（机械制造及其自动化专业论文）生物质全降解餐饮具模具结构分析及优化.pdf

d i s s e r t a t i o ns u b m i t t e df o rt h ea p p l i c a t i o no f m a s t e r sd e g r e eo fe n g i n e e r i n g s t r u c t u r a la n a l y s i sa n do p t i m i z a t i o no fb i o d e g r a d a b l e d i s h w a r em o u l d c a n d i d a t e ：l uh a i n i n g s p e c i a l t y ： m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g s u p e r v i s o r ： j i ax i u j i e a s s o c i a t ep r o l e s s o r a p r i l ，2 9 t h2 0 1 0 一 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 日期：盘幺：巫：矽 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：锄聊签名磁劣客日期：啦歹 目录 目录 摘要1 r a b s t r a ( 玎。v h 第1 章绪论1 1 1 课题研究背景1 1 2 国内外研究现状6 1 2 1 国外研究现状6 1 2 2 国内研究现状6 1 2 3 存在的主要问题8 1 3 课题研究目的及意义9 1 3 1 课题的提出及来源9 1 3 2 课题目的和意义9 1 4 课题的主要研究内容及结构体系1 0 1 4 1 研究内容10 1 4 2 论文组织结构1 0 1 5 本章小结1 1 第2 章成型模具设计1 3 2 1 生物质产品的成型过程1 3 2 2 模具工作原理1 3 2 3 成型模具关键技术设计1 4 2 4 模具材料的选择18 2 5 本章小结1 9 第3 章成型模具结构静力学分析。2 l 3 1 有限元分析方法概述2 1 3 1 1 有限元分析实施步骤2 l 3 1 2 有限元分析特点2 4 3 1 3a n s y s 简介2 5 3 1 4a n s y s 分析过程2 6 3 2 成型模具实体建模2 8 3 2 1 有限元建模的方法2 8 3 2 2 成型模具的三维模型建立2 8 3 3 成型模具结构静力学分析2 9 3 3 1 静力学分析基础知识2 9 3 3 2 载荷的具体计算3 0 3 3 3 上模板有限元仿真过程3 0 3 3 4 下模板有限元仿真过程3 2 3 4 本章小结3 5 第4 章成型模具热分析3 7 4 1 热分析基础3 7 山东大学硕士学位论文 4 1 1 热传递方式3 7 4 1 2 热分析的分类3 8 4 2 成型模具热分析3 9 4 2 1 载荷的具体计算4 0 4 2 2 成型模具上模板热分析过程4 1 4 2 3 成型模具下模板热分析过程4 3 4 3 本章小结4 5 第5 章成型模具热一力耦合分析4 7 5 1 热应力4 7 5 2 耦合分析基础4 7 5 2 1 耦合场分析4 7 5 2 2 耦合场分析的方法4 8 5 3 成型模具热一力耦合分析51 5 3 1 成型模具上模热一力耦合分析5 1 5 3 2 成型模具下模热一力耦合分析5 3 5 4 本章小结5 5 第6 章成型模具结构优化。5 7 6 1 优化方案的确定5 7 6 2 成型模具优化5 8 6 2 1 改变加热面积5 8 6 2 2 改变结构6 1 6 2 3 两种方法的比较6 2 6 3 本章小结6 2 第7 章结论与展望6 3 7 1 结论6 3 7 2 工作展望6 4 参考文献6 5 j 目c 谢6 9 攻读学位期间发表的学术论文及参加的科研项目。7 l c o n t e n t c o n t e n t a b s t r a c t v 摘要v i i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1t h er e s e a r c hb a c k g r o u n d l 1 2r e s e a r c hs t a t u sa th o m ea n da b r o a d 6 1 2 1f o r e i g nr e s e a r c hs t a t u s 6 1 2 2d o m e s t i cr e s e a r c hs t a t u s 6 1 2 3t h em a j o rp r o b l e m s 8 1 3t h er e s e a r c hp