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摘要：本文主要阐述纸浆模塑工艺的创新及发展，以传统纸浆模塑工艺为切入点，分析该产品生产工艺具有环保性，可实现自然降解，便于堆放运输。以此为基础，从工艺参数、染色、干燥热压整型、形状及印刷等方面出发，探究纸浆模塑工艺，明确其未来发展，从而为相关工作者提供参考。
关键词：纸浆模塑；创新工艺；工艺发展
随着社会发展，人类物质生活获得极大满足，但工业发展也破坏了人类的生存环境，对人类生产、生活造成困扰，使得环保理念获得更多人认可与关注。包装领域也不例外，为实现包装的绿色环保，攻克“白色污染”难题，研制出纸浆模塑工艺，产品可降解、原材料可再生，环境污染小，获得国内外市场的认可，成为市场中潜力巨大的绿色包装产品。
一、纸浆模塑工艺概述
20世纪中期，纸箱、报纸等用作装材料废品量逐渐增加，人们思考再利用废弃纸制品，研究纸质模塑工艺。纸浆模塑属于立体造纸技术，产品为立体包装材料，通过调制纸浆纤维为浓度0.3-0.5%的悬浮液，通过0.05-0.07MPa真空吸滤的方式，在表面结构复杂，覆有网模的金属模具上均匀分布纤维，以形成具有一定尺寸、形状的纸浆湿坯，通过湿坯的冷压脱水、转移及热压干燥塑性，即可形成包装材料（见图1）。
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图1 工艺流程
以此可知，纸浆模塑工艺包含选择与制备浆料，无机填料加填、应用化学助剂及制品成形吸滤、干燥热压等工程。该产品生产工艺具有环保性，不仅可通过回收废弃纸制品及其他天然植物纤维为原料，产品自身也能够多次回收利用，实现自然降解。所以，生产纸浆模塑制品对于环境影响较小，还能解决处理废弃纸制品问题，以此取代生产污染、难降解的塑料制品，可减少对自然环境损害。所以，制品生产与应用符合绿色制造理念，且相较于传统包装，产品能够通过结构特征与外观提高防冲击性、防震效果，便于堆放运输，有效节省仓储与运输空间，不仅提高了企业经济效益，还由于制品工艺简单，技术较为成熟，有效减少投资成本。
二、纸浆模塑创新工艺分析
1.优化纸模表面光泽度与平滑度
纸浆模塑制品属于绿色环保材料，逐渐用于高档产品包装中，为实现工艺创新，提高材料表面光泽度与平滑度，逐渐结合生产研究工艺优化。在纸模制品中，表面施胶原理是阳离子分散松香胶施胶中，能够与铝离子公共吸附于纸质纤维上，通过加热加压降低松香粘度，加快松香分子运动，在纸张纤维表面均匀分布，与铝离子反应生成松香酸铝盐，生成胶膜附于纸模表面，提高其光泽度与平滑度。通过工艺创新可知，纸模表面受到打浆度、施胶剂用量、热压温度、热压压力这几方面影响，优化参数即可提高制品表面质量。其中，打浆度数值为25°SR、施胶剂用量选择1.5%、热压温度选择110℃、热压压力为5MPa，通过提高热压压力，增加施胶剂用量，调节热压温度与打浆度，均能提高纸模制品光泽度与平滑度。
2.染料、纤维共磨染色
纸模制品最初以白色为主，随着人们对包装提出了新要求，不仅需要提高材料质量，还要优化包装外观颜色，传统染色方式是浆内染色，之后成形、压榨与干燥，生产特定颜色制品。但是，产品由于厚度达、定量高、染色添加中浆料与染料不均匀接触，打浆度较低的情况，导致染色色彩饱和度与匀度难以达到要求，可采取染料、纤维共磨的方式，实现工艺创新。在染色中取适当阔叶木浆板充分浸泡，撕碎后疏解，将水分挤干平衡，测定浆料水分，添加染色色粉，混合稀释后放入PFI磨浆机内共磨，取定量纸张磨后浆料，将浆料倒入磁力搅拌器内搅拌2min，添加色粉、固色剂、湿强剂等，相较于磨浆后添加燃料，共磨上染率较高，正反面色差较小，且提高了纸张耐破度与抗张强度。
3.双吸法成型与二次吸滤成型
在传统纸模塑形中，通常采取单吸成型法，在制作中对于纸模制品的特殊要求有些力不从心，而应用双吸成型法可制作出承载力大、缓冲性能强的纸模制品。如，利用该方法制作承载重型物品的纸模托盘，其承载力约为3t。并且，在生产中应用二次吸滤成型技术，在成型模具内先倒入相应数量的面层浆料，之后开展一次真空吸滤成型，面层纸浆成型后，继续注入底层浆料，实施二次真空吸滤从成型，制作双层纸模制品，干燥热压整型。
4.管状纸模制品工艺
