CN105369695A - 一种纸模塑抄坯深度脱水的工艺方法及模具结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纸模塑抄坯脱水工艺。所要解决的技术问题是针对现有纸模塑抄坯技术，特别是现有冷挤压抄坯技术的不足，提出一种纸模塑抄坯深度脱水工艺方法及模具结构，能进一步达到深度脱水的目的，降低能耗并解决黄斑堵孔的问题。其特征在于：在纸浆模塑抄坯成型阶段，吸模下模即抄坯模经真空吸滤形成湿坯，此后吸模上模下行形成上下模合模，吸模上下模之间强烈挤压、并同时作上吹气下抽吸做湿坯深度脱水。通过本发明可以提高生产效率、降低生产成本，热能消耗可大大降低，制品质量可得到提高，特别是“黄斑堵孔”现象应会几无可能。

Description

一种纸模塑抄坯深度脱水的工艺方法及模具结构

技术领域

本发明涉及纸模塑抄坯技术，具体涉及纸模塑抄坯脱水工艺。

技术背景

以一年生草本植物纤维为主要原料制作而成的纸模塑制品，适应了现代社会的卫生、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，有着广阔的发展前景，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，在国内、国际上都有着巨大的消费需求与广阔的增长空间。我国的纸模塑行业起步于上世纪八十年代，还是一个新兴的行业，在工艺、结构、模具、材料等方面还有很多很大的成长空间。节能降耗应是本世纪永恒的课题。纸模塑生产如何能降低能源的单耗，对纸模塑生产企业来说无论是企业经济效益还是社会效益都将是巨大的、意义深远的。

就目前的纸模塑生产的工艺流程，在辅助生产系统配制好的成浆浆液经抄坯成型工位的真空吸滤形成的湿坯，一般的此湿坯的含水率均为75％左右，有的甚至高达85％。此时按一般的成型工艺流程直接在此后的热压定型工位的热压定型交联固化过程中，其加热方式无论是电加热、蒸气加热，或是导热油加热，其吸收并消耗的热量十分大。以生产一只25克重的餐盒为例，生产成型的抄坯的湿坯总重量会在115克左右，则其中水的净重会在90克左右；经查得每克水的汽化潜热在2600～2700焦耳之间，如果此115克湿坯是完全依靠吸收热量后汽化蒸发达到干燥并完成热压定型交联固化，则吸收消耗总热量达299000焦耳(299KJ)；如一次成型8只餐盒，则光热压定型工位不考虑机械等其他能量消耗、即会吸收消耗高达2392000焦耳(2392KJ)，可见生产过程的能量消耗巨大。

一般来说，一度电(1kw.h)可将1.2公斤水在常压下加热并完全汽化。(1KW.H＝3600KJ)，不考虑热功当量转换中的效率损失，8只餐盒在热压定型工位的吸收消耗的能量接近0.66度电；以每度电0.6元估算，折算电价后每只餐盒能耗成本分摊近0.04元。

湿坯较高的含水率进入热压定型工位热压定型交联固化过程中，不仅仅是能源消耗大、成型周期长、生产效率低、经济效益差的问题，较多的液水在配浆制浆过程中，根据制品的最终防水防油湿强的要求被添加入了较多的防水剂、湿强剂与防油剂等，再加上制品的原材料中本身带有一些粉尘杂质，在制品生产每一次热压定型中被挤压出来的液水及杂质在制品周围、成型丝网中、模具结构气孔中蒸发干燥后，总会留下一些固体残留物，此固体残留物在连续生产过程中不断会被积聚，最终成为“黄斑，堵孔”等纸模塑行业的“痼疾顽症”，后患不断。

本发明人早在2000年向国家知识产权局申请了名称为《纸浆模塑制品的成型工艺》的发明专利，并获得正式授权，专利号为ZL00111638。该专利公开了一种工艺方法，纸浆经真空吸模成型工位，真空吸附成湿坯，在真空抽吸脱水的同时，湿坯在真空吸模机的上下模中进行冷挤压，使湿坯深度脱水成型坯，原本期望按上述工艺抄造的湿坯经冷挤压脱水后可在此后热压定型工位的热压定型交联固化过程中不会再有液水被压出，就应再无“黄斑，堵孔”等后顾之忧了。但实际证明，其冷挤压后的湿坯确实含水率大大降低，由原先的75～85％下降到60～65％，效果明显，能量消耗也有较大下降，但“黄斑，堵孔”尚末根绝；原因是在冷挤压过程中确实被挤压出了大量的液水，但因纸模塑成型工艺的特殊要求，抄坯下模体上必需要有大量的气孔设置，并且上面还需敷覆一层金属丝网(纸模塑生产若无此丝网则难以抄坯成形)；在挤压脱水时气孔内及金属丝网中会存留一部份液水，此部份液水一旦在冷挤压结束并释放挤压力后，原本受挤压体积压缩的型坯会产生“回弹”，在型坯回弹时会将抄坯模气孔内及金属丝网中还存留一部份液水“回吸”进型坯内，并在此后的热压定型过程中受压后再次溢出，再次成为“黄斑，堵孔”的“祸根”，只是程度不同罢了。

