紙漿模塑板在景觀環境中的應用與開發研究

劉雙欠，于 伸

(東北林業大學園林學院，哈爾濱150040)

隨著城市化建設的進程，景觀建設中所運用的材料也更加豐富多彩，國內景觀事業的蓬勃發展使與之相應的景觀材料行業發展如火如荼，景觀材料的研發生產越來越受到重視。例如，家具制造行業的木業制造公司開始生產防腐木及相關戶外的木結構景觀產品;橡膠輪胎公司生產的景觀界的防滲材料;水泥廠開始生產復合材料的井蓋、樹池和護坡材料;棉紡廠生產園林景觀用的無紡布等等［1］。不同專業背景的企業關注景觀材料市場，說明園林景觀行業的前景廣闊，反映出景觀材料行業的無限生機。

正是這樣的背景，研發可循環利用、便于加工生產的生態環保材料越來越顯得重要。本文通過研究紙漿模塑板的造型方法與工藝加工方法，發現其具備一定的硬度、質輕、保溫、調濕、腳感舒適、耐磨、防滑、無污染等優點。該文提出可再生廢紙材料紙漿模塑板應用于景觀的觀點，對景觀材料的拓展具有獨特的意義。

1 紙漿模塑板的制作工藝技術

1.1 原料收集

紙漿模塑板主要以廢紙和廢紙板為原料。舊報紙、廢書刊、辦公打字復印的各類廢紙、各種包裝紙、紙盒等都是原料，通過廢舊回收公司收集的廢紙、個體收集的廢紙和工廠內部的廢紙為渠道。原料經人工揀選、加水泡紙，將紙漿、填料和水等按一定的比例反復混合，然后經篩選、凈化等處理，混合成具有一定濃度的原漿。鑒于實驗研究，實驗原材料廢紙不進行任何化學處理。

1.2 產品設計

根據景觀材料方面的應用分析，紙漿模塑板的產品設計可以從兩方面進行考慮。①平板設計。平板設計主要應用于景觀環境中的地面鋪裝材料(如圖1所示)，具有生產、應用施工、維護方便和裝飾單一性等特點。產品的密度、強度、均勻度以及花紋壓字等可按不同功能要求進行設計，使其成為技術含量較高的產品。②浮雕板設計。浮雕板設計主要應用于景觀環境中的裝飾小品材料，具有圖案豐富、肌理較好、表面可涂裝、裝飾性強等特點。通過制作陽模，確定裝飾效果，研究并制作翻模，經過擠壓、干燥、修補、打磨、表面涂裝，最終成型 (如圖2所示)。

圖1 平板設計模型Fig.1 Flat design model

圖2 浮雕板設計模型Fig.2 Anaglyph board design model

1.3 打漿

打漿是研制紙漿模塑板的重要環節，通過碎漿機進行打漿，目的是在最大程度地保持廢紙中纖維原有強度不變的情況下，將廢紙分散成纖維懸浮液，纖維受到剪切力后，改變纖維的形態和結構，以便紙漿獲得一定的特性，結合力以及物理特性都得到加強 (如圖3所示)。紙漿常含有一定水分，對水分低于20%的稱為干漿，水分含量50%左右的稱為濕漿，水分含量在90%以上的稱為液體漿［2］。因此，纖維品質能不能達到紙漿模塑板的要求，將影響產品的強度和緩沖性能。通過實驗，發現打漿最終會出現如下3種情況。

(1)纖維分離程度較粗:產品的結合強度低，產品的挺度和抗壓強度將大大降低，影響產品的使用性能。因此，此種情況會使后期具有難塑性。

(2)纖維分離程度適中:這種紙漿適中，不僅能在產品成型時，濾水容易，而且不會產生較大的變形，能達到理想的成型形態。

(3)纖維分離程度較細:在產品真空吸附成型時，將產生濾水困難，經干燥后，產品將產生較大的收縮變形 (模內干燥除外)。同時，也說明其流平性很好。

圖3 通過碎漿機生成的原漿Fig.3 Virgin pulp generated from the pulper

1.4 配漿

配漿是在凈化處理好的漿料中填料、添加防水防潮等功能性助劑、以及加入需要的顏料，調配成適合產品要求的漿料，同時還要調整PH值和紙漿濃度。為確保產品的均勻度，要時刻注意控制漿料的液面情況，定時、定量填料、添加助劑以及水。添加助劑常有以下種類。

