纸浆模塑板在景观环境中的应用与开发研究

刘双欠，于 伸

(东北林业大学园林学院，哈尔滨150040)

随着城市化建设的进程，景观建设中所运用的材料也更加丰富多彩，国内景观事业的蓬勃发展使与之相应的景观材料行业发展如火如荼，景观材料的研发生产越来越受到重视。例如，家具制造行业的木业制造公司开始生产防腐木及相关户外的木结构景观产品;橡胶轮胎公司生产的景观界的防渗材料;水泥厂开始生产复合材料的井盖、树池和护坡材料;棉纺厂生产园林景观用的无纺布等等［1］。不同专业背景的企业关注景观材料市场，说明园林景观行业的前景广阔，反映出景观材料行业的无限生机。

正是这样的背景，研发可循环利用、便于加工生产的生态环保材料越来越显得重要。本文通过研究纸浆模塑板的造型方法与工艺加工方法，发现其具备一定的硬度、质轻、保温、调湿、脚感舒适、耐磨、防滑、无污染等优点。该文提出可再生废纸材料纸浆模塑板应用于景观的观点，对景观材料的拓展具有独特的意义。

1 纸浆模塑板的制作工艺技术

1.1 原料收集

纸浆模塑板主要以废纸和废纸板为原料。旧报纸、废书刊、办公打字复印的各类废纸、各种包装纸、纸盒等都是原料，通过废旧回收公司收集的废纸、个体收集的废纸和工厂内部的废纸为渠道。原料经人工拣选、加水泡纸，将纸浆、填料和水等按一定的比例反复混合，然后经筛选、净化等处理，混合成具有一定浓度的原浆。鉴于实验研究，实验原材料废纸不进行任何化学处理。

1.2 产品设计

根据景观材料方面的应用分析，纸浆模塑板的产品设计可以从两方面进行考虑。①平板设计。平板设计主要应用于景观环境中的地面铺装材料(如图1所示)，具有生产、应用施工、维护方便和装饰单一性等特点。产品的密度、强度、均匀度以及花纹压字等可按不同功能要求进行设计，使其成为技术含量较高的产品。②浮雕板设计。浮雕板设计主要应用于景观环境中的装饰小品材料，具有图案丰富、肌理较好、表面可涂装、装饰性强等特点。通过制作阳模，确定装饰效果，研究并制作翻模，经过挤压、干燥、修补、打磨、表面涂装，最终成型 (如图2所示)。

图1 平板设计模型Fig.1 Flat design model

图2 浮雕板设计模型Fig.2 Anaglyph board design model

1.3 打浆

打浆是研制纸浆模塑板的重要环节，通过碎浆机进行打浆，目的是在最大程度地保持废纸中纤维原有强度不变的情况下，将废纸分散成纤维悬浮液，纤维受到剪切力后，改变纤维的形态和结构，以便纸浆获得一定的特性，结合力以及物理特性都得到加强 (如图3所示)。纸浆常含有一定水分，对水分低于20%的称为干浆，水分含量50%左右的称为湿浆，水分含量在90%以上的称为液体浆［2］。因此，纤维品质能不能达到纸浆模塑板的要求，将影响产品的强度和缓冲性能。通过实验，发现打浆最终会出现如下3种情况。

(1)纤维分离程度较粗:产品的结合强度低，产品的挺度和抗压强度将大大降低，影响产品的使用性能。因此，此种情况会使后期具有难塑性。

(2)纤维分离程度适中:这种纸浆适中，不仅能在产品成型时，滤水容易，而且不会产生较大的变形，能达到理想的成型形态。

(3)纤维分离程度较细:在产品真空吸附成型时，将产生滤水困难，经干燥后，产品将产生较大的收缩变形 (模内干燥除外)。同时，也说明其流平性很好。

图3 通过碎浆机生成的原浆Fig.3 Virgin pulp generated from the pulper

1.4 配浆

配浆是在净化处理好的浆料中填料、添加防水防潮等功能性助剂、以及加入需要的颜料，调配成适合产品要求的浆料，同时还要调整PH值和纸浆浓度。为确保产品的均匀度，要时刻注意控制浆料的液面情况，定时、定量填料、添加助剂以及水。添加助剂常有以下种类。

