CN101967767A - 纸浆模塑成型真空挤压低温干燥工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
纸浆模塑成型真空挤压低温干燥工艺及设备，其包括纸浆模塑成型抄坯阶段的真空低温挤压深度脱水，以及在以后热压干燥定型阶段的真空低温挤压干燥定型；其特点是，在纸浆模塑成型抄坯阶段的真空低温挤压深度脱水、可使抄造成型阶段的湿坯在真空抽吸条件及低温挤压环境下脱水，并产生少量低温水蒸气进一步驱除湿坯中及周围的水，即可达成深度脱水之目的，为后成型工艺阶段的干燥定型过程中有效避免在纸模产品上发生黄斑与在成型模体上产生堵孔、以及大大降低了热能消耗创造条件；在以后的热压干燥定型阶段的真空低温挤压干燥定型，可使制品在真空抽吸条件下较低温度环境中热压干燥定型，降低了热能消耗，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及纸浆模塑干燥工艺及设备。
背景技术
以一年生草本植物纤维为主要原料制作而成的纸浆模塑制品，适应了现代社会卫生、方便、快捷、健康的生活需求，以其实用、无毒、废弃后能完全降解、回归自然的特点，有着广阔的发展前途，因而纸浆模塑行业是一种有利于社会经济可持续发展的环保产业。但是纸模塑行业尚是一个新兴的行业，其制品的成型加工技术还有许多亟待完善及提高的地方。
纸模塑行业类似于造纸行业，其成型工艺过程都有配浆、成型脱水与干燥定型几个阶段，但纸模塑生产又区别于造纸，人们又称其为立体造纸。在纸模塑制品的生产过程中，由于成型脱水后的湿坯一般其含水率均在75％～85％之间，在后面的热压干燥定型过程中大量挤压出的液体受热汽化蒸发后，其中的残留物会逐步积聚，并逐次转移在纸模塑制品表面，使之产生黄色污垢与斑点，程度严重时这些残留物还会堵塞模具的第二模体的排气通道而使生产不能连续进行。黄斑及堵孔问题已成为国内纸模塑行业生产过程中普遍存在的现象。有的生产商也曾尝试在热压干燥定型工序之前在抄坯成型阶段同时采取冷挤压的手段来深度脱水，使得在热压干燥定型阶段挤压不出多余的水而彻底解决黄斑及堵孔的顽症，但从实际效果来看还并不理想。因为抄坯成型与冷挤压深度脱水过程中都会在第二模体上覆设一层金属丝网，并且也由于第二模体上气水孔道的存在，以使气与水能根据成型工艺需求移动；但是待冷挤压结束，挤压力一旦释放后，金属丝网内与第二模体气水孔道内的水分会部分回吸进型坯内，该部分水在后一热压定型过程中会重新挤压出来造成上述的黄斑及堵孔问题，并会增加热能消耗。
低碳经济是本世纪人类社会一个新的追求，节能降耗、更是人们社会经济生活中一个永恒的课题。纸浆模塑成型工艺过程中由湿坯到成品，其中有大量的水份要从中析出与蒸发干燥，需要消耗大量的热能，如果不能真正做到节能降耗，纸浆模塑行业即使是一个绿色环保的朝阳行业，但发展前景是不会十分光明的。
发明内容
本发明的目的在于提供纸浆模塑成型真空挤压低温干燥工艺及设备，在降低能耗的前提下，解决黄斑堵孔的问题。
本发明的纸浆模塑成型真空挤压低温干燥工艺，包括纸浆模塑抄坯成型阶段和纸浆模塑热压定型阶段，其特点是，纸浆模塑成型抄坯阶段在真空环境低于140℃模温条件下挤压脱水。
所述的纸浆模塑成型真空挤压低温干燥工艺，其进一步的特点是，纸浆模塑抄坯成型阶段的真空度为-100mmHg～-650mmHg，温度为80℃～140℃，挤压压强为0.2Mpa/CM2～2Mpa/CM2。
