紙漿模塑板在景觀環(huán)境中的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)研究

劉雙欠，于 伸

(東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，哈爾濱150040)

隨著城市化建設(shè)的進(jìn)程，景觀建設(shè)中所運(yùn)用的材料也更加豐富多彩，國(guó)內(nèi)景觀事業(yè)的蓬勃發(fā)展使與之相應(yīng)的景觀材料行業(yè)發(fā)展如火如荼，景觀材料的研發(fā)生產(chǎn)越來(lái)越受到重視。例如，家具制造行業(yè)的木業(yè)制造公司開(kāi)始生產(chǎn)防腐木及相關(guān)戶外的木結(jié)構(gòu)景觀產(chǎn)品;橡膠輪胎公司生產(chǎn)的景觀界的防滲材料;水泥廠開(kāi)始生產(chǎn)復(fù)合材料的井蓋、樹(shù)池和護(hù)坡材料;棉紡廠生產(chǎn)園林景觀用的無(wú)紡布等等［1］。不同專業(yè)背景的企業(yè)關(guān)注景觀材料市場(chǎng)，說(shuō)明園林景觀行業(yè)的前景廣闊，反映出景觀材料行業(yè)的無(wú)限生機(jī)。

正是這樣的背景，研發(fā)可循環(huán)利用、便于加工生產(chǎn)的生態(tài)環(huán)保材料越來(lái)越顯得重要。本文通過(guò)研究紙漿模塑板的造型方法與工藝加工方法，發(fā)現(xiàn)其具備一定的硬度、質(zhì)輕、保溫、調(diào)濕、腳感舒適、耐磨、防滑、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。該文提出可再生廢紙材料紙漿模塑板應(yīng)用于景觀的觀點(diǎn)，對(duì)景觀材料的拓展具有獨(dú)特的意義。

1 紙漿模塑板的制作工藝技術(shù)

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(bào)紙、廢書刊、辦公打字復(fù)印的各類廢紙、各種包裝紙、紙盒等都是原料，通過(guò)廢舊回收公司收集的廢紙、個(gè)體收集的廢紙和工廠內(nèi)部的廢紙為渠道。原料經(jīng)人工揀選、加水泡紙，將紙漿、填料和水等按一定的比例反復(fù)混合，然后經(jīng)篩選、凈化等處理，混合成具有一定濃度的原漿。鑒于實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)原材料廢紙不進(jìn)行任何化學(xué)處理。

1.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)

根據(jù)景觀材料方面的應(yīng)用分析，紙漿模塑板的產(chǎn)品設(shè)計(jì)可以從兩方面進(jìn)行考慮。①平板設(shè)計(jì)。平板設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于景觀環(huán)境中的地面鋪裝材料(如圖1所示)，具有生產(chǎn)、應(yīng)用施工、維護(hù)方便和裝飾單一性等特點(diǎn)。產(chǎn)品的密度、強(qiáng)度、均勻度以及花紋壓字等可按不同功能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其成為技術(shù)含量較高的產(chǎn)品。②浮雕板設(shè)計(jì)。浮雕板設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于景觀環(huán)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(qiáng)等特點(diǎn)。通過(guò)制作陽(yáng)模，確定裝飾效果，研究并制作翻模，經(jīng)過(guò)擠壓、干燥、修補(bǔ)、打磨、表面涂裝，最終成型 (如圖2所示)。

圖1 平板設(shè)計(jì)模型Fig.1 Flat design model

圖2 浮雕板設(shè)計(jì)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(huán)節(jié)，通過(guò)碎漿機(jī)進(jìn)行打漿，目的是在最大程度地保持廢紙中纖維原有強(qiáng)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(tài)和結(jié)構(gòu)，以便紙漿獲得一定的特性，結(jié)合力以及物理特性都得到加強(qiáng) (如圖3所示)。紙漿常含有一定水分，對(duì)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(zhì)能不能達(dá)到紙漿模塑板的要求，將影響產(chǎn)品的強(qiáng)度和緩沖性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)打漿最終會(huì)出現(xiàn)如下3種情況。

(1)纖維分離程度較粗:產(chǎn)品的結(jié)合強(qiáng)度低，產(chǎn)品的挺度和抗壓強(qiáng)度將大大降低，影響產(chǎn)品的使用性能。因此，此種情況會(huì)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(chǎn)品成型時(shí)，濾水容易，而且不會(huì)產(chǎn)生較大的變形，能達(dá)到理想的成型形態(tài)。

(3)纖維分離程度較細(xì):在產(chǎn)品真空吸附成型時(shí)，將產(chǎn)生濾水困難，經(jīng)干燥后，產(chǎn)品將產(chǎn)生較大的收縮變形 (模內(nèi)干燥除外)。同時(shí)，也說(shuō)明其流平性很好。

