赵博文;于丽丽;李晖;费本华
【摘 要】Systematically introduced the application of traditional bamboo packaging materials, reprocessed bamboo packaging materials, and new bamboo composite packaging materials in the packaging field, discussed and analyzed the future development trend of bamboo packaging materials and the opportunities and challenges they face, in order to provide a reference for the promotion and use of bamboo packaging materials and healthy development.%系统地介绍了传统竹质包装材料、再加工型竹质包装材料、新型竹质复合包装材料在包装领域的应用研究现状, 讨论并分析了竹质包装材料今后的发展趋势及面临的机遇与挑战, 以期为竹质包装材料的推广使用及健康发展提供借鉴.
【期刊名称】《林产工业》
【年(卷),期】2019(046)001
【总页数】4页(P3-6)
【关键词】竹质包装;再加工;竹质复合
【作 者】赵博文;于丽丽;李晖;费本华
【作者单位】天津科技大学,天津 300222;天津科技大学,天津 300222;国际竹藤中心,北京 100102;湖北林业科学研究院,武汉 430075;国际竹藤中心,北京 100102
【正文语种】中 文
【中图分类】TB484
作为世界竹材重要的发源地和传播地，中国竹材资源丰富，不仅竹林面积广阔，竹子种类丰富，而且竹材产量巨大，享有“竹子王国”的美誉[1-2]。自2009年哥本哈根气候大会的成功举办以来，“低碳”一词席卷全球，人们对于绿、环保的要求越来越高。在众多的天然材料中，竹子具有独特的优势，如成本低、密度低、强度高及可生物降解性，且生长周期短（2～3年），还具有天然抗菌的能力[3-4]。竹质材料也因其优良的性能，被广泛应用于建筑、家具、包装等多个领域[5-6]。在包装材料领域，塑料制品长期占据主流地位，由于对塑料制品的监管力度不到位，导致资源浪费和环境污染问题愈发严重。包装产品的耗材 较多，过度包装的现象屡见不鲜，而这些包装材料的可重复利用率极低，要进行废物再利用更是难上加难，这些问题将包装行业推向了风口浪尖。竹质包装作为一种既传统又新颖的包装手段，极具特，其自身所具有的特点，既能够很好地满足“方便储运、促进销售、保护产品”包装材料最重要的要求，又可重复利用，减少资源浪费，在提倡低碳环保的大趋势下，竹质材料在包装领域的应用将具有广阔的前景。
1 竹质包装的优势
由于竹质包装的上述特点，作为一种传统的包装手段，即使是放在今天，它也有其独特的优势。
1.1 文化底蕴深厚
“竹”字，是我国较早的象形文字，是中国文字的造字来源之一，竹字头作为偏旁部首的衍生字，像“篮”、“篓”、“箪”、“筒”等字，正一一对应了古人所使用的器具，也验证了早期人们对于竹材的使用情况[7]。
1.2 装饰效果好
竹质材料可以通过雕刻、绘画、涂印等加工手法，将中国元素表现得淋漓尽致[8]。可以根据被包装物品的不同，采用不同的表现手法，以贴切的表现方式充分体现产品自身的价值，并提高其文化价值，达到言有尽而意无穷的效果。因此，竹质包装不仅仅只是一种包装材料，更赋予了被包装物品深刻的文化内涵。
1.3 力学性能优良
作为包装材料，保护产品是其最基本的功能，而保护性能主要取决于材料的力学性能。竹材力学性能优异，不仅韧性高，强度大，而且在相同密度下，竹材的弯曲挠度要比木材大[9-10]，拉伸强度可达到普通钢材的一半，与铝合金的强度相当；因竹子的密度小，单位质量的竹材要比一些金属材料的力学强度大[11]，这些都表明竹材是一种优良的包装材料。
1.4 绿环保
对包装材料的生命周期进行评估，即LCA（Life Cycle Assessment），可以此来评价包装材料的环境性能[12]。它是指包装材料从生产到废弃后的整个过程，对人和环境的影响结果。竹子的生长周期短，若只取其茎，不破坏其根，它还会再生，既节约了土地资源，又