u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo f t h ep r o j e c t 9 1 3 1t h ep u t t i n gf o r w a r da n dt h es o u r c eo f t h ep r o j e c t 9 1 ：；2t h ep u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo ft h ep r o j e c t 9 1 4t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n ds t r u c t u r es y s t e mo ft h ep r o j e c t 10 1 4 1r e s e a r c hc o n t e n t s 1 ( ) 1 4 2t h eo r g a n i z a t i o n a ls t r u c t u r eo ft h i sp a p e r 1 ( ) 1 5c o n c l u s i o n s 11 c h a p t e r2d e s i g no ft h em o u l d l ：i 2 1f o r m i n gp r o c e s so fb i o m a s sp r o d u c t s ：_ 13 2 2t h ew o r k i n gp r i n c i p l eo f t h em o u l d 1 3 2 3t h ek e yt e c h n o l o g yd e s i g no ft h em o u l d 14 2 4t h es e l e c t i o no ft h em o u l dm a t e d a l l8 2 ! ；c o n c l u s i o n s 19 - c h a p t e r 3s t r u t t u r es t a t i ca n a i y s i s 。ft h em 。u i d ：；1r e v i e wo nf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sm e t h o d 2 1 3 1 1i m p l e m e n t a t i o ns t e p so f t h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i s 2 1 3 1 2f i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sf e a t u r e s ：! z l 3 1 3a n s y si n t r o d u c t i o n 2 5 3 1 4a n s y sa n a l y s i sp r o c e d u r e 2 6 3 2s o l i dm o d e l i n go ft h em o u l d ：1 8 3 2 1f i n i t ee l e m e n tm o d e l i n gm e t h o d 2 8 3 2 2t h r e ed i m e n s i o n a lm o d e lb u i l d i n go ft h em o u l d 2 9 3 3s t r u c t u r es t a t i ca n a l y s i so f t h em o u l d ：1 9 3 3 1b a s i ck n o w l e d g eo fs t a t i ca n a l y s i s 2 9 3 3 2p r a c t i c a lc a l c u l a t i o no f t h el o a d 3 0 3 3 3f i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o no fu p p e rp l a t e 31 3 3 4f i n i t ee l e m e n ts i m u l a t i o no fl o w e rp l a t e 3 3 ：；4c o n c l u s i o n s ：；5 c h a p t e r4t h e r m a la n a l y s i so ft h em o u l d 3 7 4 1b a s i ck n o w l e d g eo f t h e r m a la n a l y s i s ：；7 4 1 1w a y so fh e a tt r a n s f e r 3 7 4 1 2c l a s s i f i c a t i o no f t h e r m a la