圖3 通過(guò)碎漿機(jī)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(diào)配成適合產(chǎn)品要求的漿料，同時(shí)還要調(diào)整PH值和紙漿濃度。為確保產(chǎn)品的均勻度，要時(shí)刻注意控制漿料的液面情況，定時(shí)、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(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，具有防水防油的雙重功能，可使紙漿模塑板產(chǎn)品表面光亮平滑。而密胺樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂等顏色較深，不美觀，同時(shí)會(huì)有甲醛釋放。

(2)增強(qiáng)劑:提高產(chǎn)品的抗壓、抗折強(qiáng)度，使產(chǎn)品強(qiáng)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(yù)防蛀蟲的作用。

(4)彈性劑:增強(qiáng)產(chǎn)品的彈性和力度，提高其加工性能與使用壽命。

(5)顏料:根據(jù)所需顏色要求添加有色顏料，但在紙漿中直接填入染料會(huì)加大工作量與工作強(qiáng)度，漂洗紙漿的次數(shù)會(huì)增多，造成成本的浪費(fèi)。因此，可先將一定量的漿料加入顏料，在達(dá)到預(yù)想的色彩效果基礎(chǔ)上，然后將未脫模的紙漿模塑板浸入瀝干后，就會(huì)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(guò)程是紙漿流在成型模具表面上開(kāi)始脫水掛漿到紙模的組織結(jié)構(gòu)定型為止，此時(shí)紙模的纖維組織形態(tài)、纖維排列的方向性即纖維的分布都已經(jīng)定型，在以后的脫水過(guò)程中，基本上不再變化。當(dāng)紙模的含水量在75%左右時(shí)，紙模中纖維的易動(dòng)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(dòng)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(zhǔn)確。模塑成型法除了考慮尺寸和形狀準(zhǔn)確的要求以外，還要考慮紙漿模塑板的立體感，通過(guò)機(jī)械能和熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)美觀性 (如圖4所示)。

圖4 實(shí)驗(yàn)室模塑成型的過(guò)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(chǎn)品檢驗(yàn)等。通過(guò)機(jī)械方法和熱能干燥方法達(dá)到含水量5%～10%，然后將干燥過(guò)后的尺寸和形狀不準(zhǔn)的紙漿通過(guò)大型切邊機(jī)進(jìn)行修正，使產(chǎn)品內(nèi)外表面平整光滑，并可以根據(jù)不同使用要求壓上圖案和文字 (如圖5所示)。

滅菌處理是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行安全性保障的必要手段?？刹捎盟淼朗匠粞鯕⒕姆椒▽?duì)產(chǎn)品進(jìn)行最終殺菌，也可以用紫外線照射產(chǎn)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(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)后，進(jìn)行收集整理并按使用要求歸類后，從而完成了整個(gè)紙漿模塑板的生產(chǎn)過(guò)程。

圖5 通過(guò)干燥、脫水成型Fig.5 Shaped through dry and dehydration

2 紙漿模塑板在景觀環(huán)境中的應(yīng)用方式

隨著可持續(xù)發(fā)展和人本主義理論在園林景觀建設(shè)中的應(yīng)用，景觀材料以環(huán)保生態(tài)及形式而受到市場(chǎng)的重視。優(yōu)先使用可循環(huán)材料與當(dāng)?shù)乜稍偕牧?，包括石材、植物材料、木材等盡量減少“生態(tài)足跡”和“生命周期耗費(fèi)”，紙漿模塑板正是體現(xiàn)了這點(diǎn)［5－6］。

紙漿模塑板作為新型材料主要在園林景觀中可應(yīng)用到兩個(gè)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(zhì)輕、防火、調(diào)濕、耐磨、防滑、無(wú)污染、腳感舒適等優(yōu)點(diǎn)，但也有些不足，長(zhǎng)時(shí)間處在惡劣情況下，容易腐朽變形、吸水，這需要在工藝過(guò)程中添加防水防油的助劑以便能更好地應(yīng)用到景觀環(huán)境中。例如，應(yīng)用到兒童公園中，因?yàn)榫哂邪踩浴⑸鷳B(tài)性、融合性等優(yōu)勢(shì)，能大范圍的應(yīng)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(huán)境中的一部分，在城市中發(fā)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(jiàn)，或矗立在大廈舊樓之間，或掩映于綠林樹(shù)蔭當(dāng)中，起著點(diǎn)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(yīng)用方式Fig.7 Application forms of adornment sketch

