CN106436491A - 纸模塑二次成型工艺及成型模具 - Google Patents

Abstract

本发明属于纸模塑技术领域，公开了一种纸模塑二次成型工艺及成型模具，其解决了现有技术中因抄坯工位和热压工位的模具结构相同而无法制作四周外侧面倾斜度小于8°甚至是2°左右的制品的技术问题，本发明通过设置不同倾斜角度的抄坯模型腔面和热压模型腔面，使得抄造的湿坯与热压定型后制品的局部形状有所不同，湿坯在转移到热压定型工位后在热压模内可按照本工艺设计收缩变形，以满足一些纸模塑大型深、小侧斜角包装制品的特殊功能需求，使一般纸模塑一次性食品餐饮具自动生产设备也可生产制作一些纸模塑较特殊功能要求的制品，既可扩大纸模塑自动成型机的应用领域，也可平衡企业产能、提高企业原有生产设备的利用率。

Description

纸模塑二次成型工艺及成型模具

技术领域

本发明属于纸模塑技术领域，涉及一种纸模塑二次成型工艺及成型模具。

背景技术

建设资源节约型社会和环境友好型社会，是人类社会进步文明的一大标志，也是经济社会可持续发展的最重要手段；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，并以其实用、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。我国的纸浆模塑制品以来源广泛的芦苇、蔗渣、麦秸等草本植物纤维浆板或废弃纸品回收物为主要原料，本质自然纯净，一旦废弃可自然降解，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，目前应还是一个新兴的成长中的行业，在工艺、结构、模具、材料等方面还有很多很大的成长发展空间。近年来工业纸模包装行业发展迅速，正向我们打开了新的发展空间。纸浆模塑制品除了在替代一次性餐具方面有积极作用外，也广泛用于工业产品尤其是电子产品的包装。纸浆模塑制品正逐步进入商品包装的主流，它是目前泡沫塑料制品的最佳替代产品，纸浆模塑制品行业正蓬勃发展。

一个不可否认的事实是：纸浆模塑工业包装生产进入门槛较低，纸浆模塑包装项目所需要的资金投入较少，设备技术含量较低，但对于整体操作工艺的要求较高，且用作工业包装的材料的纸浆模塑品种繁多，而且一般每一款式的产品连续生产的时间都不会太长，故不易出现同一产品互相压价竞争的局面。再者工业包装纸浆模塑制品几何形状复杂，同一款式堆叠打包后体积较大，长途运输费用高，不易出现跨地区的竞争。然而，纸浆模塑工业包装制品的每一款式都是一个专用的新产品，都得经过设计、制模、打样、测试、修正等程序才能正式批量生产，加上利润的多少与生产工艺和管理水平有很大关系，因此要求经营者除了资金问题还要考虑制品结构设计、模具制造、专业培训、工艺配方以及市场开拓等问题，其整体技术要求较高。

目前如高档的白酒、葡萄酒类的各种精美包装盒，该包装盒的内衬是具有防震缓冲、分隔盒内瓶杯等物体的美观大气的内衬垫，此包装内衬垫需求不小，价格亦不菲，但此内衬垫需嵌入外包装盒，从而要求内衬垫的四周边的侧斜度在2°左右，其目的是使其与外包装盒的缝隙小、美观、防震缓冲性能好，同时因包装商品的外形关系,要求内衬垫深度较深。此类包装物在结构简单、生产效率低下的老式的单机上生产，由于单机成型工艺的特殊性，成型过程中抄坯与热压定型工位间是人力带网转移，先后分开成型，可能其操作困难并不太大，但不适于自动化大量生产；而一般适合于大批量生产需求的纸模塑自动成型机只能生产外形并不太复杂、型深较浅的餐饮具类的制品生产，市场需求与较单一的纸模塑产能现状形成了一个较大反差。此前在自动成型机上制作侧斜度较小近似于2°度左右的也曾有企业尝试，但效果很差，成品率不高。特别是2°左右侧斜度的斜面深度仅只是10mm不到、型深较浅；因抄造成型的湿坯在真空吸滤过程中与抄坯模上的丝网粗糙的网面磨擦力较大，甚至湿坯的纤维与丝网网丝因在真空吸滤抄坯过程中会有一定程度的交缠，如果自动成型机的抄坯上模根据成型工艺要求吸持湿坯，在抄坯模上模与下模合模挤压下吹气上抽吸、将湿坯由抄坯下模向上模转移过程中，松软的湿坯会因合模挤压后在湿坯下面与丝网的接触面留下较深网纹，湿坯的下面纤维组织会一定程度陷入丝网的网孔内，此后吸持湿坯的上模向上提升时、湿坯下面陷入侧斜度很小的丝网孔内的纤维组织是较难与丝网分离，此时十分容易拉裂湿坯造成废品；特别是在吸模下模上刚抄造成型的湿坯十分松厚，侧斜度十分小的吸模上下模在合模过程中、上模会对下模上松厚的湿坯组织形成顶推，使湿坯外侧面造成非挤压减薄，最终制品会在此部位十分疏松，难以支撑被包装制品而形成废品。现如需在自动成型机上制作大型深、极小侧斜度的纸模塑特殊商品包装物是难以成功的。正因为如此，纸模塑行业内一般有一个共识，即制品如较大型深、侧斜度一般小于8°是难于制作成型的，并应尽可能避免承揽。

