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以纸代塑:纸浆模塑
纸浆模塑(俗称纸托)简称PMP,又称“植物纤维模塑”,(但实际上,“植物纤维模塑”的范围比“纸浆模塑”要广)是一种立体造纸技术,以木浆和非木浆为原料,在模塑机上由特殊的模具塑造出一定形状的纸制品,其制作过程包括制浆、吸附成型、干燥定型等工序。
广义上的纸浆模塑是指以使用纸浆、秸秆纤维等原料通过碎浆、注浆(或吸浆、捞浆)、成型、定型(或整形)、切边、挑选、消毒、包装等一系列工序通过模压做成的各类工业包装、餐具、农业包装、面具、装饰墙板等立体产品,属于立体造纸的一种。
狭义上的纸浆模塑是指通过使用黄浆、报纸浆等废纸浆模压做成的工业内衬、蛋托等立体产品。
(1)原料为废纸浆或可再生的甘蔗、竹子、棕桐、芦苇等秸秆纤维,来源广泛且可在自然环境中分解。
(5)产品可以在自然状态下45-90天内完全降解,可家庭堆肥,不产生任何垃圾残留和环境污染。
(1)按照工艺分:分为湿压、干压和干湿压混合工艺。湿压是在成型之后立即转移到定型进行迅速挤压烘干。干压是成型以后经过晾晒或专门的烘干设备进行烘干后再次整形。
(2)按照使用领域分:精品工包(如高档电子机械盒)、普通工包(如蛋托)、食品包装(餐具、蛋糕盘等)、农业包装(花盆、育苗杯等)、医疗包装(尿壶、肾形盘等)、建筑材料(装饰墙板等)、娱乐玩具(面具等)
(3)按照原料分:纸浆制品(黄纸浆、报纸浆等)、甘蔗浆制品、麦草浆制品、竹浆制品、木浆制品、芦苇浆制品、棕榈浆制品、瓜藤浆制品、棉杆浆制品等。
(5)按照原料工艺分:机械浆制品、化机浆制品和化学浆制品(基本上能做成浆板的都是化学浆)
(6)按照使用性能上分:无防产品、单防产品(一般指防水)、双防产品(防水防油)
(7)按照覆膜情况分:不覆膜产品和覆膜产品(膜的材质为PE/PET/CPET/PP/PBAT/PLA等),
(8)按印刷(或染色)分:彩色印刷(可分为单色和多色;还可以分为移印和丝印)和不印刷,印刷墨分为水性墨和工业墨印刷,包含产品整体染色。
2015年在印度召开的世界环境日大会上,联合国达成决议到2025年全球要禁止使用一次性塑料用品。在此号召下,全球包括欧盟、荷兰、印度、日本等多个国家或地区在国家层面立法,要逐步替代一次性塑料用品。2019年6月,欧盟出台《一次性塑料指令》(EU)2019/904明确:“明确逐步禁止使用的塑料产品包括:餐具、盘子、吸管、棉签、饮料搅拌器、气球支撑棒、由聚苯乙烯制成的食品容器和可氧化降解塑料制成的产品等。”2020年4月,美国纽约州颁布《泡沫塑料禁令》。2022年6月,加拿大颁布《一次性塑料禁令》,旨在2030年实现“零塑料进垃圾填埋场、海滩、河流、湿地、森林”。各国的禁塑政策使得作为塑料包装理想替代品的纸浆模塑产品在海外市场大受欢迎。
在“十四五”期间,在“禁塑”目标驱使下,国家进一步明确加强塑料污染治理分阶段的任务目标。国家发展改革委、生态环境部在《关于进一步加强塑料污染治理的意见》中明确提出:到2025年,塑料制品生产、流通、消费和回收处置等环节的管理制度基本建立,多元共治体系基本形成,替代产品开发应用水平进一步提升,重点城市塑料垃圾填埋量大幅降低,塑料污染得到有效控制。各省市也先后发布了加强塑料污染治理的实施方案、实施办法、实施意见等具体文件。国内外“限塑令”“禁塑令”等系列支持政策出台,推动可降解材料快速发展,纸浆模塑产品需求快速扩张,加快了纸浆模塑行业的发展。
