CN105696425A - 湿纸塑成型方法及其纸塑成品 - Google Patents
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Abstract
本发明披露一种湿纸塑成型方法及由所述方法制备的纸塑成品,用于将纸浆材体成型为一干燥化的纸塑成品,所述方法包括:至少一捞浆步骤、一第一预压步骤、一第二预压步骤、一热压成型步骤与一裁切步骤,由第一下模具在浆槽中捞集纸浆材体形成湿胚,并与第一上模具加压合模进行第一预压步骤,续由第二上模具与第二下模具加压合模进行第二预压步骤,再由第三上下模具进行热压成型步骤,本方法通过二次预压步骤来增加湿胚干燥程度,缩短纸塑成品干燥成型所耗费的时间,以及所述纸塑成品具有内外表面两面光滑的特性且内外表面皆具有一大于或等于3Bekk秒光滑度的表面平滑度值。
Description
技术领域
本发明涉及一种湿纸塑成型技术,特别是有关一种用于加速湿纸胚体的干燥成型效率以缩短湿纸塑工艺时间的湿纸塑成型方法及其纸塑成品。
背景技术
纸浆模塑品(或称纸塑制品)是以纸浆纤维为主要原料,利用成型模具将纸浆纤维热压塑型而得,可分成干纸塑成型及湿纸塑成型两种技术。纸塑制品可制成商品的包装容器或包装容器内部隔离商品的包装材或隔离材,逐渐取代传统用于产品内包装或外包装上保护、防震的海棉或发泡体。因此,目前市场上的电子产品所使用的包装容器与隔层材料逐渐以纸塑制品取代传统发泡塑料的材质。
用来制造纸塑品的现有湿纸塑成型工艺主要包括一捞浆步骤与一热压步骤,其中所述捞浆步骤是通过一对上下模具组件中的下模具将纸浆材体(包含纸浆纤维及各类添加物)由纸浆浆槽中捞取出以形成一层的湿纸胚体,接着所述热压步骤为对置放在所述模具组件间的湿纸胚体经由所述模具组件之间加热及加压合模一段时间后,直到所述模具组件间的湿纸胚体的湿度降低到所需的湿度/干度后即得到一纸浆半成品。接者后续以人工方式操作另一整形机来裁切所述纸浆半成品中多余的毛边部分以完成纸塑成品。
然而,因为上述现有湿纸塑品工艺仅通过一热压步骤来降低纸浆中所含湿度。在模具完成纸浆的捞浆步骤后,下模具中的湿纸胚体含有高比例的水分(占整体重量的50%以上),这使得在后续的成型步骤上会耗费大量时间在去除纸浆中的水分,如以热压步骤去除所述湿纸胚体所含水分的过程大概需耗费160秒以上的时间才能得到每一纸浆半成品/成品。这对于大量生产的纸塑成品来说,在量产工艺上是相当费时的,使纸塑成品的产能效率不彰。并且,若为求快速去除湿纸胚体中的水分而增加模具组件间热压的力道与温度,可能会导致纸浆半成品无法承受模具组件间的一次性合模压力与加热温度上升的速度过快而导致纸浆半成品结构发生破裂,造成良率下降、难以符合经济效益。
因此,缩短湿纸塑品工艺中热压步骤的时间,并维持纸浆半成品/成品的完整性,实为目前迫切所需。
发明内容
为解决上述现有湿纸塑成型工艺中热压步骤过于耗时而拉长整体工艺时间以致量产速度过慢且生产良率过低的问题,本发明的一主要目的在于提供一种湿纸塑成型方法,用于将纸浆材体自动化成型为一干燥化的纸塑成品。
本发明的另一目的在于提供一种湿纸塑成型方法,用以提升湿纸胚体的干燥成型速率,进而加快纸塑成品的量产速度,其中利用第一组上下模具进行捞浆步骤以获得湿纸胚体及对所述湿纸胚体进行第一预压步骤,即先将所述湿纸胚体中一定量水分排出以形成一第一半成品,使所述第一半成品的纸浆纤维密实,接着利用第二组上下模具对所述第一半成品进行第二预压步骤以形成一第二半成品,以在热压步骤之前进一步将第二半成品中所含水分排出,避免热压过程中含水量高的半成品急速加热加压产生半成品碎裂的情形,再由第三组上下模具进行热压步骤加热同时相互压合以将剩余水分排出,达到快速干燥的功效,缩短纸浆干燥所耗费的时间,故可以有效提升效率增加产量。
为达成上述发明目的,本发明提供一种湿纸塑成型方法,用于将纸浆材体制作成一干燥化的纸塑成品,包括:至少一捞浆步骤,包括利用一第一下模具在一浆槽中捞集所述纸浆材体,进而在所述第一下模具上方形成一由所述纸浆材体构成的湿胚;一第一预压步骤,包括将一第一上模具与所述第一下模具相互压合以进行加压合模,并排放所述湿胚所含的部份水气及/或水份以形成为一第一半成品;一第二预压步骤,包括利用一第二上模具与一第二下模具相互压合以对所述第一半成品进行加压合模,并排放所述第一半成品所含的部份水气及/或水份,进而形成一第二半成品;一热压成型步骤,包括将一第三上模具与一第三下模具加热并相互压合以对所述第二半成品进行热压成型,并排放所述第二半成品所含的部份水气及/或水份,进而形成一第三半成品;以及一裁切步骤,裁切所述第三半成品以形成所述纸塑成品。