(1)胶黏剂:能提高材料的防水防潮能力。防水剂主要以丁氧基羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸失水甘油酯、二甲基酸乙二醇酯及共聚单体聚合而成，各项指标均符合国家标准，具有防水防油的双重功能，可使纸浆模塑板产品表面光亮平滑。而密胺树脂和酚醛树脂等颜色较深，不美观，同时会有甲醛释放。

(2)增强剂:提高产品的抗压、抗折强度，使产品强度和拉力得到显著提高，平整度很好。

(3)防虫剂:能在景观中起到预防蛀虫的作用。

(4)弹性剂:增强产品的弹性和力度，提高其加工性能与使用寿命。

(5)颜料:根据所需颜色要求添加有色颜料，但在纸浆中直接填入染料会加大工作量与工作强度，漂洗纸浆的次数会增多，造成成本的浪费。因此，可先将一定量的浆料加入颜料，在达到预想的色彩效果基础上，然后将未脱模的纸浆模塑板浸入沥干后，就会使颜料纸浆薄薄的覆盖在纸浆模塑板的表面上，既美观又样式丰富［3］。

1.5 成型

纸浆模塑板的成型过程是纸浆流在成型模具表面上开始脱水挂浆到纸模的组织结构定型为止，此时纸模的纤维组织形态、纤维排列的方向性即纤维的分布都已经定型，在以后的脱水过程中，基本上不再变化。当纸模的含水量在75%左右时，纸模中纤维的易动性基本消失，即纸模中纤维相互的位置、排列都基本上不再变动了［4］。

成型方法主要由模塑成型法和压缩成型法两部分组成。压缩成型法主要分为压缩空气方法 (常用真空吸附成型法)、热压方法等，能使纸浆模塑板尺寸和形状准确。模塑成型法除了考虑尺寸和形状准确的要求以外，还要考虑纸浆模塑板的立体感，通过机械能和热能来实现美观性 (如图4所示)。

图4 实验室模塑成型的过程Fig.4 Laboratory molding process

1.6 辅助工序

辅助工序主要包括干燥、整形切边、灭菌以及产品检验等。通过机械方法和热能干燥方法达到含水量5%～10%，然后将干燥过后的尺寸和形状不准的纸浆通过大型切边机进行修正，使产品内外表面平整光滑，并可以根据不同使用要求压上图案和文字 (如图5所示)。

灭菌处理是对产品进行安全性保障的必要手段。可采用隧道式臭氧杀菌的方法对产品进行最终杀菌，也可以用紫外线照射产品杀菌和高温烘道灭菌的方法。干燥整形和杀菌的纸浆模塑板经质量检验后，进行收集整理并按使用要求归类后，从而完成了整个纸浆模塑板的生产过程。

图5 通过干燥、脱水成型Fig.5 Shaped through dry and dehydration

2 纸浆模塑板在景观环境中的应用方式

随着可持续发展和人本主义理论在园林景观建设中的应用，景观材料以环保生态及形式而受到市场的重视。优先使用可循环材料与当地可再生材料，包括石材、植物材料、木材等尽量减少“生态足迹”和“生命周期耗费”，纸浆模塑板正是体现了这点［5－6］。

纸浆模塑板作为新型材料主要在园林景观中可应用到两个方面:地面铺装材料和装饰小品材料。

(1)地面铺装材料。纸浆模塑板具有质轻、防火、调湿、耐磨、防滑、无污染、脚感舒适等优点，但也有些不足，长时间处在恶劣情况下，容易腐朽变形、吸水，这需要在工艺过程中添加防水防油的助剂以便能更好地应用到景观环境中。例如，应用到儿童公园中，因为具有安全性、生态性、融合性等优势，能大范围的应用与推广 (如图6所示)。