在纸浆模塑生产中，通过工艺创新能够在铸造业应用纸质浇道管，替代陶瓷浇道管。该浇道管具有抗压性强、耐高温等性能，原材料应用无需脱墨废纸，添加无机粘结剂、增强剂、有机粘结剂等，利用特质模具成型后经过整形干燥工序，即可制作为纸质浇道管。该浇道管生产工艺能够实现废纸再利用，且应用中不会影响生产铸件，为典型环保产品，废弃物可实现自然降解。还能生产连续纸模制管机，通过特定模具生产纸模连续管状制品，成形脱水中转移制品，移动湿坯的同时利用烘干设备烘干，按照规格要求切断，形成管状纸模制品，能够用于食品、农用器具、工业产品中。
5.纸模精美印刷技术
在纸模制品中，表面通常较为粗糙，无法获得良好印刷效果，表面印刷中，印刷适应性与一般平面纸质印刷材料存在显著差异，且纸模结构凹凸不平、结构复杂，印刷幅面小，不能使用传统印刷技术。所以，在纸模制品印刷中，选用灵活印刷方式，包含凸版胶印、喷墨印刷、UV打印、丝网印刷、移印等，可在纸模表面实现多色彩印刷。在纸模行业中，UV打印作为主要推广的高科技全彩色印刷技术，能够在不同材质表面实现彩色照片印刷，一次即可实现多色印刷，无需印前制版，印墨耐磨损、色彩亮丽、操作简单、防紫外线，便于小批量印刷，且印刷速度快，满足工业印刷标准。
三、纸浆模塑创新工艺发展趋势
1.优化模具设计
在纸模制品生产中，模具作为其中关键，通过转变模具特性参数，即可获得外形、结构、尺寸不同的产品，企业通常会结合产品用途设计特定模具与纸模制品，产品用于包装材料通常包含规则结构单元，应用中能够将物品放在和尺寸匹配的结构中，以免物品碰撞接触，缓冲物品搬运的冲击与振动能量。所以，纸模制品结构形式及单元尺寸、形状十分重要，需结合产品应用性能，通过实验测试的方式研发新模具，便于生产出性能优质的产品，成为研发部重要工作。并且，优化模具设计，改善加工参数，能够节约原材料与能源，降低生产成本。如，通过优化模具设计减少产品成形含水率，即可降低干燥脱水能耗。
2.改善产品性能
纸模制品应用范围广，要求产品性能侧重不同，对于特殊要求需改变纸浆助剂配方方可实现。当前，有关助剂包含增强产品抗冲击能力、强度，提高产品防霉防潮性能、防水防油功能这几种，按照不同产品应用场合，需选择多种助剂以生产出相应产品。如，保鲜功能纸模制品，浆料内添加杀菌剂、抑菌剂，延长果蔬保鲜期，保鲜荔枝30天、保鲜柑橘3个月；可食用纸模制品以果蔬为基材，添加抗水剂、增稠剂、增塑剂等，将果蔬天然色泽保留下来，以此制作包装产品，不仅能够实现包装效果，还能食用，降低污染。实际生产中，需解决助剂比例与用量问题，不同助剂会相互影响作用机理，需控制添加助剂比例及纸浆浓度。纸模企业通常根据经验确定初步配方，以试验验证方式明确最终方案，无法精准控制助剂应用，或是形成行业标准。并且，助剂通常为化工产品，控制助剂用量对保证纸模环保生产十分重要，且在生产一次性餐具中，研究无味无毒助剂，均为当前重要研究课题。
3.高精纸模制品
随着纸模制品的发展，逐渐将其用于礼品、高端电子产品及礼品包装等领域，对于包装尺寸、外观也提出了高精度要求，制作高端纸模制品，提高表面光洁度，达到或接近注塑产品外表质量水平。步骤如下：在供浆环节中进行自动调浆系统安装，增加除杂器减少浆料内的杂质，进而减少包装脏污点，通过分光光谱仪对产品色差动态监测，即可控制色差为1≥△E；传统纸模拔模角度是3-5°，在高端纸模下控制拔模角度不超过2°，技术上能够达到0°。工艺中可采取多次模压方式，部分厂家开发对应模具，能够一次模压成型，减少了工艺成本，提高经济效益；高端纸模产品直线度公差≤0.5mm，边缘R角为R0.2，表面粗糙度≤3µm；纸模盒型制品厚度从0.8mm增加超过1.5mm，强度媲美工业纸板，有效扩大纸盒制品应用范围，可替代礼品、化妆品等包装纸盒。
4.应用先进技术
在纸模制品中，需精准测量工艺性能与物理性能参数，是产品结构、参数及形状设计与计算的基础。在计算特性参数，优化设计工艺中，可应用计算机技术，结合量化参数构件专业软件模型，模拟分析纸模产品，计算产品参数、工艺及性能关系，以完成纸模产品的优化设计。并且，通过积累参数数据，还能制定生产标准，对该行业生产技术加以规范。同时，在纸模制品对产品要求愈发复杂情况下，仅依靠添加助剂与改进工艺难以满足市场要求，需添加其他材料改变产品性能及纸浆配方，可应用高强度纤维材料、纳米材料等，从而生产特殊性能包装。
四、总结
综上所述，纸浆模塑制品具有环保性，以该产品替代塑料制品，可有效减少环境污染，实现社会可持续发展。因此，研究人员应当结合创新工艺情况，向优化模具设计、产品性能、高精制品、先进技术这几方面发展，从而提高产品性能。
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