在本发明一实施例,在所述第一预压步骤中,所述第一上模具与所述第一下模具间形成一第一间距,所述第一间距为1厘米-5厘米之间。
在本发明一实施例,在所述第二预压步骤中,所述第二上模具与所述第二下模具间形成一第二间距,所述第二间距为1.2厘米。
在本发明一实施例,在所述热压成型步骤中,所述第三上模具与所述第三下模具间形成一第三间距,所述第三间距为小于或等于1.2厘米。
在本发明一实施例,在所述第一预压步骤中,还包括一加热程序,使所述第一上模具与所述第一下模具对所述湿胚进行加热。
在本发明一实施例,在所述第二预压步骤中,还包括一加热程序,使所述第二上模具与所述第二下模具对所述第一半成品进行加热。
在本发明一实施例,所述第一下模具自所述浆槽捞集所述纸浆材体,所述第一下模具停留在所述浆槽进行捞集纸浆材体的时间为3.5秒,所述第一上模具与所述第一下模具相互轻微压合持续的时间约为3秒。
在本发明一实施例,所述第一上模具、所述第一下模具、所述第二上模具、所述第二下模具以及所述第三上模具、所述第三下模具分别具有至少一通孔,所述至少一通孔分别贯穿所述第一上模具、所述第一下模具、所述第二上模具、所述第二下模具以及所述第三上模具、所述第三下模具,用以分别排放由所述纸浆材体、所述湿胚、所述第一半成品、所述第二半成品与所述第三半成品所含的水气及/或水份。
在本发明一实施例,所述第一上模具、所述第二上模具与所述第三上模具分别还包括至少一真空吸附装置,所述真空吸附装置分别与所述至少一通孔液态连通,用以经由所述至少一通孔分别吸取所述水气及/或水份。
在本发明一实施例,在所述至少一捞浆步骤中,所述第一上模具与所述第一下模具由铝构成,且所述第一下模具具有一第一内表面,第一内表面上设有一第一编网,用以将所述纸浆材体收集在所述第一编网上以形成所述湿胚。
在本发明一实施例,在所述第二预压步骤中,所述第一编网为一双层网状结构,包括一第一内编网与一第一外编网,第一外边网的目数大于第一内编网的目数,用以使湿胚可以被留置在所述第一编网上,同时在所述真空吸附装置经由所述至少一通孔吸附多余水蒸气时,可避免湿胚一并被吸附进入所述至少一通孔造成通孔阻塞。
在本发明一实施例,所述第二上模具与所述第二下模具由铝构成,所述第二上模具具有一凸起部,所述凸起部设有一上编网,且所述第二下模具具有一凹槽,所述凹槽顶端边缘设有一下编网,其中所述下编网为一双层网状结构,用以避免第二半成品在脱模时黏附在所述第二上下模具,且在所述第二上模具与所述第二下模具对所述第一半成品进行加压合模之前,所述第一半成品是放置在所述上编网和所述下编网之间。
在本发明一实施例,所述热压成型步骤中,所述第三上模具与所述第三下模具由铝构成,所述第三上模具具有一凸起部,所述凸起部设有一上编网,且所述第三下模具具有一凹槽,所述凹槽顶端边缘设有一下编网,且在所述第三上模具与所述第三下模具对所述第二半成品进行加压合模之前,所述第二半成品放置在所述上编网和所述下编网之间。
在本发明一实施例,所述第二下模具是选自由烧结铜粒、不锈钢和镍合金所构成的多孔性金属材料,且所述第二上模具由铝构成。
在本发明一实施例,所述第二下模具为铜烧结模具,由多个铜粒烧结制成,各铜粒具有约2μm-20μm的直径,此实施例中不需要上述第二下编网,避免第二下编网受热烙印在内表层或外表层上产生的网状痕迹。
为达成上述目的,本发明另提供一种多任务站自动化机台,用于自动化执行如前所述的湿纸塑成型方法,所述多任务站自动化机台包括一捞浆工站、一预压工站、一热压成型工站、一裁切工站与至少一驱动装置,其中所述捞浆工站用于执行所述捞浆步骤及所述第一预压步骤。
在本发明一实施例中,所述多任务站自动化机台还包括一翻转捞浆装置,设于所述第一下模具,包括一驱动组件与至少一翻转轴,所述翻转轴穿设于所述第一下模具,使驱动组件驱动翻转轴转动180度,并带动所述第一下模具以旋转180度的方式转动。
在本发明一实施例中,所述多任务站自动化机台还包括一抽吸组件,设于所述第一下模具,在所述第一下模具旋转180度后致动,使所述第一下模具自所述浆槽中吸附所述纸浆材体以在所述第一下模具上形成所述湿胚。