(1)膠黏劑:能提高材料的防水防潮能力。防水劑主要以丁氧基羥甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸失水甘油酯、二甲基酸乙二醇酯及共聚單體聚合而成，各項指標均符合國家標準，具有防水防油的雙重功能，可使紙漿模塑板產品表面光亮平滑。而密胺樹脂和酚醛樹脂等顏色較深，不美觀，同時會有甲醛釋放。

(2)增強劑:提高產品的抗壓、抗折強度，使產品強度和拉力得到顯著提高，平整度很好。

(3)防蟲劑:能在景觀中起到預防蛀蟲的作用。

(4)彈性劑:增強產品的彈性和力度，提高其加工性能與使用壽命。

(5)顏料:根據所需顏色要求添加有色顏料，但在紙漿中直接填入染料會加大工作量與工作強度，漂洗紙漿的次數會增多，造成成本的浪費。因此，可先將一定量的漿料加入顏料，在達到預想的色彩效果基礎上，然后將未脫模的紙漿模塑板浸入瀝干后，就會使顏料紙漿薄薄的覆蓋在紙漿模塑板的表面上，既美觀又樣式豐富［3］。

1.5 成型

紙漿模塑板的成型過程是紙漿流在成型模具表面上開始脫水掛漿到紙模的組織結構定型為止，此時紙模的纖維組織形態、纖維排列的方向性即纖維的分布都已經定型，在以后的脫水過程中，基本上不再變化。當紙模的含水量在75%左右時，紙模中纖維的易動性基本消失，即紙模中纖維相互的位置、排列都基本上不再變動了［4］。

成型方法主要由模塑成型法和壓縮成型法兩部分組成。壓縮成型法主要分為壓縮空氣方法 (常用真空吸附成型法)、熱壓方法等，能使紙漿模塑板尺寸和形狀準確。模塑成型法除了考慮尺寸和形狀準確的要求以外，還要考慮紙漿模塑板的立體感，通過機械能和熱能來實現美觀性 (如圖4所示)。

圖4 實驗室模塑成型的過程Fig.4 Laboratory molding process

1.6 輔助工序

輔助工序主要包括干燥、整形切邊、滅菌以及產品檢驗等。通過機械方法和熱能干燥方法達到含水量5%～10%，然后將干燥過后的尺寸和形狀不準的紙漿通過大型切邊機進行修正，使產品內外表面平整光滑，并可以根據不同使用要求壓上圖案和文字 (如圖5所示)。

滅菌處理是對產品進行安全性保障的必要手段?？刹捎盟淼朗匠粞鯕⒕姆椒▽Ξa品進行最終殺菌，也可以用紫外線照射產品殺菌和高溫烘道滅菌的方法。干燥整形和殺菌的紙漿模塑板經質量檢驗后，進行收集整理并按使用要求歸類后，從而完成了整個紙漿模塑板的生產過程。

圖5 通過干燥、脫水成型Fig.5 Shaped through dry and dehydration

2 紙漿模塑板在景觀環境中的應用方式

隨著可持續發展和人本主義理論在園林景觀建設中的應用，景觀材料以環保生態及形式而受到市場的重視。優先使用可循環材料與當地可再生材料，包括石材、植物材料、木材等盡量減少“生態足跡”和“生命周期耗費”，紙漿模塑板正是體現了這點［5－6］。

紙漿模塑板作為新型材料主要在園林景觀中可應用到兩個方面:地面鋪裝材料和裝飾小品材料。

(1)地面鋪裝材料。紙漿模塑板具有質輕、防火、調濕、耐磨、防滑、無污染、腳感舒適等優點，但也有些不足，長時間處在惡劣情況下，容易腐朽變形、吸水，這需要在工藝過程中添加防水防油的助劑以便能更好地應用到景觀環境中。例如，應用到兒童公園中，因為具有安全性、生態性、融合性等優勢，能大范圍的應用與推廣 (如圖6所示)。