图6 地面铺装样式Fig.6 Ground covering style

(2)装饰小品材料。装饰小品作为景观环境中的一部分，在城市中发挥着很大作用。走在大城市中，尤其是欧美城市中，装饰小品随处可见，或矗立在大厦旧楼之间，或掩映于绿林树荫当中，起着点景、配景等作用，也被称作“景观雕塑”(如图7所示)。

图7 饰小品应用方式Fig.7 Application forms of adornment sketch

3 纸浆模塑板的应用效果分析

每当一种新的材料或产品设计的技术走向成熟的时候，就会给市场带来新的生机，纸浆模塑板非常贴近生活，具有人文关怀，同时也开创了材料的创新之路。通过在景观环境中的大量实验后可得出纸浆模塑板具备景观材料方面的使用要求，具体体现在:

(1)安全性。纸浆模塑板在生产、使用、回收循环的过程中都能够满足安全要求，有很好的承重性、抗压抗折性等特点 (如图8所示)，同时也在材料加工工艺和能源消耗等方面体现生态安全。在儿童公园进行试验之后，因为没有锋利的尖角，避免儿童碰撞造成伤害，受到儿童们的喜爱。

图8 经车碾压后的效果Fig.8 Effect rolled by the car

(2)价格低。纸浆模塑板由于材料来源广，加工便捷，可实现批量化、工厂化、定制化生产，可回收，可降解，可循环利用，大大节省了经济上的投入，不仅体现出经济效益还体现出一定的社会效益。将纸浆模塑板与现市场产品 (纤维板、实木制品、木塑材料等)进行经济技术对比，不难发现相同体积的产品中，纸浆模塑板的价格最低，且可以在生产过程中对产品改变性能。

(3)可普及性。由于材料的质轻、防火、调湿、耐磨、防滑、无污染、脚感舒适等特点，纸浆碎解再模压后无明显棱角且表面触感温软，造型简单，质地细腻，因此可满足使用者的最低标准。同时符合“减少浪费、回收利用、循环利用”的绿色环保要求，具有很高的社会价值 (如图9所示)。

图9 透水效果Fig.9 Permeable effect

(4)美观性。材料的形式美应该是美的规律的综合体现，纸浆模塑板在外观成型设计上做到整体造型的点、线、面、体和颜色、质地的和谐，同时体量的分布和空间的安排层次分明。

(5)生态环保性。纸浆模塑板可不经任何化学处理，以可持续发展为本，以设计环保生态材料为创新目标，达到其实验目的。同时纸浆模塑板的应用和推广符合可持续发展和环境保护的思路，具有社会性、经济型、艺术性、无污染、工艺简单等优势，必将在保护自然环境、改善景观环境等方面发挥重要作用。

4 结论

纸浆模塑板是一种以纸浆浆料为基本原材料，可以不经任何化学处理成型，也可以按需要添加适当的防水防潮助剂或着色剂，使用模具通过模压的方式，生产出具有一定造型和装饰效果的产品。纸浆模塑板在景观环境中的应用符合绿色发展理念，顺应低碳经济发展要求，能成功应用到景观设计中去。只有积极开拓景观材料研发方面的新领域，才能够真正提升我国在景观材料的生产和应用的层次，真正提升景观作品的质量。我们期待我国自行研发的景观材料能走向世界。

［1］陈静敏.关于园林景观材料研发的思考［J］.广东园林，2007(5):32－34.

［2］邱仁辉.纸浆模塑制品成型机理及过程控制的研究［D］.哈尔滨:东北林业大学，2002.

［3］万 辉.纸浆模塑家具的设计与研究［D］.哈尔滨:东北林业大学，2011.

［4］刘双欠，于 伸，易 欣.纸浆模塑室内装饰构件应用与开发浅析［J］.中国住宅设施，2011(7):43 －45.

［5］俞孔坚，李迪华.可持续景观［J］.城市环境设计，2007(1):7－12.

［6］向红亮，罗吉荣.纸浆高浓磨盘磨片材质的研究制［J］.林业机械与木工设备，2003，31(4):4 －7.