为达成上述目的,本发明提供一种适用于执行上述湿纸塑成型方法的多任务站自动化机台及翻转捞浆装置,所述多任务站自动化机台用于将浆体自动化成型为一干燥化的纸塑成品,至少包括一机体;设有一浆槽、一第一上模具与一第一下模具,所述第一下模具型成一捞浆面,所述翻转捞浆装置设于所述第一下模具,包括:一翻转架体,包括一翻转轴与一驱动组件,且所述第一下模具设于所述翻转架体上,带动所述第一下模具以旋转180度的方式转动,使第一下模具的捞浆面朝上呈一捞浆状态或捞浆面朝下呈一吸浆状态;一组升降组件,分别设于所述浆槽相对两侧的浆槽壁,所述翻转轴装设于所述升降组件,使所述升降组件带动所述翻转架体共同沉入与移出浆槽内的纸浆材体;以及一抽吸组件,与所述翻转架体连接,所述升降组件带动所述翻转架体沉入浆槽内的浆体且所述第一下模具的捞浆面朝下呈吸浆状态时,所述抽吸组件吸附纸浆材体在所述第一下模具的捞浆面。
此外,为达成上述目的,本发明提供一种纸塑成品,由上述的湿纸塑成型方法所制得,其中所述纸塑成品具有一第一表面以及一第二表面,并且所述第一表面与所述第二表面皆具有一大于或等于3Bekk秒光滑度的表面平滑度值,另外所述第一表面为所述纸塑成品的内表面,所述第二表面为所述纸塑成品的外表面。
附图说明
图1为一种根据本发明的优选实施例的湿纸塑成型方法的流程示意图;
图2为一种根据本发明的优选实施例的多任务站自动化机台执行如图1所述的湿纸塑成型方法的致动示意图;
图3为本发明的湿纸塑成型方法的第二下模具示意图;
图4为本发明的湿纸塑成型方法的第三上模具示意图;
图4A为本发明的湿纸塑成型方法的第三上下模具剖面示意图;
图5为一种根据本发明的多任务站自动化机台的结构示意图;
图6为本发明图5所示的多任务站自动化机台的第一下模具其翻转捞浆装置的立体示意图;以及
图7为根据本发明的优选实施例的纸塑成品的侧向剖面示意图。
图中的主要部件的标号分别表示:
10、第一上模具;
11、第一下模具;
111、第一编网;
15、第一驱动装置;
20、第二上模具;
201、加热板;
21、第二下模具;
22、通孔;
25、第二驱动装置;
30、第三上模具;
301、凸起部;
302、第三上编网;
31、第三下模具;
311、凹槽;
312、第三下编网;
33、通孔;
35、第三驱动装置;
40、真空吸附装置;
60、刀具;
70、多任务站自动化机台;
80、翻转捞浆装置;
90、抽吸装置;
100、浆槽;
101、第一半成品;
102、第二半成品;
103、第三半成品;
104、纸塑成品;
1041、第一表面;
1042、第二表面;
1001、加热板;
1002、纸浆材体;
P1、捞浆工站;
P2、预压工站;
P3、热压成型工站;
P4、裁切工站;
S1、捞浆步骤;
S2、第一预压步骤;
S3、第二预压步骤;
S4、热压成型步骤;
S5、裁切步骤。
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明,现配合图式说明如下:
请参阅图1及图5所示,其中图1为一种根据本发明的优选实施例的湿纸塑成型方法的流程示意图,以及图5为一种用以执行图1所述的湿纸塑成型方法的多任务站自动化机台70的结构示意图,本发明的湿纸塑成型方法用于将纸浆材体1002制作成一干燥化的纸塑成品104(见图7所示),包括:至少一捞浆步骤S1,包括利用一第一下模具11在一浆槽100中捞集所述纸浆材体1002,进而在所述第一下模具11上方形成一由所述纸浆材体1002构成的湿胚(未图示);一第一预压步骤S2,将一第一上模具10与所述第一下模具11相互压合以进行加压合模,并排放所述湿胚所含的部份水气及/或水份以形成为一第一半成品101;一第二预压步骤S3,包括提供一第二上模具20与一第二下模具21相互压合对所述第一半成品101进行加压合模,并排放所述第一半成品101所含的部份水气及/或水份,进而形成一第二半成品102;一热压成型步骤S4,包括将一第三上模具30与一第三下模具31加热并相互压合对所述第二半成品102进行热压成型,并排放所述第二半成品102所含的部份水气及/或水份,进而形成一第三半成品103;以及一裁切步骤S5,裁切所述第三半成品103以形成所述纸塑成品104。
请参阅图2及图5所示,图2为一种根据本发明的优选实施例的多任务站自动化机台执行如图1所述的湿纸塑成型方法的致动示意图,所述多任务站自动化机台70包括一捞浆工站P1、一预压工站P2、一热压成型工站P3与一裁切工站P4,用于一体式的自动化执行图1所述的湿纸塑成型方法中的捞浆步骤S1、第一预压步骤S2、第二预压步骤S3、热压成型步骤S4与裁切步骤S5,其中所述捞浆工站P1用于执行所述捞浆步骤S1及所述第一预压步骤S2。