n a l y s i s 3 8 4 2t h e r m a la n a l y s i so ft h em o u l d ：；9 4 2 1p r a c t i c a lc a l c u l a t i o no ft h el o a d 4 0 山东人学硕十学位论文 4 2 2t h e r m a la n a l y s i sp r o c e s so f u p p e rp l a t e 4 1 4 2 3t h e r m a la n a l y s i sp r o c e s so fl o w e rp l a t e 4 3 4 3c o n c l u s i o n s 4 5 c h a p t e r5t h e r m o m e c h a n i c a la n a l y s i so f t h em o u l d 4 7 5 1t h e r m a ls t r e s s 4 7 5 2b a s i ck n o w l e d g eo fc o u p l i n ga n a l y s i s 4 7 5 2 1c o u p l e df i e l d sa n a l y s i s 4 7 5 2 2c o u p l e df i e l d sa n a l y s i sm e t h o d 4 8 5 3t h e r m o m e c h a n i c a la n a l y s i so f t h em o u l d 51 5 3 1t h e r m o m e c h a n i c a la n a l y s i so f u p p e rp l a t e 5 1 5 3 2t h e l f n o m e c h a n i c a la n a l y s i so f l o w e rp l a t e 5 3 5 4c o n c l u s i o n s ， c h a p t e r 6s t r u c t u r a lo p t i m i z a t i o no ft h em o u l d 5 7 6 1d e c i s i o no nt h eo p t i m a ls c h e m e s 5 7 6 2o p t i m i z a t i o no ft h em o u l d 5 8 6 2 1c h a n g i n gt h eh e a t i n ga r e a 5 8 6 2 2c h a n g i n gt h es t r u c t u r e 6 1 6 2 3c o m p a r i s o no ft h et w om e t h o d s 6 2 6 3c o n c l u s i o n s 6 2 c h a p t e r7c o n c l u s i o na n dp r o s p e c t 6 3 7 1c o n c l u s i o n 6 3 7 2p r o s p e c t 6 4 r e f e r e n c e s 6 5 a c k n o w l e d g m e n t s 6 9 i v 摘要 摘要 生物质全降解一次性餐饮具是当今世界餐饮包装制品的最好替代者，它的使 用可以有效控制或消除当今世界日趋严重的“白色污染问题。成型模具是生物 质全降解一次性餐饮具生产线成型工序中必需的功能单元，是整个生产线最为关 键的设备之一，其性能、设计、功能直接决定着产品的质量、合格率等一系列重 要指标，关系到整条生产线的稳定性、可靠性。目前，生物质全降解一次性餐饮 具成型模具存在着排汽时间长、模具定位不准确和粘模现象严重等主要问题。 本文经过深入研究，设计了一种基于自动脱模技术的新型模具装置。本装置 的设计主要包括自动脱模设计、放射状全置汽线设计、隐式汽线设计和楔型自动 定位设计等内容。新型模具装置的运用使产品的合格率从4 0 提高到现在的9 8 ， 生产能力比原来提高了3 倍多，具有良好的经济效益和推广价值。 本文结合生物质全降解材料成型原理和特点，采用有限元分析的方法，对新 型成型模具的实际工作状况进行模拟仿真分析。采用三维建模软件建立成型模具 分析模型，并将分析模型导入到有限元分析软件进行分析。首先，分析了新型成 型模具在实际工作过程中的力学性能，包括应力、应变情况。其次，分析了成型 模具在工作过程中的热场分布情况。再次，在静力分析和热场分析的基础上，对 新型成型模具进行了热一力耦合分析。最后，在耦合分析的基础上，以成型模具工 作面温度差最小为目标，通过改变加热板有效加热面积和加热板结构的方式，采 用迭代法进行对新型成型模具进行优化。 本文的研究成果将为新型成型模具的设计和进一步优化提供理论基础，使其 更好的满足生物质全降解材料的成型要求，提高产品质量，促进大规模工业化生 产。 