所述的纸浆模塑成型真空挤压低温干燥工艺，其进一步的特点是，在纸浆模塑成型热压干燥定型阶段，使型坯在真空抽吸条件下较低温度环境中热压干燥定型，其真空度为-100mmHg～-550mmHg，温度为130℃～170℃，加压的挤压压强为0.3Mpa/CM2～2Mpa/CM2。
本发明的纸浆模塑成型真空挤压低温干燥设备，包括抄坯成型模具和纸浆模塑热压定型模具，其特点是，抄坯成型模具包括第一模体、第二模体和对第一模体进行加热的加热装置，第二模体具有型腔，在第二模体的型腔内壁上开设有可贯通该型腔至真空负压模腔的引流孔，在型腔上敷设有金属丝网层，坯料放置在金属丝网层上。
所述的纸浆模塑成型真空挤压低温干燥设备，其进一步的特点是，纸浆模塑热压定型模具包括第一模体、第二模体和对第一、第二模体进行加热的加热装置，纸浆模塑热压定型中，第二模体具有型腔，在第二模体的型腔内壁上开设有可贯通该型腔至真空负压模腔的引流孔，在型腔上敷设有金属丝网层，坯料放置在金属丝网层上。
在纸浆模塑成型抄坯阶段的真空低温挤压深度脱水、可使抄造成型阶段的湿坯在真空抽吸条件及低温挤压环境下脱水，并产生少量低温水蒸气进一步驱除湿坯中及周围的水，即可达成深度脱水之目的，为后成型工艺阶段的干燥定型过程中有效避免在纸模产品上发生黄斑与在成型模体上产生堵孔、以及大大降低了热能消耗创造条件；在以后的热压干燥定型阶段的真空低温挤压干燥定型，可使制品在真空抽吸条件下较低温度环境中热压干燥定型，降低了热能消耗，提高了生产效率，使制品生产工艺条件处于受控与恒定的状态下，连续稳定的生产状态也能得到保证。
由于在一定的真空条件下可使液体的沸点降低，即温度较低的工况条件下仍可使型坯中的液体蒸发气化，液体(水)蒸发气化体积会澎涨1700多倍，在真空负压引导下移出型坯时还会带走型坯周围(包括成型丝网中的液体)，使抄坯成型阶段的型坯深度脱水成为可能，在后成型工艺阶段的热压干燥定型过程中有效避免在纸模产品上发生黄斑与在成型模体上产生堵孔、以及大大降低了热能消耗创造条件；其热压干燥定型阶段的真空低温挤压干燥定型，可使制品在真空抽吸条件下较低温度环境中热压干燥定型，降低了热能消耗，提高了生产效率。
附图说明
图1是纸浆模塑抄坯成型阶段实施方式示意图；
图2是纸浆模塑热压定型阶段实施方式示意图。
具体实施方式
图1和图2分别示出了纸浆模塑成型的抄坯成型部分与热压干燥定型两部分实施方式的结构示意图。如图1和图2所示，在纸浆模塑成型的抄坯部分与热压干燥定型部分实施示意图中均包括第一模体1和第二模体3。第一模体均设有发热体2，第二模体3设有一型腔11，而在第二模体3的整个型腔11内壁上均开设有可贯通真空负压模腔7的引流孔6。在型腔11上敷设有一层金属丝网层5。图中还示出了覆盖在金属丝网5上部、已抄造成型的型坯4。在图2所示的热压定型部分的第二模体3上还设置有发热体8。
上述附图1的设置有发热体2的第一模体1的温度为80℃～140℃，第一模体1与第二模体3之间挤压力压强为0.2～2Mpa/CM2，第二模体3下部的真空负压模腔7内的真空度为-100mmHg(-0.013Mpa)～-650mmHg(-0.087Mpa)。