简而言之,在所述捞浆工站P1中以第一上模具10和第一下模具11执行所述捞浆步骤S1及所述第一预压步骤S2,接着在所述预压工站P2中以第二上模具20和第二下模具21进行第二预压步骤S2,以分开的二次脱水(二次预压)的方式加快湿胚的干燥程度,再由第三上模具30和第三下模具31加热并相互压合进行热压成型步骤S4,不仅可大幅度缩短湿纸塑半成品/成品干燥化所需耗费的时间并能避免一次性热压造成湿纸塑半成品/成品结构破损的问题,提高生产量良率,进而提升量产效率。
再者,本发明的所述多任务站自动化机台70上方还包括单一驱动装置,用以自动化控制所述第一上模具10和所述第一下模具11、所述第二上模具20和所述第二下模具21以及所述第三上模具30和所述第三下模具31的移动,或者包括多个并排的驱动装置15,25,35,所述第一驱动装置15用于分别驱动所述第一上模具10携带所述第一半成品101从所述捞浆工站P1移动至所述预压工站P2以将所述第一半成品101放置在所述第二下模具21上。所述第二驱动装置25用于驱动所述第二上模具20携带所述第二半成品102从所述预压工站P2移动至所述热压成型工站P3以将所述第二半成品102放置在所述第三下模具31上。所述第三驱动装置35用于驱动所述第三上模具30携带所述第三半成品103从所述热压成型工站P3移动至所述裁切工站P4以将所述第三半成品103放置在所述裁切工站P4。该些驱动装置可为一机械手臂或以驱动马达带动的导向螺杆或滑轨装置。
进一步详细而言,在如图2及图5所示的捞浆步骤S1中,通过第一驱动装置15带动第一下模具11下降到一浆槽100中,自所述浆槽100承接并捞集所述浆槽100内液态纸浆形成的纸浆材体1002,而所述第一下模具11本身带有的真空吸附作用,用以吸附所述浆体使之布满在第一下模具11作用面上以形成湿胚,所述第一下模具11在所述浆槽100内停留约3.5秒后离开所述浆槽100完成捞浆步骤S1。接着装承由纸浆材体1002形成的湿胚的第一下模具11由第一驱动装置15带动上升移动至适当位置,同时所述第一上模具10向下移动和所述第一下模具11加压合模以对由纸浆材体1002形成的湿胚进行一第一预压步骤S2,此时所述第一上模具10与所述第一下模具11之间维持一第一间距,所述第一间距可为1厘米至5厘米,优选为3厘米。后将由纸浆材体1002形成的湿胚中所含的多余水分由一真空吸附装置40抽吸至第一上模具10外,以将所述湿胚进一步干燥成型为一具预定形状的第一半成品101,所述第一预压步骤S2持续的时间约为3秒。并且在不同实施例中,所述第一预压步骤S2还可包括一加热程序,所述加热程序为在所述第一上模具10和所述第一下模具11内分别提供至少一加热板1001,使位于所述第一上模具10和所述第一下模具11之间的所述湿胚的温度维持约60℃至80℃间,优选为70℃。完成所述第一预压步骤S2后得到第一半成品101的干燥度约为10%-50%,优选为33%。
在本发明不同实施例中,所述纸浆材体1002可为多种不同长度与不同种类的纸浆纤维,如纸浆材体1002可由第一纸浆纤维、第二纸浆纤维与第三纸浆纤维构成,其中所述第一纸浆纤维的纤维长度实质上大于所述第二纸浆纤维和所述第三纸浆纤维的纤维长度,使完成后的纸塑成品104(见图7)同时具有良好结构强度及内外表面皆呈光滑的优点。
在本发明不同实施例中,为进一步增加所述纸塑成品104(见图7)内外表面的光滑程度,并使纸塑成品104的内表面与外表面皆达到两面光滑的美观效果,所述湿纸塑成型方法还包括在捞浆步骤S1中利用一翻转捞浆装置80带动所述第一下模具11以旋转180度的方式转动。以及利用一抽吸装置90在所述第一下模具11旋转180度后致动,使所述第一下模具11自所述浆槽100中吸附纸浆材体1002以在所述第一下模具11上形成湿胚体。因此,除了上述第一下模具11以捞集方式(即第一下模具11表面朝上在浆槽100中捞集纸浆材体1002)形成湿胚体的实施方式外,在本实施例中,所述翻转捞浆装置80可使第一下模具11翻转180度后,即由抽吸装置90以吸附方式抽吸纸浆材体1002,使被吸附的纸浆材体1002贴附在第一下模具11表面,即第一下模具11表面朝下在浆槽100中吸附纸浆材体1002。