关键词：模具：热分析；耦合分析；优化 v v i 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t a tp r e s e n t ，t h ef u l lb i o d e g r a d a b l ea n ds i n g l e - u s ed i s h w a r e a l et h eb e s ts u b s t i t u t e f o rt h o s em a d eo fp a c k a g i n gm a t e r i a l si n t h ew o r l d ，a n dw i d e s p r e a da p p l l c a t l o no f w h i c hc a nc o n t r 0 1 o re l i m i n a t e t h ei n c r e a s i n g l y s e r i o u sw h i ep o l l u i 仰p m b l e m e 行e c t i v e l yi nt h ew o r l d t h em o u l di s t h ee s s e n t i a lf u n c t i o n a lu n i ti nt h ef o r n l i n g p r o c e s so ft h ep r o d u c t i o nl i n et op r o d u c e t h ef u l lb i o d e g r a d a b l ea l l ds i n g l e u s ed l s h w a r e ， a n di ti so n eo ft h em o s ti m p o r t a n tc o m p o n e n t s i nt h ep r o d u c t l o ns y s t e m in e p e r f o r m a n c e ，d e s i g na n df u n c t i o no ft h e m o l dc a nd e t e r m i n eas e r i e s o fl m p o i r t 纽t i n d i c a t o r s ，s u c ha sq u a l i t ya n dq u a l i f i e dr a t eo fp r o d u c t s ，w h i c h d e t e r m i n e st h es t a b i l i t y a n dr e l i a b i l i t yo ft h ew h o l ep r o d u c t i o n l i n e t h em a j o rp r o b l e m s s u c ha l s1 0 n g s t e 锄e x h a u s t e dt i m e ，i n e x a c tl o c a t i o n ，s e v e r ed i es t i c k i n g e t c e x i s ti nt h ed e v e l o p m e n t t h ef u l lb i o d e g r a d a b l ea n ds i n g l e - u s ed i s h w a r em o u l dn 吣 n e wm o l de q u i p m e n tb a s e do na u t o m a t i ce j e c t i o nt e c h n o l o g y i sd e s i g n e d 撇r 觚h e rs t u d y 1 1 1 ed e s i g i lo ft h ee q u i p m e n ti sm a i n l yc o m p o s e do fa u t o m 纰1 ce j e c t i o n d e s i g n r a d i a ls t e 锄l i n ed e s i g n ，i m p l i c i ts t e a m l i n ed e s i g n ，w e d g e da u t o m a t l cl o c a t l o n d e s i g na n ds oo n ，t h eu s e o fw h i c hi m p r o v e st h eq u a l i f i e dr a t eo fp r o d u c t sf r o m4 0 t 0 9 8 a n di n c r e a s e st h ep r o d u c t i o nc a p a c i t y b ym o r et h a nt h r e et i m e