获得了可利用的材料，在生产时，不会消耗大量的资源，也不会产生大量的二氧化碳，在废弃以后，还可以通过自身的能量转化，实现竹材的剩余价值，例如，通过燃烧的方法，竹材可以作为养料或者供暖、供能的物质[13]。LCA评估体系的结果表明，竹材是一种绿环保的可再生资源。
2 传统竹质包装材料
2.1 竹筒的形式
竹筒，是利用竹子天然的中空结构作为包装容器，是最古老的形式之一。过去人们利用这种结构来盛放水、酒以及食物。现在的包装也不乏使用这种形式，主要应用在茶叶、酒包装中，竹子自身的清香，自然的调与被包装产品相得益彰。云南地区还有吃竹筒饭的习惯，将香米和水装入竹筒中，用叶子将竹筒口塞住后放入火里烤，等到竹筒表面被烧焦时，就可以食用了，做好的竹筒饭有着特殊的香气，别具一番风味[14]。
2.2 竹条或竹编的形式
这种形式运用广泛、可塑性强。竹材经过处理，变成一定规格的条状薄竹片，再经过编织，
竹材本身的韧性被充分地发挥了出来，形成了多种形式的竹制包装。在著名的茶马古道上，藏茶的包装就用到了这种形式，藏茶的运输基本是靠人背，将藏茶做成茶砖装入长条形的竹篾包中，这种体积小、质量轻、工艺简单的包装就成了不二选择，不但保护了藏茶，还考虑到了方便储运这一基本功能[15]。
在竹条的编织工艺中，融合了人们的审美观和实践，赋予了竹条适当的美感。在现代包装中，竹条对灯具的包装是一个成功的例子。随着人们的审美水平不断提高，灯已不只是满足生活的需要，也要能满足人们对于美的追求，灯具加上竹条的衬托，散发出古朴、典雅的文化气息，同时提高了灯具的抗压强度和防护效果，既美观又实用，表现了现代人对生活品质的向往[16]。但是，灯具有发生火灾的安全隐患，所以有必要对包装灯具的竹条进行阻燃处理，将火灾的危险降到最低。对于传统竹质包装来说，市面上的竹制包装，形式比较局限，而且对竹材的利用较为单一。包装的设计若能跳出传统的局限，顺应时代潮流，设计出新颖的竹制包装，比如竹灯的设计，必能打开竹质包装的市场。
3 再加工型竹质包装材料
3.1 竹质包装盒
竹质包装盒，为圆形或方形的形状，与传统的中国竹文化形象相结合，与天然竹柄相匹配，形成了集绿包装思想与中国传统文化于一体的箱体设计。这种竹制包装盒应用广泛，可作为漂亮的礼品包装，并且这一包装功能用完以后，还可以用于其他用途，比如用作常规的包装容器、精致的礼品盒和精美的装饰品，实现了包装的二次利用，延长了包装盒的使用寿命，其最大的特点就是粘合剂的使用量较小，既环保又节能。通过这种方式，唤起人们保护环境的意识，增强人与自然和谐发展。
3.2 竹质托盘
我国的木材资源日益匮乏，木板的供需矛盾也日益突出，发展竹制板材可以很好地缓解这种供需压力。竹质板材有着高强度、高韧性的特点，耐磨性和防腐、防虫效果显著。在运输包装行业，托盘的使用可以大大降低物流成本和效率，托盘总量是衡量一个国家现代物流技术水平的指标[17]。长期以来，托盘材料主要以木质为主。在“以竹代木”的大背景下，大力推进竹木复合托盘的生产和使用，从而取代木质托盘以及泛滥的聚苯乙烯托盘，不仅符合中国国情，而且有利于保护木质资源，减少对环境的压力。可以预见，未来随着设备的改进和加工工艺的进步，竹木托盘会逐渐渗透到运输行业的各个领域。
3.3 竹纤维发泡材料
以竹纤维为原料制成的发泡型缓冲包装材料有两个方面的意义：一是可以一定程度上缓解环境的压力；另一方面可以提高竹材的利用效率，开发竹材利用新方向。这种发泡材料的制作原理与常用的发泡聚乙烯（EPE）的原理类似，首先将竹纤维帚化，发泡剂分解气体使其膨胀，在其他助剂的作用下，形成许多气室，经干燥处理后，材料具有一定的缓冲性能[18]。Liu[19-22]等制备了竹纤维缓冲包装材料，并测试了材料的缓冲性能，结果表明，与发泡聚苯乙烯（EPS）和发泡聚乙烯（EPE）相比，在高度为450 mm、应力为2.8～5.4 kPa的区域内，产品的峰值加速度值低于EPE和EPS，其表明竹纤维发泡材料更适合用于脆值低的小型电子和精密设备的包装。竹粉、竹浆的缓冲发泡材料性能对比表明，由竹浆制得的发泡材料性能较好，用NaOH溶液处理可显著改善系统的相容性。