以翻转捞浆装置80吸取纸浆材体1002的方式和以第一下模具11捞集纸浆材体1002方式间的差异在于,纸浆材体1002中的纤维沉积在模具底部的状况不同。前者因吸力作用使靠近第一编网111(在后文中详述)处的纤维会相对较短,即纸浆材体1002中较短的纤维会被吸附沉积在翻转后的模具底部,使后续纸塑成品的边角处会呈现较美观的直角状态;而后者因捞集方式使纸浆材体1002中的纤维仅受重力沉积作用,纸浆材体1002中较长的纤维会沉积在模具底部,造成后续纸塑成品的边角处会呈现较不美观的圆角或钝角状态。
在如图2及图5所示的本实施例中,所述第一上模具10与所述第一下模具11分别具有至少一通孔(未图示),所述至少一通孔分布在所述第一上模具10和所述第一下模具11内部表面并分别贯穿所述第一上模具10和所述第一下模具11,使所述湿胚中释出的水气或水蒸气可由所述至少一通孔分别排出至所述第一上模具10和所述第一下模具11之外。并且,所述真空吸附装置40分别与所述第一上模具10和所述第一下模具11液态连通,其中所述真空吸附装置40可为一真空泵。所述真空吸附装置40分别与所述至少一通孔液态连通并由所述至少一通孔抽排气,用以经由所述至少一通孔分别吸取湿胚中释出在所述第一上模具10和所述第一下模具11中的水气,可将所述湿胚受热所产生的水蒸气排出所述第一上模具10和所述第一下模具11之外。
在如图2及图5所示的本实施例中,所述第一上模具10为一凸起状模具,即第一上模具10中央具有一凸起,所述第一下模具11为一凹槽状模具,即第一下模具11中央具有一凹槽。且所述第一上模具10和所述第一下模具11可为一铝制材质模具。所述第一下模具11具有一第一内表面(未图示),第一内表面上设有一第一编网111,并且所述第一编网为一双层网状结构,包括一第一内编网(未图示)和一第一外编网(未图示),第一外边网的目数大于第一内编网的目数,用以使湿胚可以被留置在所述第一编网111上,并且上述编网的设计可加速排出模具内湿胚体中释出的水气或水蒸气,同时在所述真空吸附装置40经由所述至少一通孔吸附多余水蒸气时,可避免所述湿胚一并被吸附进入所述至少一通孔造成通孔阻塞,同时可避免第一半成品101脱模时黏附在所述第一下模具11。
承上,在不同实施例中,所述第一上模具10可为一凹槽状模具,而所述第一下模具11为一凸起状模具,即第一上模具10与第一下模具11可视产品需要而设定为相互对应的一公模具与一母模具型态。
所述捞浆步骤S1与第一预压步骤S2致动完成后,由于所述第一上模具10也具有真空吸附作用,使所述第一上模具10吸附所述第一半成品101,由所述第一驱动装置15带动所述第一上模具10以及其吸附的所述第一半成品101上升回复至初始位置。完成上述捞浆步骤S1以及第一预压步骤S2的所需的时间将低于10秒。
接着,如图2及图5所示,所述第一上模具10吸附所述第一半成品101并通过所述第一驱动装置15的带动,将所述第一半成品101交付到所述第二下模具21以进行第二预压步骤S3。所述第二上模具20和所述第二下模具21加压合模以对所述第一半成品101进行二次脱水,用以更进一步减少第一半成品101中的含水量以增加其干燥程度。在第二预压步骤S3中,所述第二上模具20和所述第二下模具21之间维持一第二间距,所述第二间距小于所述第一间距。在本实施例中,所述第二间距优选为1.2厘米。再利用所述加热程序,由所述第二上模具20和所述第二下模具21内的加热板201对所述第一半成品101进行加热,加热温度维持约在60℃至80℃间,优选为70℃,而加热时间则持续约3秒以下,并且同样由真空吸附装置40抽吸掉多余气体与水气,如此得到第二半成品102,此时第二半成品102干燥度约为58%-70%,完成第二预压步骤S3所需的时间约在30秒至50秒间。
如图2及图5所示,与所述第一上模具10和所述第一下模具11的结构相同,所述第二上模具20和所述第二下模具21分别具有至少一通孔。例如图3所示的所述第二下模具21即具有多个通孔22。所述多个通孔分布于所述第二上模具20与所述第二下模具21内部表面并分别贯穿所述第二上模具20和所述第二下模具21,使所述第二半成品102释出的水气或水蒸气可由多个通孔分别排出至所述第二上模具20和所述第二下模具21之外。同理,所述真空吸附装置40分别与多个通孔液态连通并由多个通孔抽排气,用以经由多个通孔分别吸取所述第二上模具20和所述第二下模具21中的水气,可将所述第二半成品102受热所产生的水蒸气排出。