上述附图2的设置有发热体2的第一模体1的温度为130℃～170℃，第一模体1与第二模体3之间挤压力压强为0.3～2Mpa/CM2，第二模体3下部的真空负压模腔7内的真空度为-100mmHg(-0.013Mpa)～-550mmHg(-0.073Mpa)。
热压定型阶段的模温之所以要高于抄坯成型阶段的模温，是因为型坯4在热压定型阶段除了要实现热压干燥定型外，在型坯4内赋于制品各种使用功能的有关助剂还需在热压干燥定型中完成交联固化，所以设定此温度；即使如此，该温度值已低于业内一般的设定值。
本实施例的真空挤压低温干燥技术与现有技术的主要不同之处在于如图1所示的低温加热第一模体1与第二模体3之间挤压时，在第二模体3下面的模腔体内设置了一真空负压环境(真空负压模腔7)，使型坯(坯料)4在图2的抄坯部分真空抽吸条件及低温挤压环境下脱水，并产生少量低温水蒸气进一步驱除湿坯中及丝网层5与引流孔6内的水，使汽水在与外面(罗茨真空泵及水环真空泵等)真空源相通的真空负压腔7内的真空负压导引下自引流孔移出模外，即可达成型坯4深度脱水之目的，一般此时的含水率被完全控制在45％以内，为后成型工艺阶段的干燥定型过程中有效避免在纸模产品上发生黄斑与在成型模体上产生堵孔、以及大大降低了热能消耗创造条件；附图2的型坯4在热压干燥定型部分的真空低温挤压干燥定型，可使制品在真空抽吸条件下较低温度环境中热压干燥定型，降低了热能消耗，提高了生产效率。在现有技术中，在抄坯部分第二模体3上敷设的丝网层5上面抄造成型的型坯4一般含水率均在75-85％之间，即使有经冷挤压后的型坯4的含水率、由于丝网层5与引流孔6中蓄留的水会在挤压结束后回吸进型坯4内，故含水率仍会在55％以上；而如简单采用第一模体1加热的方式来挤压脱水，如模温较高，确可达成深度脱水之效果，但其只是让高温模具挤压含水率极高的型坯4，能耗极大，且会使模温难以恢复，使下一工作循环难以实施，而如模温较低，则根本去除不了丝网层5与引流孔6中蓄留的水，从而产生如背景技术中所述的不良后果。
有关资料表明：液体的沸点取决于所处的压力。压力降低，沸点下降，因为气态分子更容易逸出。压力升高，沸点上升，因为分子较难逸出。在地面上，任何物体受到的压强都是一个大气压(标准大气压力为P＝1.0325×105Pa)。从地面往下走，愈往深处走，气压愈大，水的沸点也就愈高；深度平均每增加一公里，水的沸点就提高3℃；当然在相反情况下，水的沸点也会降低，在海拔3658米，标准气压为690毫帕，所以珠穆朗玛峰的峰顶上烧水，只要烧到72℃左右，水就会沸腾了。在海平面，大气压力是1kgf/CM2，20000米处的气压比海平面处的十分之一还小，7000米处的气压约为海平面的一半，即0.5kgf/CM2。一般罗茨真空泵或水环真空泵等纸模塑行业常用于吸浆抄坯与引风排潮及吸持转移制品的真空负压源的极限真空度均可达到-700毫米汞柱(mmHg)，即-0.093Mpa，由此也可以确认在此真空负压条件下，其液体的沸点应是在75℃以下。