这类缓冲材料与泡沫塑料相比，竹纤维缓冲材料的刚度较差，只适合质量和脆值较小的产品包装。在今后的研究中，应努力提高这种缓冲材料的缓冲性能，使其能够承受较大的冲击力。
4 新型竹质复合包装材料
4.1 竹塑复合材料
竹塑复合材料的使用开拓了竹材作为包装材料的新思路。竹塑复合材料降低了成本，提高了使用性能，受到人们的广泛关注，传统的竹塑复合材料常使用聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等石油基塑料[23]。Delgadoa[24]等采用了聚乙烯接枝马来酸酐（PE-g-MA）和甘油改性的低密度聚乙烯（LDPE）/竹粉（BF）做成了竹塑复合薄膜，这种膜由于甘油和竹纤维的存在，表面润湿性较大，拥有良好的抗氧化性和抗菌活性。
4.2 竹纤维/可降解复合材料
目前，石油基塑料应用广泛，已渗透到各行各业，但其生物降解难的问题也对环境造成了不小的压力，所以，为了防止环境污染，需要寻新思路，以可生物降解材料代替石油基塑料，来减少环境的压力。其中聚乳酸（PLA）引起了学术界和商业界的广泛关注[25]，在现有的生物聚合物中，PLA是唯一一种年产量超过140 000t的天然资源聚合物。聚合物科学家在过去的十年中广泛研究了天然纤维增强PLA基复合材料，以便与不可再生的石油基产品进行竞争[26]，但是这种材料的显著缺点是抗冲击强度低、热稳定性较差，容易受热变形及强亲水性，限制了其在包装领域的广泛应用。许多研究表明，在引入竹纤维增强PL
A后，可以极大地改善复合材料的冲击性能，甚至可以产生不能从其他复合材料中获得的新性能[27]。Rawi[28-29]等采用了竹纤维分别与PP、PLA复合，得出结论是这两种竹纤维复合材料的性能增强。与纯PLA相比，复合材料的抗冲击强度和热稳定性大大提高，并且竹/PLA复合材料的性能提升比竹/PP复合材料的提升更为明显。实验还验证了纯PLA与竹纤维/PLA复合材料的生物降解情况，结果表明，控制堆肥条件的生物降解半衰期证实了纯PLA是一种快速降解材料。竹纤维/PLA复合材料的半衰期（46 d）比原始PLA（25 d）的半衰期更长。而在真实堆肥条件下的样品，原始PLA（866 d）的生物降解半衰期比竹纤维/PLA复合材料（770 d）长，充分展示了这种复合材料的包装潜力。
4.3 竹/纤维素复合材料
探索生物质基材料取代常规石油基材料是近几十年来的一个趋势，除了探索了改性可降解塑料的使用性能，还探讨了纯生物质材料的适用情况。Song[30]等成功制备了一种在纤维素存在下的竹材生物质薄膜，证实了竹子和纤维素之间存在强烈的相互作用，这有利于形成均匀的混合薄膜结构。特别是竹子的存在可以改善混合薄膜的表面疏水性、耐水性和热稳定性，与通常的商业包装薄膜相比，其具有优异的氧气阻隔性。
5 竹质包装的发展前景和展望
竹质包装材料纹理素雅美观、力学性能优异、低碳环保，是可生物降解材料，作为木材的重要替代材料，在包装材料领域发展空间巨大，但其性能在许多方面仍需要进一步完善，可以说，在今后的发展中，竹质包装材料机遇与挑战并存。
首先，在运输包装行业，竹木复合托盘的发展潜力较大，有助于缓解当前我国木材资源短缺和环境污染的问题，随着竹木复合托盘的制作工艺和设备的完善，这类托盘的应用会越来越广泛, 定会成为行业内的新星。其次，竹纤维和可降解塑料的发展越来越完善，天然纤维用于增强可降解塑料的例子越来越多，为寻环保材料开创了新的思路。再次，竹材优异的装饰性和力学性能，与室内包装的发展要求相契合，根据不同的需要，对竹材做出相应的改性，有助于最大限度地发挥竹材的功能。
竹材自身的性能不仅带来了在材料领域的机遇，随之而来的也有其自身的发展局限，其中空的结构，且各向异性明显，容易造成开裂和壁裂；内含淀粉、糖、蛋白质等多种营养物质，容易造成霉腐菌的滋生，这些对于竹材的加工、利用和保存带来了不小的麻烦，但这也是竹材研究者的一个机遇，面对这样的情况，更应该冷静分析存在的问题，利用科学手
段，把竹材弊端降到最低，充分发挥竹材的优势。
参考文献
【相关文献】
[1]周中玺, 杜春贵, 魏金光, 等.竹质材料阻燃研究概况与展望[J].浙江林业科技, 2016, 36(6):71-77.
[2]李岚.中国竹藤品牌集的组建及展望[J].世界竹藤通讯, 2018, 16(5):1-4.