s , w i t hg o o d e c o n o m i cb e n e f i ta n ds p r e a dv a l u e c o m b i n e d 诵t ht h em o l d i n gp r i n c i p l e sa n df e a t u r e so f f u l lb i o d e g r a d a b l em a t e n a l s ， a c t u a lw o r k i n gc o n d i t i o n so ft h en e w m o u l da l es i m u l a t e da n da n a l y z e du s m g 姗t e e l e m e n t 粕a l y s i sm e t h o di nt h i sp a p e r a n a l y t i c a lm o d e l o ft h em o u l di sb u i l tw i t h t h r e e d i m e n s i o n a lm o d e l i n gs o f t w a r e ，a n di t i si m p o r t e di n t of i n i t ee l e m e n t 锄a l y s l s s o 脚a r et o b ea n a l y z e d f i b t l y m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f t h en e wt y p eo fm o u l dm 陀a 1 w o r kp r o c e s si n c l u d i n g s t r e s sa n ds t r a i n a l ea n a l y z e d s e c o n d l gt h e 册a l t i e l d d i s t 衲u t i o no ft h en e wt y p e o fm o u l di n w o r kp r o c e s si sa n a l y z e d t h i r d l y , t h e r n l o m e c h a n i c a la n a l y s i so f t h en e wm o u l di sc a r r i e do u tb a s e do nt h es t a t i c 鲫a l y s l s 锄dt h e r n l a lf i e l da n a l y s i s f i n a l l y ，b a s e do n t h ec o u p l i n ga n a l y s i s ，t a k i n gt h em l n l m u m t e m p e r a t u r ed i f f e r e n c e o fw o r k i n gs u r f a c ea so b j e c t i v e ，t h en e wm o u l d 1 so p t i m i z e d u s i n gt h ei t e r a t i v em e t h o dt h r o u g hc h a n g i n ge f f e c t i v e h e a t i n ga l e aa n d 枷c t u r eo l h e a t i n gp l a t e s v i i 【11【liil【iililiiiilliiiiili 山东大学硕士学位论文 t h er e s e a r c hr e s u l t so ft h i sp a p e rw i l lp r o v i d et h e o r e t i c a l l yb a s i sf o rd e s i g na n d f u r t h e ro p t i m i z a t i o no fn e wm o u l d ，w h i c hc a nb e u e rm e e tt h em o l d i n gd e m a n d so ft h e f u l lb i o d e g r a d a b l em a t e r i a l s ，i m p r o v et h eq u a l i t yo fp r o d u c t sa n dp r o m o t el a r g e - s c a l e i n d u s t r i a l i z e dp r o d u c t i o n k e y w o r d s ：m o u l d ；t h e r m a la n a l y s i s ；c o u p l i n ga n a l y s i s ；o p t i m i z a t i o n v l i i 第1 章绪论 1 1 课题研究背景 第1 章绪论 随着社会节奏的加快，一次性餐饮具越来越多的应用到人们的日常生活。