上述通孔可以在制作各模具的加工过程中形成,如通过线切割、雷射加工、磨削加工或放电加工等制成形成。在其他实施例中,多个通孔也可通过模具铸造/烧结过程中一体形成,例如所述第二上模具20为铝材质构成,所述第二下模具21可由一多孔性金属材料烧结构成,多孔性金属材料选自烧结铜粒、不锈钢与镍合金所组成的群组中。优选地,所述第二下模具21为铜烧结模具,由多个铜粒烧结制成,各铜粒具有约2μm-20μm的直径,铜粒烧结过程中会在所述第二下模具21中留下至少一穿透第二下模具21的孔隙,所述至少一孔隙相当于前述多个通孔22的结构与功能。再者,使用铜粒烧结制成的第二下模具21其表面具有大小不一的孔隙,铜粒烧结的材料特性与模具制法同时可避免第二半成品102脱模时黏附在所述第二下模具21,因此在此实施例中将不需要如上述第一下模具11中第一编网的存在,可避免第一编网的编网结构受热后烙印在第二半成品102表面上产生的网状痕迹。
如图2及图5所示,完成第二预压步骤S3后,所述第二驱动装置25沿一水平方向及/或一垂直方向移动将所述第二上模具20及其吸附的第二半成品102移动至第三下模具31,并将第二半成品102交付第三下模具31,由第三上模具30和第二下模具31接续对所述第二半成品102进行所述热压成型步骤S4。所述第三上模具30和所述第三下模具31同样利用所述加热程序,分别提供至少一加热板设置在所述第三上模具30和所述第三下模具31,由所述第三上模具30和所述第三下模具31相合压合并同步加热使第二半成品102更进一步干燥得到第三半成品103。在热压成型步骤S4中,加热板的温度控制在100℃至180℃间,优选为120℃,但不以此为限,而加热时间则持续约10秒,并且所述第三上模具30与所述第三下模具31间维持一第三间距(未图示),所述第三间距为小于或等于2厘米,优选为1.2厘米,但不以此为限。此时所述第三半成品103的干燥度约为50%-100%,更精确地说,所述第三半成品103的干燥度约为92%。
如图2及图5所示,完成所述热压成型步骤S4后,由所述第三驱动装置35带动所述第三上模具30并由所述第三上模具30真空吸附所述第三半成品103上升回复至初始位置,完成上述所有步骤所需的时间将低于160秒。
需特别说明的是,在图4、图4A及图5所示,所述第三上模具30和所述第三下模具31分别具有至少一通孔33,所述至少一通孔33分布在所述第三上模具30和所述第三下模具31内部表面并分别贯穿所述第三上模具30和所述第三下模具31,使所述湿胚中释出的水气或水蒸气可由所述至少一通孔33分别排出至所述第三上模具30和所述第三下模具31之外。并且,所述真空吸附装置40分别与所述第三上模具30和所述第三下模具31的所述至少一通孔33液态连通,用以经由所述至少一通孔33分别吸取湿胚中释出在所述第三上模具30和所述第三下模具31中的水气,可将所述湿胚受热所产生的水蒸气排出所述第三上模具30和所述第三下模具31之外。
在不同实施例中,所述第三下模具31可由一多孔性金属材料构成,多孔性金属材料选自由烧结的铜粒、不锈钢与镍合金所组成的群组中。优选地,所述第三下模具31为铜烧结模具,由多个铜粒烧结制成,各铜粒具有约2μm-20μm的直径,铜粒烧结过程中会在所述第三下模具31中留下至少一穿透第二下模具21的孔隙,所述至少一孔隙相当于上述多个通孔22的结构与功能。
如图4、图4A及图5所示,所述第三上模具30为一凸起状模具,即第三上模具30中央具有一凸起部301,所述第二下模具31和所述第二下模具21同为一凹槽状模具,即第三下模具31中央具有一凹槽311。所述第三上模具30的凸起部301的末端表面设有一第三上编网302。另外所述第二下模具32的凹槽311底部边缘为光滑面,而所述凹槽311内的顶端边缘设有一第三下编网312(见图4A),并且上述编网的设计可加速排出模具内湿胚体中释出的水气或水蒸气,如此将可增加后续纸塑成品的内表面与外表面的表面平滑度,使后续纸塑成品达到两表面皆呈光滑的效果。同时在所述真空吸附装置40经由所述至少一通孔吸附多余水蒸气时,可避免所述湿胚一并被吸附进入所述至少一通孔造成通孔阻塞,并且第三上编网302和第三下编网312可避免第三半成品103在脱模时黏附在所述第三上模具30和所述第三下模具31。
承上,在本发明不同实施例中,若所述第三下模具31为多孔性金属材料如烧结的铜粒、不锈钢与镍合金所构成,则在第三下模具31表面将分布有大小不一的多个孔隙,多个孔隙的结构与功能和上述实施例的通孔相同,在此不再赘述。