纸浆模塑产品是对甘蔗渣等农作物秸秆这一类农业废弃物的有效利用,国家发展改革委发布的《“十四五”循环经济发展规划》明确将秸秆综合利用纳入了循环经济领域的五大重点工程之一的“循环经济关键技术与装备”。“双碳”目标下,农作物秸秆材料因整个生命周期都可减少碳排放的特性,受到了前所未有的关注。
纸浆模塑产品对国家“碳中和”发展目标的具体贡献如下:原料端,各类植物通过光合作用固化了空气中的二氧化碳,秸秆等农业废弃物储存了大量的碳元素,而纸浆模塑产品对农业废弃物的直接利用,相当于减少了空气中的碳;制造端,纸浆模塑产品生产制造时主要为物理变化,生产过程中碳排放量较石化材料化学合成过程大大减少;回收端,纸浆模塑产品经使用后可实现快速自然降解,降解条件简单,降解产生的水和二氧化碳又可被原料相关的农作物通过光合作用固化吸收再次进入循环。同为可降解材料,农作物秸秆等天然植物纤维材料相比PLA等化学合成的降解材料具有降解难度更低、成本更低、效率更高,降解程度更彻底的优势。
农作物秸秆材料是对各类农业废弃物等进行废物再利用,系天然植物纤维材料,降解难度极低,废弃处理时,仅需3个月左右即转变为水和二氧化碳等无毒小分子,重新进入自然循环中维护生态平衡;而PLA等化学合成的降解材料,原料来源于淀粉,成本更高,且现有工艺下合成材料的降解仍存在限制,需要在特定温度湿度下进行堆肥处理,处理后,化学合成材料在微生物的作用下,断裂高分子中的长链,最终分解成为水和二氧化碳,但难以实现完全生物降解。
餐饮外卖市场是全球去塑政策首要针对的领域之一,主要使用纸浆模塑餐饮具替代现有相关塑料及发泡产品。近年来,随着互联网消费习惯渗透至人们生活的各个方面,我国网上外卖市场规模不断增长。首先,外卖场景不断延伸,已由住宅区、办公楼、高校等场景延伸至酒店、医院等;其次,用户年龄段不断拓宽,消费主力一般为公司白领和高校学生等在家不愿或不能做饭的年轻人,但是,随着生活节奏的不断加快和外卖的进一步普及,外卖用户年龄段不断拉宽;最后,低线城市渠道下沉,除三四线及以上城市外,低线城市的外卖用户规模不断扩大。
随着网络电商及外卖服务规模进一步扩大,对纸浆模塑餐饮具的需求将逐渐增长。
根据中国制浆造纸研究院相关数据,我国纸浆模塑行业相关企业分布较为分散,大部分企业规模较小,行业集中度低。在中低端产品领域,普遍存在产品同质化严重的情况,导致中低端市场竞争激烈、利润水平较低;在餐饮具及工业包装等中高端产品领域,少量大型企业拥有高端品牌客户、高精度生产技术、大规模生产能力、从设计到生产供应的全方位服务能力,导致高端市场保持较高的毛利率和利润水平。
随着环保政策的进一步推进,下业消费升级以及新技术、新工艺的推出,行业内的头部企业将凭借其长期积累起来的技术优势、产品优势、客户优势、生产优势等,继续扩大其市场份额,行业规模将更加集中,产业结构将进一步整合,产业资源将更为集中,一批具有自主研发能力、完善管理体系、优质服务理念、代表产业发展方向的企业将脱颖而出。
第一,在原材料选择上,已从过去的废纸、阔叶木浆为主过渡到蔗渣浆、竹浆材料等;
第二,在配方上,随着各项助剂配方的研发,纸浆模塑产品高性能化技术克服了纸制品固有的不防水、不防油、低强度、易掉屑等缺陷,产品一步步迭代更新成强度更好的高强度产品、耐蒸汽的高阻隔产品;此外,随着美国部分州、欧盟部分国家对全氟烷基和多氟烷基物质(PFAS)在食品包装领域使用禁限规定的逐步升级,领先的纸浆模塑企业逐步根据客户需求开发、生产及销售更环保的无氟产品等;
第三,制造工艺上,随着生产技术的发展以及一体成型机、机械手、自动切边机的运用,行业摆脱了原先粗放式的生产,结合覆膜、涂层、印刷、烫金等配套工艺,逐步迈向精细化、智能化生产。
这些新材料、新配方和先进制造工艺的采用有效地提高了纸浆模塑企业的产品质量及市场竞争力,将成为近几年纸浆模塑企业技术进步的重要方向。