3 紙漿模塑板的應(yīng)用效果分析

每當(dāng)一種新的材料或產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)走向成熟的時(shí)候，就會(huì)給市場(chǎng)帶來(lái)新的生機(jī)，紙漿模塑板非常貼近生活，具有人文關(guān)懷，同時(shí)也開(kāi)創(chuàng)了材料的創(chuàng)新之路。通過(guò)在景觀環(huán)境中的大量實(shí)驗(yàn)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(xiàn)在:

(1)安全性。紙漿模塑板在生產(chǎn)、使用、回收循環(huán)的過(guò)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(diǎn) (如圖8所示)，同時(shí)也在材料加工工藝和能源消耗等方面體現(xiàn)生態(tài)安全。在兒童公園進(jìn)行試驗(yàn)之后，因?yàn)闆](méi)有鋒利的尖角，避免兒童碰撞造成傷害，受到兒童們的喜愛(ài)。

圖8 經(jīng)車碾壓后的效果Fig.8 Effect rolled by the car

(2)價(jià)格低。紙漿模塑板由于材料來(lái)源廣，加工便捷，可實(shí)現(xiàn)批量化、工廠化、定制化生產(chǎn)，可回收，可降解，可循環(huán)利用，大大節(jié)省了經(jīng)濟(jì)上的投入，不僅體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)效益還體現(xiàn)出一定的社會(huì)效益。將紙漿模塑板與現(xiàn)市場(chǎng)產(chǎn)品 (纖維板、實(shí)木制品、木塑材料等)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)相同體積的產(chǎn)品中，紙漿模塑板的價(jià)格最低，且可以在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品改變性能。

(3)可普及性。由于材料的質(zhì)輕、防火、調(diào)濕、耐磨、防滑、無(wú)污染、腳感舒適等特點(diǎn)，紙漿碎解再模壓后無(wú)明顯棱角且表面觸感溫軟，造型簡(jiǎn)單，質(zhì)地細(xì)膩，因此可滿足使用者的最低標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)符合“減少浪費(fèi)、回收利用、循環(huán)利用”的綠色環(huán)保要求，具有很高的社會(huì)價(jià)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(yīng)該是美的規(guī)律的綜合體現(xiàn)，紙漿模塑板在外觀成型設(shè)計(jì)上做到整體造型的點(diǎn)、線、面、體和顏色、質(zhì)地的和諧，同時(shí)體量的分布和空間的安排層次分明。

(5)生態(tài)環(huán)保性。紙漿模塑板可不經(jīng)任何化學(xué)處理，以可持續(xù)發(fā)展為本，以設(shè)計(jì)環(huán)保生態(tài)材料為創(chuàng)新目標(biāo)，達(dá)到其實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。同時(shí)紙漿模塑板的應(yīng)用和推廣符合可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的思路，具有社會(huì)性、經(jīng)濟(jì)型、藝術(shù)性、無(wú)污染、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，必將在保護(hù)自然環(huán)境、改善景觀環(huán)境等方面發(fā)揮重要作用。

4 結(jié)論

紙漿模塑板是一種以紙漿漿料為基本原材料，可以不經(jīng)任何化學(xué)處理成型，也可以按需要添加適當(dāng)?shù)姆浪莱敝鷦┗蛑珓?，使用模具通過(guò)模壓的方式，生產(chǎn)出具有一定造型和裝飾效果的產(chǎn)品。紙漿模塑板在景觀環(huán)境中的應(yīng)用符合綠色發(fā)展理念，順應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，能成功應(yīng)用到景觀設(shè)計(jì)中去。只有積極開(kāi)拓景觀材料研發(fā)方面的新領(lǐng)域，才能夠真正提升我國(guó)在景觀材料的生產(chǎn)和應(yīng)用的層次，真正提升景觀作品的質(zhì)量。我們期待我國(guó)自行研發(fā)的景觀材料能走向世界。

［1］陳靜敏.關(guān)于園林景觀材料研發(fā)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(jī)理及過(guò)程控制的研究［D］.哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2002.

［3］萬(wàn) 輝.紙漿模塑家具的設(shè)計(jì)與研究［D］.哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2011.

［4］劉雙欠，于 伸，易 欣.紙漿模塑室內(nèi)裝飾構(gòu)件應(yīng)用與開(kāi)發(fā)淺析［J］.中國(guó)住宅設(shè)施，2011(7):43 －45.

［5］俞孔堅(jiān)，李迪華.可持續(xù)景觀［J］.城市環(huán)境設(shè)計(jì)，2007(1):7－12.

［6］向紅亮，羅吉榮.紙漿高濃磨盤磨片材質(zhì)的研究制［J］.林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2003，31(4):4 －7.