现 阶段市场上可见的一次性餐饮具的成分主要是塑料。塑料作为一种新材料，具有 质轻、坚实耐用、易加工、性能良好、价格低廉等优点，其用途已经渗透到国民 经济的各个部门和人们生活的各个方面l l 】。然而塑料在给人们生活带来便利的同 时，也给人类赖以生存的自然环境造成了严重影响，引发“白色污染”1 2 ，3 j 。所谓 的“白色污染”是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各类 生活塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于随意乱丢乱扔，难以降解处理， 以致造成环境严重污染的现象。 大量使用非降解包装材料带来了严重的后果，其废弃后造成的“白色污染 对环境产生了严重的污染。尤其是塑料类“白色垃圾”质量轻，收集困难，回收 利用价值低、成本高，并且难以降解，在自然状态下可存在2 0 0 年以上【4 l 。目前消 除“白色垃圾”大量采用焚烧的方法，但在焚烧过程中会产生包括二氧化硫在内 的多种有毒有害气体，对大气造成二次污染：掩埋虽然可以暂时处理“白色垃圾”， 但随着时间的延长，塑料制品中的有毒物质就会分解，渗入地下，造成严重的土 壤污染和水污染；其生产过程中使用的氟利昂类发泡剂，还会严重破坏大气臭氧 层，造成温室效应【5 7 】。大量发泡塑料制品的制作原料是聚苯乙烯，所用的发泡剂 是氟里昂，它里面还含有二恶英及其它一些有毒物质。最新的调查显示市场上大 部分一次性餐具含有工业碳酸钙，工业石蜡超标百倍，当温度超过6 5 以上时， 一些毒素和二氧化硫就会析出并渗入食品中，对人的肝脏、肾脏、生殖系统、中 枢神经系统造成损害，甚至可能致癌，被称为最易被人忽视的隐形毒药。作为生 活垃圾的废塑料制品和遗留在土壤中的废塑料地膜散落在田野或填埋进入土壤 后，会影响土壤透气性、阻碍水分流动和作物根系发育，影响土壤内的物、热的 传递和微生物生长，影响农作物吸收养分和水分，导致农作物减产。据调查，每 亩地若含残膜3 9 千克，就可使玉米减产1 l 2 3 ，小麦减产9 1 6 。塑料的 山东大学硕士学位论文 碎屑混入土壤中，长期不能降解，会破坏土壤的团粒结构，使毛细管体系紊乱， 导致深层土质劣化，上百年不能恢复，进而破坏地球生态平衡，最终威胁到人类 生存【2 ，8 1 。 在所有塑料制品中，与人们的生活及生命健康息息相关的当属餐具。然而目 前一次性餐饮具使用的材料大部分仍为一次性发泡塑料。一次性泡沫塑料餐具是 由石油中提取的聚苯乙烯加上发泡剂加热发泡而成的。当今世界食品行业广泛使 用的一种可回收的便利餐具1 9 8 5 年从国外引入我国。聚苯乙烯泡沫塑料餐具分为 p s 模塑餐具、p s p 吸塑餐具和高档复合吸塑餐具( 聚苯乙烯发泡片材和彩印b o p s 薄膜复合) 3 种【9 】。1 9 9 9 年我国作为一次性泡沫塑料餐具原料的聚苯乙烯片材生产 线就已有1 7 0 多条，餐具销售量达到1 6 0 亿只。2 0 0 5 年，全国有聚苯乙烯片材生 产线达2 0 0 条以上【l0 1 。目前餐具年销售量达到2 8 0 亿只以上( 含餐盒、面碗、杯 盘) 。全国每年快餐盒用量为1 2 0 亿只，其中各种环保餐盒年销量仅为3 4 亿只， 占一次性快餐盒生产销售使用量的2 8 3 3 i ；p s 发泡餐盒为8 6 亿只，占一次性 快餐盒生产销售使用量的7 1 6 7 。聚苯乙烯餐盒在市场上的平均占有率达7 0 以 上【1 2 ，13 1 。可见，一次性泡沫塑料餐具在一次性餐具市场上仍占有较大的比重。图 1 1 为2 0 0 2 年世界各国作为包装材料的一次性餐饮具的需求量。 图1 12 0 0 2 年各国一次性餐饮具需求量 目前我国广泛使用的一次性塑料制品大都由石油提炼而来，而石油属不可再 生资源，据估计，以当前的开采能力计算全球的石油资源仅仅还能开采4 0 余年。 我国的石油进口量位列美国之后，是世界上的第二大石油进口国，随着油价的持 续上涨和国际环境的紧张，石油将成为制约我国经济发展的一个瓶颈。 以全降解材料制品代替一次性塑料制品，能够降低大规模消费品对石化产品 2 ， 第1 苹绪论 的依赖性，是一个节省能源的必经之路，它会对我们幽家的资源利用，进而整个 经济的发展都会起到良好的推进作用，具有重要的国家战略意义。 市场上还有很大比例的纸制一次性餐饮具。虽然纸制品属可降解材料，但纸 制一次性餐饮具需要消耗大量的木材，将对我国本来就贫乏的森林资源造成巨大 的威胁。据报道，日本每年从我国的东北进口大量的纸制一次性餐饮具和木制一 次性筷子，使用后进行回收利用，制造高质量的打印机纸出口我国，既保护了本 国的森林资源，又取得了巨大的经济利益，这是要引起我们高度重视的。