本发明不同实施例中,在所述热压成型步骤S4前还包括一润湿步骤(未图示),对所述第二半成品102喷洒水蒸气或微小水滴,使完成所述热压成型步骤S4所得到的所述第三半成品103增加表面平滑度。并且,为增加纸塑成品104(见图7)的表面平滑度,所述第三上模具30和所述第三下模具31可为铝制材质模具,或其他制成模具后具有高度表面平滑度的材质。
接着,所述第三上模具60吸附所述第三半成品103并通过所述第三驱动装置35移动到裁切处以进行所述裁切步骤S5,提供至少一刀具60将所述第三半成品103的多余毛边进行裁切,裁切掉多余的边缘部分后便可得到完成加工的纸塑成型制品结构。所述刀具60可为一机械刀具或一雷射切割方式。
利用本发明的方法与多任务站自动化机台所制造出来的纸塑成品104具有一第一表面1041与一第二表面1042,请见图7即为所述纸塑成品的侧向剖面示意图,在本发明的优选实施例中所述第一表面1041为所述纸塑成品104的内表面,而第二表面1042为所述纸塑成品104的外表面,且所述第一表面1041及所述第二表面1042皆具有一大于或等于3Bekk秒光滑度的表面平滑度值,其中优选为6-14Bekk秒光滑度。
综上所述,本发明提供的湿纸塑成型方法通过第一上模具和第一下模具在捞浆步骤中预先进行轻微压合(第一预压步骤),后由第二上模具和第二下模具进行第二预压步骤,借着二次脱水的方式,使湿胚可以在热压步骤前先排出部分的含水,提升湿胚在热压成型步骤前的干燥程度,以便缩短后续热压成型步骤所耗费的时间,并可增加半成品的扎实度,同时避免热压成型过程中含水量高的半成品急速加热加压产生半成品碎裂的情形,缩短纸浆干燥所耗费的时间,可以有效提升效率增加产量,故能有效解决现有工艺与机器设备在制造纸塑品时因热压步骤过于耗时,拉长整体工艺时间,致使工作速度相对较慢且产量相对较少并造成半成品碎裂的问题。
再者,本发明执行二次性脱水(第一及第二预压步骤),使纸塑半成品中的纸浆纤维可以在热压步骤前先排出部分的含水,提升纸浆纤维在热压步骤前的干燥度,以便缩短后续热压步骤所耗费的时间,并可增加半成品的扎实度。其次,利用铜粒烧结模具,使模具表面自然分布形成多个微小可贯通的孔隙,故不需于如现有模具内设置编网,避免模具内的编网受热烙印在纸塑半成品/成品的内表层或外表层上产生的网状痕迹,将可更提升纸塑成品的表面平滑度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (20)
1.一种湿纸塑成型方法,用于将纸浆材体成型为一干燥化的纸塑成品,其特征在于,所述方法包括:
至少一捞浆步骤,包括利用一第一下模具在一浆槽中捞集所述纸浆材体,进而在所述第一下模具上方形成一由所述纸浆材体构成的湿胚;
一第一预压步骤,包括将一第一上模具与所述第一下模具相互压合以进行加压合模,并排放所述湿胚所含的部份水气及/或水份以形成为一第一半成品;
一第二预压步骤,包括利用一第二上模具与一第二下模具相互压合以对所述第一半成品进行加压合模,并排放所述第一半成品所含的部份水气及/或水份,进而形成一第二半成品;
一热压成型步骤,包括将一第三上模具与一第三下模具加热并相互压合以对所述第二半成品进行热压成型,并排放所述第二半成品所含的部份水气及/或水份,进而形成一第三半成品;以及
一裁切步骤,裁切所述第三半成品以形成所述纸塑成品。
2.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在所述第一预压步骤中,所述第一上模具与所述第一下模具间形成一第一间距,所述第一间距为1厘米-5厘米之间。
3.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在所述第二预压步骤中,所述第二上模具与所述第二下模具间形成一第二间距,所述第二间距为1.2厘米。
4.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在所述热压成型步骤中,所述第三上模具与所述第三下模具间形成一第三间距,所述第三间距为小于或等于1.2厘米。
5.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在所述第一预压步骤中,还包括一加热程序,使所述第一上模具与所述第一下模具对所述湿胚进行加热。
6.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在所述第二预压步骤中,还包括一加热程序,使所述第二上模具与所述第二下模具对所述第一半成品进行加热。