采用前述实施例中，在纸浆模塑制品生产过程中，在抄坯阶段，存放在第二模体3的型腔11内配置好的浆液在第二模体3下部真空负压腔7的真空负压抽吸下，将浆液中的液体经丝网层5过滤下沿引流孔6导出模外，其浆液中的纤维物逐步在敷设在第二模体3上面的丝网层5表面成型一型坯4，此时型坯4的含水率在75-85％左右，然后被发热体2加热的第一模体1向第二模体3之丝网层5上方的型坯4挤压。在第一模体1刚接触型坯4时，由于模温较低且为80℃～140℃，不会产生大量蒸气，不会无谓消耗热能，且堆积在丝网层5表面的湿坯4也具透气透水功能，特别是作为编织物的丝网层5本身可以十分容易地横向移动气水，故此时真空负压腔内尚不能真正建立起较高的真空度，所以液体的沸点还不会产生很大变化；只有在第一模体1向下的挤压力真正建立后，上述真空负压腔7内的负压力也相应地会建立起来，型坯4在真空抽吸条件及低温挤压环境下脱水，并产生少量低温水蒸气进一步驱除湿坯中及周围的水，即可达成深度脱水之目的，为后成型工艺阶段的干燥定型过程中有效避免在纸模产品上发生黄斑与在成型模体上产生堵孔、以及大大降低了热能消耗创造条件，使制品生产工艺条件处于受控与恒定的状态下，连续稳定的生产状态也能得到保证。
在纸浆模塑制品生产过程中，在热压干燥定型阶段，由上一抄坯工位移至本位第二模体3型腔11内的型坯4，因经上一抄坯工位深度脱水，在本工位由发热体2加热的第一模体1如附图2所示向下挤压与由发热体8加热的第二模体3下部真空负压腔7的真空负压抽吸下，其型坯4在此工况环境下产生的水蒸气通过丝网层5及引流孔6、途经与真空负压源相通的真空负压腔7排出模外，型坯4在真空抽吸条件下较低温度环境中热压干燥定型，降低了热能消耗，提高了生产效率。
前述实施例可以在纸模塑行业的手动、半自动生产方式的设备上使用，而在自动机上的推广应用其意义更大。
前述实施例中纸模塑模具的加热可采用电加热，也可采用蒸汽加热或导热油加热。
虽然前述说明结合了特定的实施例，但是本领域普通技术人员应该理解本技术并不限于在此描述的实施例，并且可以进行修改和变化而不背离本发明的精神和范围，应该认为说明书的描述是示意性而非限制性的。例上面所述第一模体与第二模体可置换。
Claims (5)
1.纸浆模塑成型真空挤压低温干燥工艺，包括纸浆模塑抄坯成型阶段和纸浆模塑热压定型阶段，其特征在于，纸浆模塑成型抄坯阶段在真空环境低于140℃模温条件下挤压脱水。
2.如权利要求1所述的纸浆模塑成型真空挤压低温干燥工艺，其特征在于，纸浆模塑抄坯成型阶段的真空度为-100mmHg～-650mmHg，温度为80℃～140℃，挤压压强为0.2Mpa/CM2～2Mpa/CM2。
3.如权利要求1所述的纸浆模塑成型真空挤压低温干燥工艺，其特征在于，在纸浆模塑成型热压干燥定型阶段，使型坯在真空抽吸条件下较低温度环境中热压干燥定型，其真空度为-100mmHg～-550mmHg，温度为130℃～170℃，加压的挤压压强为0.3Mpa/CM2～2Mpa/CM2。
4.纸浆模塑成型真空挤压低温干燥设备，包括抄坯成型模具和纸浆模塑热压定型模具，其特征在于，抄坯成型模具包括第一模体、第二模体和对第一模体进行加热的加热装置，第二模体具有型腔，在第二模体的型腔内壁上开设有可贯通该型腔至真空负压模腔的引流孔，在型腔上敷设有金属丝网层，坯料放置在金属丝网层上。
5.如权利要求4所述的纸浆模塑成型真空挤压低温干燥设备，其特征在于，纸浆模塑热压定型模具包括第一模体、第二模体和对第一、第二模体进行加热的加热装置，纸浆模塑热压定型中，第二模体具有型腔，在第二模体的型腔内壁上开设有可贯通该型腔至真空负压模腔的引流孔，在型腔上敷设有金属丝网层，坯料放置在金属丝网层上。
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