除此之 外，造纸工业排放大量的污水，污染了我们的河流，破坏了我们的居住和生态环 境。国家多次禁止造纸工业的不达标排放，关停了一大批小造纸厂，所以全降解 包装材料代替纸制包装材料势在必行。 全降解材料制品由植物纤维、纯天然淀粉制备而成，其淀粉主要来源于玉米， 其植物纤维主要来源于农作物秸秆、花生壳、蔗渣和竹粉。我们国家玉米的产量 高，库存量大，国家数次颁布深加工产业政策，鼓励和提倡对陈化粮食的深加工。 全降解材料的发展是缓解陈化粮库存压力的一个有效途径，特别是在粮食原产地 开办乡镇企业，引进全降解材料成套生产线，将丰富农产品利用途径，提高农产 品的附加值，增加农民的收入，为我国“三农”问题的解决提出一个很好的思路【1 4 】。 农作物秸秆和花生壳是很好的全降解材料原料，据有关资料报道，我国年产可利 用的农作物秸秆达6 亿多吨，年产花生壳3 0 0 0 多万吨。以往多以焚烧为主，既浪 费资源，又污染了环境。利用农作物秸秆和花生壳作全降解材料原料两全其美， 既使废弃物资源化，又保护了环境，是既经济又实惠的可持续发展的循环经济。 在我国的南方地区，分布着大量的竹林，其所在地区大部分经济欠发达，发展竹 粉加工业，将是促进地区经济发展，缓解就业压力，提高人民生活水平的一个重 要途径。我们国家的制糖工业十分发达，每年糖厂都会产生数亿吨的蔗渣，这些 蔗渣废料的处理较为麻烦，处理成本较高，堆放在环境中造成一种视觉污染，而 蔗渣正是全降解材料的一种重要原料，因此发展全降解材料是使蔗渣变废为宝的 有效途径。 为了解决“白色污染”问题，各国政府投入了大量的人力物力，但是收效甚 微。问题的根本在于一次性餐饮具产品中使用了非降解的塑料材料而引起的。为 了从根本上解决“白色污染”问题，必须采用可降解材料来替代目前的不可降解 山东大学硕士学位论文 材料。目前幽内外已经有多种可降解一次性餐饮具产品推出：淀粉类、舣降解塑 料类、纸浆模塑类、植物纤维淀粉类等【1 5 ，1 6 】。其中，植物纤维淀粉类餐具是以植 物纤维( 稻草纤维、秸秆纤维、蔗渣纤维) 和淀粉为主料，其他添加剂为辅料， 经过热压成型、喷涂防水防油胶、杀菌包装等工艺生产出的绿色环保产品。该绿 色产品具有原料可再生、环境污染小、生产成本低等优点，是塑料产品的最佳替 代品【1 7 d9 1 。世界各国尤其是发达国家已经明确禁止使用一次性非降解材料，制定 了相关的法律法规，明确提出了用可降解材料替代目前的非降解材料。表1 1 列 举了一些国内外关于降解材料产品的政策法规。 表1 1 国内外相关的政策法规一览表 我们国家早在九十年代初就决心下大力气治理“白色污染”，九十年代末又对 各行各业提出了“绿色环保”的要求，进入新世纪，我们国家将发展循环经济提 高到一个战略高度上，并将可持续发展作为我们国家的一项基本国策，可见政府 4 第1 苹绪论 的决心和重1 1 1 l l 程度。我幽“十一血”规划中明确提出要全面贯彻落实科学发展观， 建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济，加大环境保护力度，将 经济重点从增长过渡到稳定，改变了长期以来只注重加快经济增长的政策，转而 支持改善社会服务和限制范围越来越广泛的环境破坏。国家的重视、政策的支持， 使得环保和可持续制造产业的发展出现了一个大好的环境。但是目前我国的全降 解材料生产厂家少，产业化程度低，许多关键技术没有得到很好的解决。同时也 应看到，在产业引导、资金支持上，我们与国外还有很大差距，限制了产业的发 展。全降解材料产业有着巨大的经济和社会效益，必将成为下一步我国扶持的重 点产业，开展全降解材料制备技术和大型生产成套装备的研究开发势在必行。因 此我国一些城市也已做出规定禁止使用非降解的一次性快餐盒，如图1 2 所示。 图1 2 我国禁止使用非降解材料餐盒城市分布图 生物质全降解一次性餐饮具是当今世界餐饮包装制品的最好替代者，它的使 用可以有效控制或消除当今世界日趋严重的“白色污染 问题。生物质全降解材 料与塑料材料相比具有以下优点： ( 1 ) 有效防止一次性发泡塑料餐具对人们健康造成的危害； ( 2 ) 极大缓解“白色污染”对环境造成的危害： ( 3 ) 有效地减少了对石油等非可再生资源的消耗： 山东大学硕士学位论文 ( 4 ) 生物质材料是可再生、易获得的，能一定程度上缓解资源紧张问题。 1 2 国内外研究现状 1 2 i 国外研究现状 西方发达国家对可降解材料的研究较早，相关的生产设备研发也取得了一定 的成果。如德国w a l t e r 公司研发了两种型号的淀粉快餐具生产设备，即 b i o m a t 3 2 型及b i o m a t 6 0 型。这两种型号的设备可配有3 2 个及6 4 个模具烘烤 夹具架( b a c k z a n g e n r a h m e n ) ，配以不同的可互换的餐具模具可以生