7.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,所述第一上模具、所述第一下模具、所述第二上模具、所述第二下模具以及所述第三上模具、所述第三下模具分别具有至少一通孔,所述至少一通孔分别贯穿所述第一上模具、所述第一下模具、所述第二上模具、所述第二下模具以及所述第三上模具、所述第三下模具,用以分别排放由所述纸浆材体、所述湿胚、所述第一半成品、所述第二半成品与所述第三半成品所含的水气及/或水份。
8.如权利要求7所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,所述第一上模具、所述第二上模具与所述第三上模具分别还包括至少一吸附装置,所述吸附装置分别与所述至少一通孔液态连通,用以经由所述至少一通孔分别吸取所述水气及/或水份。
9.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在所述至少一捞浆步骤中,所述第一上模具与所述第一下模具由铝构成,且所述第一下模具具有一第一内表面,第一内表面上设有一第一编网,用以将所述纸浆材体收集在所述第一编网上以形成所述湿胚。
10.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在所述第二预压步骤中,所述第二上模具与所述第二下模具由铝构成,所述第二上模具具有一凸起部,所述凸起部设有一上编网,且所述第二下模具具有一凹槽,所述凹槽顶端边缘设有一下编网,且在所述第二上模具与所述第二下模具对所述第一半成品进行加压合模之前,所述第一半成品放置在所述上编网与所述下编网之间。
11.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在所述热压成型步骤中,所述第三上模具与所述第三下模具由铝构成,所述第三上模具具有一凸起部,所述凸起部设有一上编网,且所述第三下模具具有一凹槽,所述凹槽顶端边缘设有一下编网,且在所述第三上模具与所述第三下模具对所述第二半成品进行加压合模之前,所述第二半成品放置在所述上编网与所述下编网之间。
12.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,所述第二下模具选自由烧结铜粒、不锈钢和镍合金所构成的多孔性金属材料,且所述第二上模具由铝构成。
13.如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在捞浆步骤中,还包括利用一翻转捞浆装置带动所述第一下模具以旋转180度的方式转动。
14.如权利要求13所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,在捞浆步骤中,还包括利用一抽吸装置在所述第一下模具旋转180度后致动,使所述第一下模具自所述浆槽中吸附纸浆材体以在所述第一下模具上形成湿胚。
15.一种多任务站自动化机台,用于自动化执行如权利要求1所述的湿纸塑成型方法,其特征在于,所述多任务站自动化机台包括一捞浆工站、一预压工站、一热压成型工站、一裁切工站与至少一驱动装置,其中所述捞浆工站用于执行所述捞浆步骤及所述第一预压步骤。
16.如权利要求15项所述的多任务站自动化机台,其特征在于,所述至少一驱动装置用于分别驱动所述第一上模具携带所述第一半成品从所述捞浆工站移动至所述预压工站以将所述第一半成品放置在所述第二下模具上。
17.如权利要求16项所述的多任务站自动化机台,其特征在于,所述至少一驱动装置用于驱动所述第二上模具携带所述第二半成品从所述预压工站移动至所述热压成型工站以将所述第二半成品放置在所述第三下模具上。
18.如权利要求17项所述的多任务站自动化机台,其特征在于,所述至少一驱动装置用于驱动所述第三上模具携带所述第三半成品从所述热压成型工站移动至所述裁切工站以将所述第三半成品放置在所述裁切工站。
19.一种纸塑成品,由权利要求1-14项任一所述的湿纸塑成型方法所制得,其特征在于,所述纸塑成品具有一第一表面以及一第二表面,并且所述第一表面与所述第二表面皆具有一大于或等于3Bekk秒光滑度的表面平滑度值。
20.如权利要求19所述的纸塑成品,其特征在于,所述第一表面为所述纸塑成品的内表面,所述第二表面为所述纸塑成品的外表面。
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