解决现有问题的新方案与新工艺有待于对现有问题的全面正确的认识与分析，现将前面述及的丝网牵拉型坯等相关问题再作进一步分析：敷复在抄坯模上的丝网是真空抄坯吸滤成型所必需的，在真空抽吸力的作用下，处于成浆液中的纤维经丝网吸滤被逐层沉积堆叠在成型网面上，这丝网的作用无可替代。目前纸模塑行业大部份企业是采用42目的不锈钢丝网作为抄坯成型模上的成型丝网，一般其不锈钢丝的网丝直径为0.15mm左右，即在一吋距离内42个网孔、再减去0.15mm的网丝的线径后，实际孔间距约为0.45mm左右，而一般纤维的长度仅是1mm左右(尚未将网丝本身的园弧面计及)。前面述及的抄造的湿坯在抄坯上下模间的合模挤压、湿坯上下转移过程中湿坯下面的纤维组织陷入丝网的网孔内的深度一般与合模挤压力的大小、特别与丝网的实际孔间距密切相关。这一客观事实，使侧斜度较小的湿坯在自动成型过程中向下一工位的转移造成困难，即使在本抄坯工位型坯上下转移可以完成，但吸模上模吸持型坯向带网的热压下模转移过程中，大型深、小侧斜的结构形式同样会擦裂型坯，所以业内才会有上面提及的“制品的侧斜度一般小于8°是难于制作成型的、并应尽可能避免承揽”的一说。

业内也有企业采用在抄坯上模上设置大功率的加热装置以解决大型深、小侧斜制品转移难的问题。具体的，抄造的湿坯在上下模合模时对湿坯进行加热干燥，使湿坯有一定强度后再转移，即将后道热压定型工位的功能提前在抄坯工位实施进行。这样虽可解决型坯转移中的强度不足的问题，但因为增加了抄坯工位上模的大功率加热装置，此成型工艺的装机功率是高的，热能消耗是十分巨大的，同时此工况环境的危险性也较大，实际效果来看是使前后工位的功能失衡。如果湿坯在抄坯上模只经初步干燥再留待后续的热压定型工位进一步定型干燥，则会使型坯与抄坯上模分离困难而难以向后道工序转移；如果湿坯在抄坯上模间进行较全面的脱水干燥，则会使后道的热压定型工位的功能失衡，如同湿邮票贴在玻璃上后不干是不会自行下落的一样，型坯未达到一定的干燥程度是仍会与抄坯上模有粘模现象，使型坯实际转移到热压定型工位后的干燥定型形同摆设了。

因此，为了提供一种将上述大型深、小侧斜的特殊需求的商品包装能在原有的生产一般餐饮具类制品的自动成型机上生产制作，有必要提供一种纸模塑成型二次成型工艺及成型模具以解决现有的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种纸模塑二次成型工艺及成型模具，以满足一些纸模塑大型深、四周外侧小侧斜度包装制品的特殊功能需求，使一般纸模塑一次性食品餐饮具自动生产设备也可生产制作一些纸模塑较特殊功能要求的制品。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种纸模塑二次成型模具，包括局部结构外形不同的抄坯模和热压模，所述抄坯模包括抄坯上模体15和抄坯下模体13，所述热压模包括热压上模体24和热压下模体21，其特征在于，所述抄坯上模体15的抄坯上模型腔面151和抄坯下模体13的抄坯下模型腔面132的侧斜度相同且均在8°～12°之间，所述热压上模体24的热压上模型腔面241与所述热压下模体21的热压下模型腔面212四周外侧面的侧斜度相同且均在1°～3°之间。

进一步的，所述抄坯下模体13设置于抄坯模下模台11上，所述抄坯下模体13与抄坯模下模台11之间形成抄坯模底腔112，所述抄坯模模体13上敷复有丝网14且开设有若干抄坯模气孔131，所述抄坯模下模台11上开设有下模台吹吸孔111。

