秸稈材料在緩沖包裝中的應用

2016-09-03 03:07:30創新者尚大智

中國科技信息 2016年10期

創新者：黃力尚大智張麗

秸稈材料在緩沖包裝中的應用

創新者：黃力尚大智張麗

隨著人們環保意識的增強，用于包裝的緩沖材料也越來越強調環境保護性。另一方面，由于焚燒農作物秸稈材料所造成的空氣污染是每年環境部門檢測的重點，這促使人們思考能否將農作物秸稈制成緩沖包裝材料，既利用了秸稈材料避免了焚燒污染，又提高了緩沖材料的環保性。通過研究表明，利用秸稈材料制作緩沖包裝材料是可行的，研制出的緩沖材料能夠滿足緩沖包裝的要求。

為保護產品在運輸和流通過程不受振動或沖擊影響而發生破壞，我們常用緩沖材料做襯墊來保護產品。目前，常用的緩沖材料有發泡聚苯乙烯（EPS）、發泡聚乙烯（EPE）、氣泡襯墊、紙質緩沖材料等。由于EPS具有壓縮強度高、易成型、成本低、質量輕等優點，在緩沖包裝中得到廣泛應用。但EPS不易降解，難以回收處理，會造成“白色污染”，所以研究替代EPS材料的可降解環保緩沖材料是目前研究的熱點。

常用緩沖包裝材料

泡沫塑料

泡沫塑料是以高分子樹脂如聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）等為原料，采用發泡技術而制成的具有無數孔隙的包裝緩沖材料。其中，EPS的高壓縮強度、隔音、隔熱、易成型、成本低、質量輕等優點，使之廣泛應用在工業產品、大型家電、醫療器械等產品的緩沖包裝中。

紙質緩沖材料

紙質緩沖材料有紙漿模塑制品、蜂窩紙板、瓦楞紙板等。紙漿模塑制品是以回收的廢紙為原料，經過重新制漿、模壓成型、最后干燥而成為包裝制品。由于100%是回收再利用紙漿制成的，可回收再生，可降解，是替代木材的新型包裝材料，主要用于雞蛋、玻璃制品、精密儀器等產品的緩沖包裝。蜂窩紙板是根據蜂巢結構原理制作的，具有質輕、價廉、強度高、可回收的特點，目前格力、海爾、海信等企業都開始采用蜂窩紙板做緩沖襯墊保護產品。

秸稈緩沖材料

秸稈是許多農作物成熟收獲后剩下的莖葉，主要有玉米、小麥、水稻、高粱等來源。我國每年大約可產生7億噸秸稈，其綜合利用成為關鍵問題。目前，我國已在秸稈飼料、秸稈培育食用菌、秸稈燃料、秸稈乙醇等方面進行了深入研究，并已投入使用，但在推廣應用方面仍然存在許多問題。在環保包裝方面，可以對秸稈等植物纖維材料采用發泡技術來制成緩沖材料。國外發達國家主要利用水蒸氣發泡，這種發泡技術工藝難度較大，成本較高，我國多采用化學發泡劑進行發泡。

秸稈緩沖包裝材料的研制

試驗材料

基本材料：玉米秸稈粉（60目）、食用淀粉

增容處理劑：氫氧化鈉（Na（OH）2）

潤滑劑：丙三醇（甘油）

加固添加劑：碳酸鈣（GaCO3）

防潮劑：聚乙烯醇（PVA）

增塑劑：水

發泡劑：碳酸氫鈉（NaHCO3）

試驗設備儀器

破碎機、烘箱、電子秤、燒杯、玻璃棒、磁力攪拌機、恒溫恒濕箱等。

工藝過程

用秸稈粉碎后作為原料與淀粉混合，添加水、發泡劑和添加劑，經攪拌均勻，烘箱加熱、發泡、干燥，即可制成秸稈緩沖包裝材料。其工藝流程圖如圖 1 所示。具體步驟如下：

圖1　工藝流程圖

（1）配制防潮劑，按聚乙烯醇：水的重量=3：40配制。配制防潮劑的溫度控制在 70～100℃之間，制成后冷卻至室溫。防潮劑的制法：用燒杯盛放3g的聚乙烯醇（PVA）與 40g 的水混合，將燒杯放入磁力攪拌機，邊加熱邊攪拌。溫度達到80℃時，保溫，繼續攪拌至聚乙烯醇溶完全解于水，然后停止加熱，冷卻至室溫。注意：（Ⅰ）在冷卻時段，要不停的攪拌，防止冷卻過程中出現新的不溶解物顆粒狀固體；（Ⅱ）防潮劑放置時間不同，其性能所產生效果也不相同。

（2）將配制好的防潮劑倒入秸稈粉碎物和淀粉，混合攪拌均勻，加入碳酸鈣和丙三醇混合。

（3）加入發泡劑，攪拌均勻，放入紙杯中。

（4）將紙杯放入烘箱，溫度設定在180℃，直到烘干，取出后脫模。

（5）所制成的樣品在恒溫恒濕箱中放置48h，即制成秸稈緩沖包裝材料試樣。