模塑纤维/纸浆产品(MFP)介绍及与EPS的比较
本博客重点介绍模塑纤维/纸浆制品 (MFP),它是一种可持续的绿色塑料替代品,其发展受到环保意识增强和塑料污染问题日益严峻的推动。本文概述了 MFP,涵盖其原材料来源、制造工艺、应用和环境可持续性。

1. 塑料及其相关问题
塑料虽然成本低廉、性能卓越,但由于其不可生物降解的特性,对环境构成了重大威胁。全球塑料年产量已达3.8亿吨,其中很大一部分为一次性使用。迄今为止,全球生产的塑料中只有约9%被回收利用,大部分被填埋或堆积在自然环境中,尤其是在海洋中。这种污染严重影响着海洋生态系统和动物健康,而微塑料则可能通过食物链对人类健康构成威胁。
包装中常用的塑料:
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塑料类 |
比重 |
产量百分比(%) |
典型产品及产地 |
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低密度聚乙烯(LDPE、LLDPE) |
0.91-0.93 |
21 |
塑料袋、六罐装饮料环、瓶子、网、吸管 |
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高密度聚乙烯(HDPE) |
0.94 |
17 |
牛奶和果汁壶 |
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聚丙烯(PP) |
0.83-0.85 |
24 |
绳子、瓶盖、网 |
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聚苯乙烯(PS) |
1.05 |
6 |
塑料餐具、食品容器 |
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尼龙(PA) |
1.05 |
3 |
网和陷阱 |
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热塑性聚酯(PET) |
1.37 |
7 |
塑料饮料瓶 |
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聚氯乙烯(PVC) |
1.38 |
19 |
塑料薄膜、瓶子、杯子 |
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醋酸纤维素(CA) |
不适用 |
不适用 |
香烟过滤嘴 |
2. 纤维素纤维来源
MFP 由天然木纤维制成,包括木浆、再生纤维以及小麦或稻草等农业废弃物。再生纤维成本效益高,生产能耗低于原生纤维。原生纤维和再生纤维的混合使用是平衡质量和成本的常见做法。
3.制造工艺
生产过程包括纸浆制备和成型。纸浆的制备是通过收集、再制浆和清洁回收的瓦楞纸板箱或加工原生纤维来实现的。成型过程包括真空成型和干燥。两种主要的干燥技术是
干压(普通成型)和湿压(热成型)。
制造工艺比较:
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方法 |
优势 |
缺点 |
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湿压机 |
表面质量高,拔模角小 |
加热效率低,生产率低 |
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干压 |
加热效率高、生产率高、生产成本低 |
表面质量差、拔模角大、气味难闻 |
本文根据生产工艺和密度将MFP分为四类。从1类(厚壁)到4类(加工型),质量和价格依次递增。
三类纸浆模塑制品的特点:
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类别 |
厚度 |
材料 |
表面属性 |
典型应用 |
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类型 1 |
2-5毫米 |
回收瓦楞纸箱 |
一面光滑,一面粗糙 |
易碎和重型产品 |
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类型 2 |
1-2.5毫米 |
甘蔗渣 |
两面光滑,尺寸精度更好 |
餐具及电子产品、化妆品 |
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类型 3(热成型) |
2-4毫米 |
木浆、竹浆 |
尺寸精度好,光滑 |
健康与美容、电子产品和消费品 产品 |
可以使用添加剂来增强防水等性能。
防水添加剂:
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基材 |
添加剂 |
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再生纸浆 |
硅藻土和膨润土 |
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软木浆 |
低分子量高阳离子混凝剂,然后是高分子量阴离子絮凝剂 |
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未漂白牛皮纸浆 |
空果串棕榈油(EFB)和烷基烯酮二聚体(AKD) |
4. 应用与创新
MFP 被广泛用作工业包装、一次性用品和食品相关产品的塑料替代品。它们在工业包装中尤其有效,可以替代发泡聚苯乙烯 (EPS),提供同等的保护,同时完全可回收和生物降解。
模塑纤维与发泡聚苯乙烯(EPS):
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特征 |
模塑纤维 |
每股收益 |
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材料 |
植物纤维 |
石油基聚苯乙烯 |
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环境 |
完全可回收和可生物降解 |
不可生物降解,面临禁令 |
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成本 |
稳定的成本基础 |
不稳定,与油价挂钩 |
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保护 |
出色的振动和缓冲 |
良好的振动和缓冲 |
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船运 |
产品巢 |
产品很少嵌套 |
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温度 |
不受极端温度影响 |
温度影响柔韧性 |
创新的重点是使用更多替代纤维来源、提高成型效率以及通过涂层和添加添加剂等后处理增强产品功能。

参考:
[1] Berg P, Lingqvist O. 未来十年的纸浆、造纸和包装:转型变革[J]。麦肯锡公司,2019, 8(7): 2019。
[2] Zhang Y, Duan C, Bokka SK 等。模塑纤维和纸浆产品作为塑料的绿色和可持续替代品:一项简述[J]。《生物资源与生物制品杂志》,2022, 7(1): 14-25。
[3] Gurav SP, Bereznitski A, Heidweiller A 等。纸浆包装的力学性能[J]。复合材料科学与技术,2003, 63(9): 1325-1334。