基于廢紙回收壓力下適用于家庭的小型造紙機設計

摘 要：解決廢紙回收再利用的問題我們不僅需要完善廢紙回收的體制，以細化分類標準來提高廢紙的質量，還需要把握住廢紙的源頭，以此來減少廢紙數量或者提高源頭的廢紙利用率。在廢紙源頭中家庭廢紙的產量更是不容小覷，其中主要的可回收紙類為新聞紙、廢瓦楞包裝紙、辦公用廢紙、一次性紙制品、污染程度較低的衛生紙。如果能在家庭中將這些廢紙二次利用就不僅可以減輕世界廢紙回收方面面臨的種種壓力并且還可以降低相當一部分回收困難。

伴隨著全球經濟的高速發展和人們生活水平的不斷提高，有著成本低廉和綠色環保優勢的紙制包裝材料的使用量和需求量不斷增長，并且家庭生活用紙的消耗量正在日益增多，不僅如此我國還是世界上廢紙最大的進口國和消費國，可見在這樣的紙制品消耗量下未來國際市場對于紙制品的需求量將持續增加。尤其是中國、印度、泰國、印度尼西亞、越南等國家和地區正在不斷地加大廢紙的回收利用力度，以此來解決紙制品消費量大的緊張局勢。在全球不斷緊張的資源和逐漸惡劣的環境下，這種紙張類的可再生資源的回收和利用不僅成了全世界實行循環經濟中關鍵。而且相比于原生漿的生產流程，再生紙漿的制作過程更加環保、方便、簡單。用一噸廢紙造紙，可以比用原生漿造紙節約煤炭1.2t，水資源100m3，原木0.9t，這促進了“綠水青山就是山銀山”的可持續發展，也更緩解了世界資源的緊張局勢。

我國廢紙的回收利用率雖然也在逐年上升，但是相比世界水平而言依舊有顯著差異。國內的廢紙回收機制相對而言并不算完善，以他國例，日本的廢紙分類標準有25種，歐洲有57種，美國有51種，但是中國大概只有11種。而且國內的垃圾分類剛剛實行不到一年，單獨對于紙制品的垃圾分類規則也未正式大面積的執行。我國的現狀是各種廢紙混在可回收垃圾的大類，到了垃圾處理廠只能粗略的處理，不能做到充分的回收利用。預計到2020年末，國內的紙制品消費總量將達到11.1億噸，垃圾分類的政策也將在全國實施，但是囿于我國的紙制品消費已經到達了瓶頸，短期內增長數量有限，所以廢紙的回收率并不會因此有較大的好轉，預計理論上可最大的回收量將只會達到6400萬噸。此外通過數據分析影響世界廢紙回收的增長速率正在減慢的主要原因有兩點，一是廢紙回收量的邊際增長（marginal tonnage）提高了回收的成本，二是相關回收機構在物流運輸和廢品分選的方面還需要改進。預計到2020年世界的回收紙種為，紙板箱77%、紙盒紙板72%、衛生紙63%、新聞紙62%，我國在此方面還將有很大的發展潛力。

解決廢紙回收再利用的問題我們不僅需要完善廢紙回收的體制，以細化分類標準來提高廢紙的質量，還需要把握住廢紙的源頭，以此來減少廢紙數量或者提高源頭的廢紙利用率。在廢紙源頭中家庭廢紙的產量更是不容小覷，其中主要的可回收紙類為新聞紙、廢瓦楞包裝紙、辦公用廢紙、一次性紙制品、污染程度較低的衛生紙。如果能在家庭中將這些廢紙二次利用就不僅可以減輕世界廢紙回收方面面臨的種種壓力并且還可以降低相當一部分回收困難。

可是現在造紙的工藝流程不僅對環境有嚴重的污染，制作步驟還很繁瑣不易操作，需要有蒸煮分離纖維、洗滌、漂白、濃縮、加多種化學添加劑、壓榨、干燥、壓光等多種復雜的工序，顯然在家庭中并不能操作。此外現在市面上的造紙機體型龐大，價格昂貴，家庭中也幾乎沒有使用的可能性。那么該如何提高家中廢紙的利用率呢？經過我們設計組的討論和實驗之后，首次提出了簡化造紙流程的造紙概念，我們參考傳統的手工濕法造紙技術，只需要把紙纖維跟水融合打散，再上網抄紙，然后干燥的步驟，不僅縮小造紙機的體積，而且降低了機器的成本價格。我們同時考慮到家庭中廢紙的多樣性，配合上碎紙機的功能，通過三級碎解，來提高廢紙的相互兼容性和的利用率。因為由于家庭中的廢紙形狀不一，而碎紙機的刀頭也對紙制品有厚度限制，所以還需要在碎紙刀頭的前面加上一個壓制步驟，通過兩個間隔很近的金屬滾軸的擠壓，可以保證碎紙工作能正常有序的進行。最后在向紙屑中再添加增強助留劑和纖維抗菌助劑，就可以進行造紙環節，來實現家庭廢紙的二次利用。雖然因為造紙的工藝流程被精簡，不能造出來辦公用紙張等這類需要依靠要求嚴苛造紙工藝的再生紙制品，但是卻可以通過選擇不同的磨具，壓制出桌面垃圾桶、杯墊、杯托、筆筒、書簽等多種的再生紙制品。

這款家用造紙機的外形從功能出發，參考現在市面上的碎紙機機型，給使用者熟悉感。在碎紙部分我們設置了安全系統，當機器放置在不安全的地點或者長期超負荷工作的時候，機器會自動停止工作并亮起警示燈，當解除危險因素之后機器會自動恢復運轉。碎紙機的刀頭我們采用現在高強度鎢鋼為原料來制造，這樣就大大提高了碎紙部分的使用壽命。機身主要采用316不銹鋼、254smo超級不銹鋼和PC/ABS合金的材質，能提高產品的性能和壽命。機器底部安裝了四個可拆卸的萬向輪，便于產品移動，使用更加靈活。并配合高效散熱系統，延長持續滿載時間。機器內部加有降噪設計，是全程聲音≤60分貝，創造安靜的居家環境。此外產品最大的特色是將造紙程序精簡化，大大縮小了造紙機的體積，僅僅為350*225*550mm，這樣不僅解決了現在全球面臨的廢紙回收利率低的問題，更是跟家庭環境能較好融合，體現出環保綠色的高尚生活理念。

參考文獻

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作者簡介：

逯暢（1999-），女，天津人，本科生，上海工程技術大學大學生創新項目負責人，工業設計專業，項目隊員：馮爍宇，蔡千禧，林莉，李心悅。

課題研究項目：題目《小型家用廢紙回收再利用機器造型設計》課題編號cx1907001