻繁擠壓中會很快變形甚至破損。為了解決這個問題，一種新型的無網模具已經研制成功。無網定型模具的壽命是一般網模的10倍，并且成本降低50％，用其制造出來的紙模制品精度高，內外表面光滑無網痕。
rn3.熱壓整型模具濕紙坯經過烘干后會發生不同程度的變形，當對紙模制品外表面形狀要求精度高時，紙模制品要經過一道整型工序，整型過程使用的模具稱為整型模具，這種模具也需要有加熱元件，但可以沒有網模。
rn整型模具下凸模的尺寸根據被包裝產品外形尺寸得到，整型模具下凸模具的尺寸即為產品的外形尺寸，上凹模具的尺寸即為下凸模具尺寸與紙塑產品的厚度之和。
rn整型模具一般都采用黃銅、鋁合金和不銹鋼制造。
rn4.模切模具根據企業和產品的需要決定是否需要進行模切，模切模具的刀具用合金鋼材料，模具體采用普通的碳鋼材料。
rn由于成型模具設計和制造精度的偏差、模具使用后磨損等原因，紙模制品的邊緣往往參差不齊。為了使制品整潔美觀，外觀要求較高的紙模制品都設有切邊工序。模切模具就是用于修整紙模制品毛邊的模具。然而，紙模制品的切邊工藝是不合理的，它浪費資源，增加制品成本，還破壞了制品的邊緣纖維結構。目前，高精度模具已被開發出來，使用這種模具生產的制品無需切邊工序。
rn五、紙漿模塑制品的優點與弱點1.紙漿模塑制品的優點紙漿模塑件相對于EPS緩沖件有許多顯著優點：①紙漿模塑包裝制品的原材料是廢紙及各種纖維類材料，來源廣泛且容易收集，不會對環境和回收造成障礙，有利于產品出口。而發泡塑料來源于石油產品，資源枯竭與價格問題會越來越嚴重。
rn②紙漿模塑包裝制品適用范圍廣泛，現使用泡沫作為內襯的產品基本上都可以用紙漿模塑制品來代替。紙漿模塑制品可疊堆存放，比發泡塑料占的儲存空間小1／2～2／5，運費及倉儲費用較小。
rn③紙制品防靜電性好，發泡塑料磨擦容易產生靜電，這對電子產品和家電產品等起到較好的保護作用。
rn④塑料制品包裝時食品水份不易揮發，易發霉腐爛，而紙制品有透水氣性能，從而達到防腐效果。
rn2.紙漿模塑制品的弱點①紙漿模塑制品的生產工藝本身弱點。紙漿模塑制品生產質量容易受到各種生產因素的影響，如：原材料若質量不穩定，產品烘干后縮水比率與原設計工藝不相符，打漿漿料配比不當會造成產品破損率高；同一套模具在不同型號成型機上生產，其產品之間有一定差別，致使整型工序時廢品率上升；制作熱壓整型模具若表面不光潔，砂眼較多，或安裝整型模具時，上下模具不平行，整型時摩擦現象嚴重，易擦碎產品。成型的濕產品烘干時濕度掌握不好，造成整型廢品率高，若烘干產品變形過大，則影響整體質量。烘干后的產品若大量積壓不及時運轉，長時間風干導致產品含水率低，收縮過大，整型時廢品率高。
rn②原材料還比較單一，急需開發新的原材料來源。紙漿模塑制品需要耗用大量天然林木資源，不利于生態平衡。
rn③紙漿模塑制品的生產設備先進性與自動化程度不夠。
rn紙漿模塑的設備先進性比起發泡塑料生產設備顯得比較落后，如紙漿模塑的自動成型機來說，無論是它的生產效率還是設備的穩定性都比不上發泡塑料生產設備，整條生產線上各工序設備之間的銜接自動化程度較低。生產線對輸送、操縱、調度、監測等人工依賴性還比較嚴重。
rn④紙漿模塑制品的成本性能比偏高。與發泡塑料制品比較起來，紙模制品成本居高不下，主要因為：原材料成本高，化學助劑成本高，自動化程度低。紙模包裝制品為了達到防水防油目的，還需要涂塑或加入各種助劑，這必然增大回收處理難度和增加成本，也影響其固有的降解性能。
rn⑤紙漿模塑制品的結構強度和緩沖性能較差。
rn六、結論綜上所述，紙漿模制品的生產原料來源廣泛、生產工藝流程簡單、生產設備投資小、能耗低。因此，紙漿模制品在產品的包裝領域內有良好的發展前景，特別適用于造紙廠利用漿渣和紙箱廠、印刷廠等廠家綜合利用廢紙組織生產紙漿模制品的推廣應用，對消除聚乙烯發泡塑料產生的白色污染和提高企業的經濟效益，都將產生十分積極的影響。
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