查有关资料可知，造纸过程中也有个冷轧辊挤压脱水的工艺过程，一般经冷轧辊挤压脱水后的“纸坯”含水率在35～40％左右，如果纸模塑生产因工艺模具结构的关系、丝网及气孔存在、型坯不可能达到上述脱水程度，但应可使深度脱水的型坯含水率控制在45～50％；仍以上述餐盒制品重25克为例，如果能将含水率由此前冷挤压的62％降低到48％，每只型坯还可多脱水17克。如以一台成型机日产二万只餐盒计，每天可多脱水34万克(340公斤)；虽然这部份液水在原先的热压定型工位并非完全被吸收热量后转化成蒸气，有小部份是被挤压出来后抽吸出生产工作系统，但其液水的大部份确实会无谓地增加能量消耗，降低生产效率，特别是会造成黄斑堵孔，使纸模塑生产无法正常、连续、高效地进行，需要经常浪费时间去清理模具、捅孔、排障。

发明内容

针对上述技术问题，本发明所要解决的技术问题是针对现有纸模塑抄坯技术、特别是现有冷挤压抄坯技术的不足，提出一种纸模塑抄坯深度脱水模具结构及工艺方法，能进一步达到深度脱水的目的，降低能耗并解决黄斑堵孔的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种纸模塑抄坯深度脱水的工艺方法，其特征在于：在纸浆模塑抄坯成型阶段，吸模下模即抄坯模经真空吸滤形成湿坯，此后吸模上模下行形成上下模合模，吸模上下模之间强烈挤压并同时作上吹气下抽吸做湿坯深度脱水。

进一步的，吸模上下模在对湿坯作强烈挤压的同时，吸模上模在向下高压吹气，吸模下模作真空抽吸，其吸模下模抽吸的真空负压为-0.004Mpa～-0.07Mpa。

进一步的，吸模上下模的挤压压强为0.5Mpa～1.2Mpa。

进一步的，抄造成湿坯之后的吸模上下模之间上吹气下吸气同时强烈挤压深度脱水时间为2秒～5秒。

进一步的，抄造成湿坯之后的吸模上下模之间上吹气的空气压力为0.3Mpa～0.8Mpa。

一种纸模塑抄坯深度脱水的模具结构，其特征在于：此模具由吸模上模与吸模下模构成；吸模上模是由吸模上模体与吸模上模座板组合而成，在吸模上下模组合成的腔体内有承受吸模上下模强烈挤压力的支撑结构，吸模上模体上布设有若干吸模上模体气孔，在吸模上模座板的中间开设有吸模上模气流总通道；吸模下模是由吸模下模体与吸模下模座组合而成，吸模下模体上布设有若干与吸模上模体气孔位置确保完全错位的吸模下模体气孔，在吸模下模体上敷覆有金属的吸模下模丝网，吸模下模丝网被吸模丝网压边圈固定在吸模下模体上面，在吸模下模座的中间设有吸模下模气流总通道。

进一步的，吸模上模体气孔的直径为1mm～1.6mm。

进一步的，吸模下模体气孔的直径为2～3mm。

优选的，所述吸模上模体气孔位置均位于与其相邻的几个吸模下模体气孔之间的中间部位。

本发明的有益效果：

本发明专利采取的技术方案包括了纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水的工艺，以及一种“冷挤吹”深度脱水的模具结构。

上述所述及的纸模塑抄坯的“冷挤吹”深度脱水的工艺及模具是一个整体，工艺的体现需要本模具结构技术的支持，而本“冷挤吹”的模具结构应由“冷挤吹”深度脱水的工艺做保障，缺一不可。而“冷挤吹”的模具结构的最关键点是上下模的气孔应确保错位，最佳位置为吸模上模体气孔位置均应位于与其相邻的几个吸模下模体气孔之间的中间部位。此结构可保证在上下模挤压并上模吹气下模抽吸时，上模体向下高压吹气流由吸模上模体气孔吹透型坯的纤维组织后、再吹流过金属丝网层，由于“确保错位”的模具结构要求，此时高压气流再向前就碰到的下模体的障碍了，只能向四周发散开，并在向四周发散横向流动过程中，将此金属丝网层内的液水向前推进移动；吸模上模体气孔向下吹透过来的气流在正负压力共同作用下均将此金属丝网内的液水向吸模下模体气孔处推进并移动，最终被推送入吸模下模体气孔内，并进入吸模下模体的气腔内后离开吸模下模体，被真空负压源带走，在此过程中必然也会将吸模下模体气孔内的液水带走。因为此时金属丝网内与吸模下模体气孔中的液水上吹下吸正负压共同作用下均被气流带走，在此后“冷挤吹”结束卸荷动作完成后，原被强烈挤压下体积压缩的型坯回弹时不应再有液水被吸进，则在后一热压定型交联固化时既挤压不出液水，内中杂质与固体物不会被残留，热压定型时间也会可缩短，生产效率亦可提高，热能消耗可大大降低，制品质量可得到提高，特别是“黄斑堵孔”现象应会几无可能。