圖6 地面鋪裝樣式Fig.6 Ground covering style

(2)裝飾小品材料。裝飾小品作為景觀環境中的一部分，在城市中發揮著很大作用。走在大城市中，尤其是歐美城市中，裝飾小品隨處可見，或矗立在大廈舊樓之間，或掩映于綠林樹蔭當中，起著點景、配景等作用，也被稱作“景觀雕塑”(如圖7所示)。

圖7 飾小品應用方式Fig.7 Application forms of adornment sketch

3 紙漿模塑板的應用效果分析

每當一種新的材料或產品設計的技術走向成熟的時候，就會給市場帶來新的生機，紙漿模塑板非常貼近生活，具有人文關懷，同時也開創了材料的創新之路。通過在景觀環境中的大量實驗后可得出紙漿模塑板具備景觀材料方面的使用要求，具體體現在:

(1)安全性。紙漿模塑板在生產、使用、回收循環的過程中都能夠滿足安全要求，有很好的承重性、抗壓抗折性等特點 (如圖8所示)，同時也在材料加工工藝和能源消耗等方面體現生態安全。在兒童公園進行試驗之后，因為沒有鋒利的尖角，避免兒童碰撞造成傷害，受到兒童們的喜愛。

圖8 經車碾壓后的效果Fig.8 Effect rolled by the car

(2)價格低。紙漿模塑板由于材料來源廣，加工便捷，可實現批量化、工廠化、定制化生產，可回收，可降解，可循環利用，大大節省了經濟上的投入，不僅體現出經濟效益還體現出一定的社會效益。將紙漿模塑板與現市場產品 (纖維板、實木制品、木塑材料等)進行經濟技術對比，不難發現相同體積的產品中，紙漿模塑板的價格最低，且可以在生產過程中對產品改變性能。

(3)可普及性。由于材料的質輕、防火、調濕、耐磨、防滑、無污染、腳感舒適等特點，紙漿碎解再模壓后無明顯棱角且表面觸感溫軟，造型簡單，質地細膩，因此可滿足使用者的最低標準。同時符合“減少浪費、回收利用、循環利用”的綠色環保要求，具有很高的社會價值 (如圖9所示)。

圖9 透水效果Fig.9 Permeable effect

(4)美觀性。材料的形式美應該是美的規律的綜合體現，紙漿模塑板在外觀成型設計上做到整體造型的點、線、面、體和顏色、質地的和諧，同時體量的分布和空間的安排層次分明。

(5)生態環保性。紙漿模塑板可不經任何化學處理，以可持續發展為本，以設計環保生態材料為創新目標，達到其實驗目的。同時紙漿模塑板的應用和推廣符合可持續發展和環境保護的思路，具有社會性、經濟型、藝術性、無污染、工藝簡單等優勢，必將在保護自然環境、改善景觀環境等方面發揮重要作用。

4 結論

紙漿模塑板是一種以紙漿漿料為基本原材料，可以不經任何化學處理成型，也可以按需要添加適當的防水防潮助劑或著色劑，使用模具通過模壓的方式，生產出具有一定造型和裝飾效果的產品。紙漿模塑板在景觀環境中的應用符合綠色發展理念，順應低碳經濟發展要求，能成功應用到景觀設計中去。只有積極開拓景觀材料研發方面的新領域，才能夠真正提升我國在景觀材料的生產和應用的層次，真正提升景觀作品的質量。我們期待我國自行研發的景觀材料能走向世界。

［1］陳靜敏.關于園林景觀材料研發的思考［J］.廣東園林，2007(5):32－34.

［2］邱仁輝.紙漿模塑制品成型機理及過程控制的研究［D］.哈爾濱:東北林業大學，2002.

［3］萬 輝.紙漿模塑家具的設計與研究［D］.哈爾濱:東北林業大學，2011.

［4］劉雙欠，于 伸，易 欣.紙漿模塑室內裝飾構件應用與開發淺析［J］.中國住宅設施，2011(7):43 －45.

［5］俞孔堅，李迪華.可持續景觀［J］.城市環境設計，2007(1):7－12.

［6］向紅亮，羅吉榮.紙漿高濃磨盤磨片材質的研究制［J］.林業機械與木工設備，2003，31(4):4 －7.