纸模塑制品生产，根据制品最终使用要求而所需按比例添加入的体现防水防油湿强等功能要求的助剂价格较高，特别是如防油剂，一般每吨会高达20万元左右。纸模塑生产配制浆液的白水是循环使用的，按比例配制好的成浆液经真空吸滤后回流辅助生产系统的白水，其中还存留有较高比例的助剂，如果我们采取措施让此部份白水尽量多地在抄坯过程中通过“冷挤吹”深度脱水的方式分离出来，则应可节约并降低了生产成本，包括水的节约与助剂的减少消耗，经济效益是明显的。

附图说明

图1：本发明的纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水模具的结构示意图

图中：

1：吸模上模；2：吸模上模座板；3：吸模上模体；4：吸模上模体气孔；

5：吸模上模气流总通道；6：吸模下模丝网；7：吸模丝网压边圈；

8：吸模下模；9：吸模下模体；10：吸模下模体气孔；11：吸模下模座；

12：吸模下模气流总通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的结构和工作原理作进一步详细说明。

此纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水工艺的模具是由吸模上模1与吸模下模8构成；吸模上模1是由吸模上模体3与吸模上模座板2组合而成，在吸模上模和吸模下模组合成的腔体内有承载上下模强烈挤压力的支撑结构，吸模上模体3上布设有若干吸模上模体气孔4，此气孔的直径一般是直径在1～1.6mm之间，本实施例中取值为1.5mm。在吸模上模座板2的中间设有吸模上模气流总通道5；吸模下模8是由吸模下模体9与吸模下模座11组合而成，吸模下模体9上布设有若干与吸模上模体气孔4位置完全确保错位的吸模下模体气孔10，此气孔的直径一般在2～3mm之间，本实施例中取值为2mm。在吸模下模体9上敷覆有金属的吸模下模丝网6，吸模下模丝网6被吸模丝网压边圈7固定在吸模下模体9上面，在吸模下模座11的中间设有吸模下模气流总通道12。

纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水工艺，其实质是上下抄坯模强烈挤压此前己抄造好的湿坯同时，上模向下高压吹气，下模真空抽吸，其真空负压为-0.004Mpa～-0.07Mpa。本实施例中取值为-0.05Mpa。

纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水工艺，是吸模工位首先完成抄坯、并在吸模上模与吸模下模合模后作强烈挤压的同时，上模向下高压吹气，下模真空抽吸，其上下模的挤压压强为0.5Mpa～1.2Mpa。本实施例中取值为1Mpa。

纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水工艺，是在此前抄造成湿坯之后的上下模之间上吹气下吸气、同时强烈挤压深度脱水的时间为2秒～5秒。

纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水工艺，是在吸模上模作上吹气动作时的上吹气空气压力为0.3～0.8Mpa。本实施例中取值为0.55Mpa。

在此再要作一个补充说明是：在吸模下模体9上敷覆有金属的吸模下模丝网6的根本原因是：有了此一层金属丝网后，在吸模下模体9上没有气孔的区域的液水在抄坯过程中仍可在型坯的底下、在吸模下模体9的上面敷覆的金属的吸模下模丝网6内横向移动，使抄坯进程能继续进行并完成。纸模塑生产如没有此吸模下模丝网层的存在是难以抄造成坯的，但如有液水残留在金属丝网层内则会在型坯回弹时将残留液水“回吸”进型坯内。本发明的纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水的工艺中的2秒～5秒的上模吹气下模抽吸的时间内应会有较多的高压气流透过型坯，进入吸模下模丝网层内后，在上吹下吸正负压共同作用下四面分散向吸模下模体气孔推移；此时如我们假设一次成型12只型坯，每只型坯的吸模下模丝网的展开面积为320cm²，如丝网丝径为0.20mm，丝网自然厚度为0.40mm，则每只型坯下面丝网层内容留液水的总空间估算为320×0.02＝6.4cm²，即每只型坯下面丝网层内容留液水约为6.4克，一次成型12只型坯的液水总量约为76.8克。但在2秒～5秒的上模吹气下模抽吸的时间段内，应会有数倍、数十倍的压缩气流会通过，会将此部份液水驱赶干净，不再留下后患。因此，吸模上模体气孔4应与吸模下模体气孔10完全“确保错位”，以不致留下死角、遗留隐患。

纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水的工艺的模具的上下模气孔的位置完全应确保错位，是指吸模上模体气孔4位置均应位于与其相邻的几个吸模下模体气孔10之间的中间部位。本“确保错位”的要求很重要，同时也十分容易实现；模具在实际制作过程中，在上下模的型腔部份均己制作完毕，然后可先钻加工吸模下模体的气孔，并试模(抄坯后湿坯的厚度及均匀度是否符合要求)后再对气孔的实际位置作调整；此后可根据吸模下模体上气孔的实际位置对应在吸模上模体上，并最后在各中间位置钻加工吸模上模体的气孔以确保完全错位。

综上所述，我们可以认为：纸模塑生产的抄坯过程中一般均会在抄坯模上敷覆一层金属丝网以使抄造型坯能顺利进行，但有此存留液水空间丝网层的存在，会对型坯的冷挤压深度脱水过程造成很大困难；而吸模上模体如不设气孔，没有上下气流的流动、单纯依靠吸模下抽吸是无法将丝网层间的液水转移出来的；现设置了吸模上模体气孔，但如不能保证吸模上模体气孔与吸模下模体气孔完全“确保错位”，则在上吹下吸过程中的气流在丝网层中横向移动时仍会存在可能的“死角”，仍无法做到完全的深度脱水。特别是本发明在关于模具加工中的相关提议，对如何做到“确保错位”提出了简单可行的方法与措施，为本发明的实施可行性提供了更进一步的可靠保证。

本纸模塑抄坯“冷挤吹”深度脱水工艺及模具的专利技术可应用于纸模塑行业的全自动或半自动生产方式。

本发明记载的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制。本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种纸模塑抄坯深度脱水的工艺方法，其特征在于：在纸浆模塑抄坯成型阶段，吸模下模即抄坯模经真空吸滤形成湿坯，此后吸模上模下行形成上下模合模，吸模上下模之间强烈挤压、并同时作上吹气下抽吸做湿坯深度脱水。

2.按照权利要求1所述的一种纸模塑抄坯深度脱水的工艺方法，其特征在于：吸模上下模在对湿坯作强烈挤压的同时，吸模上模在向下高压吹气，吸模下模作真空抽吸，其吸模下模抽吸的真空负压为-0.004Mpa～-0.07Mpa。

3.按照权利要求1所述的一种纸模塑抄坯深度脱水的工艺方法，其特征在于：吸模上下模的挤压压强为0.5Mpa～1.2Mpa。

4.按照权利要求3所述的一种纸模塑抄坯深度脱水的工艺方法，其特征在于：抄造成湿坯之后的吸模上下模之间上吹气下吸气、同时强烈挤压深度脱水时间为2秒～5秒。

5.按照权利要求1或2所述的一种纸模塑抄坯深度脱水的工艺方法，其特征在于：抄造成湿坯之后的吸模上下模之间上吹气的空气压力为0.3Mpa～0.8Mpa。

6.一种纸模塑抄坯深度脱水的模具结构，其特征在于：此模具由吸模上模与吸模下模构成；吸模上模是由吸模上模体与吸模上模座板组合而成，在吸模上下模组合成的腔体内有承受吸模上下模强烈挤压力的支撑结构，吸模上模体上布设有若干吸模上模体气孔，在吸模上模座板的中间开设有吸模上模气流总通道；吸模下模是由吸模下模体与吸模下模座组合而成，吸模下模体上布设有若干与吸模上模体气孔位置确保完全错位的吸模下模体气孔，在吸模下模体上敷覆有金属的吸模下模丝网，吸模下模丝网被吸模丝网压边圈固定在吸模下模体上面，在吸模下模座的中间设有吸模下模气流总通道。

7.按照权利要求6所述的一种纸模塑抄坯深度脱水的模具结构，其特征在于：吸模上模体气孔的直径为1mm～1.6mm。

8.按照权利要求6所述的一种纸模塑抄坯深度脱水的模具结构，其特征在于：吸模下模体气孔的直径为2～3mm。

9.按照权利要求6所述一种纸模塑抄坯深度脱水的模具结构，其特征在于：所述吸模上模体气孔位置均位于与其相邻的几个吸模下模体气孔之间的中间部位。