进一步的，所述热压下模型腔面212的型腔表面敷复有热压下模丝网23且开设有若干的排气孔道211所述热压上模体24的热压上模型腔面241与抄坯模的抄坯上模腔面151是光滑的。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种利用上述的纸模塑二次成型模具进行纸模塑二次成型工艺的方法，包括如下步骤：首先，将抄坯下模体13浸入配制完成的浆液中进行抽吸形成湿坯，抄坯上模体15下移进行合模对湿坯进行挤压脱水，脱水后的湿坯由抄坯下模体13向抄坯上模体15转移；其次，抄坯上模体15将湿坯向热压下模体21转移，最后，热压上模体24下移进行合模完成干燥定型，制成制品，其特征在于：所述在抄坯下模体13中形成的湿坯四周外侧面的倾斜角为8°～12°，所述湿坯通过抄坯上模体15转移至热压下模体21，热压上模体24的热压上模型腔面241与热压下模体21的热压下模型腔面212四周外侧面的侧斜度相同且均在1°～3°之间，湿坯在热压上模体24下移进行合模的过程中，湿坯的型坯四周收缩变形，干燥定型。

进一步的，所述热压上模体24的热压上模型腔面241与抄坯上模体15的抄坯上模腔面151是光滑的，在热压上模体241下行合模过程中，光滑的热压上模型腔面241接触湿坯型坯时，逐步下行的上模使下模上的湿坯型坯受挤收缩变形，并在热压上模体24与蒸气排流畅通的热压下模体21的热挤压下，湿坯型坯中尚未干燥定型的纤维组织发生滑移，形成表面平整的制品。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的纸模塑成型模具及二次成型工艺，满足一些纸模塑大型深小侧斜度包装制品的特殊功能需求，使一般纸模塑一次性食品餐饮具自动生产设备也可生产制作一些纸模塑较特殊功能要求的制品。

附图说明

图1为本发明优选实施例中抄坯模模具的结构示意图；

图2为本发明优选实施例中热压模模具的结构示意图。

图中：

11：抄坯模下模台 111：下模台吹吸孔 112：抄坯模底腔 12：丝网压边圈

13：抄坯下模体 131：抄坯模气孔 132：抄坯下模型腔面 14：丝网

15：抄坯上模体 151：抄坯上模型腔面 21：热压下模体 211：排气孔道

22：热压模丝网压边圈 212：热压下模型腔面 23：热压下模丝网

24：热压上模体 241：热压上模型腔面

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

在纸模塑行业的实际生产中，纸模塑一直以来的成型工艺：其抄坯模与热压定型模如不考虑热胀冷缩等因素外，型腔尺寸与结构外形是差不多的，没有明显区别的，原因在于作为纸模塑制品生产的主要原材料的植物纤维长度很短，真空吸滤抄造的湿坯未经最终热压定型交联固化，其湿强度是很差的，如果抄坯模与热压定型模型腔尺寸不一，会对型坯造成破坏，不能产出合格产品。经分析，我们认为，湿坯的拉裂强度是十分差、甚至是几乎没有的，但湿坯利用其纤维组织之间尚未最终定型，可以在一定程度下受挤压缩后产生滑移变形，从而使湿坯二次成型。

根据上述分析，本发明提供的二次成型模具包括局部结构外形不同的抄坯模和热压模，抄坯模包括抄坯上模体15和抄坯下模体13，所述热压模包括热压上模体24和热压下模体21，具体而言，抄坯下模体13固定在抄坯模下模台11上，抄坯模下模台11中间开设有下模台吹吸孔111，抄坯下模体13下部与抄坯模下模台11之间为抄坯模底腔112，抄坯下模体13上敷复有丝网14，丝网14被丝网压边圈12压持固定，抄坯下模体13上开设有若干抄坯模气孔131，抄坯下模体13四周的抄坯下模型腔面132的侧斜度经工艺性处理为易于吸滤抄坯成型的8°～12°，在真空吸滤抄坯时整个抄坯下模体13浸没在成浆液中，抄模上模体15型腔内表面光滑，内腔的四周抄坯上模型腔面151侧斜度与抄坯下模体13的倾斜度相同且均在8°～12°之间；

热压模包括热压上模体24和热压下模体21，具体为热压下模体21的型腔表面敷复有热压下模丝网23，热压模丝网压边圈22将热压下模丝网23固定在热压下模体21上，热压下模体21上开设有若干的排气孔道21，热压下模型腔面212四周的侧斜度应与最终制成品要求相同，但与抄坯下模型腔面132相应区域的侧斜度是不同的；热压上模体24型腔内表面光滑，热压上模24内腔四周的热压上模型腔面241侧斜度与热压下模体21侧斜度相同，但与抄坯模模体13的相应区域的侧斜度不同，热压模的热压上模型腔面241与热压下模型腔面212的侧斜度相同且在1°～3°之间。

热压上模体24与热压下模体21均设置有热源、或与其他热源接触、接受热压模热压定型干燥制品所需的热能量。所述的热源可以是电热、也可以是导热油热、或是蒸气热等供热方式。

纸模塑制品成型过程中，湿坯的型坯设计可以与最终成品在型坯四周的型深侧斜面和倾斜度有较大不同，如果最终成品根据包装功能所需而将此侧斜度定为1°～3°，按一般纸模塑餐饮具自动生产设备与生产工艺、是无法生产制作的。本发明还提供一种纸模塑二次成型工艺，

包括如下步骤：首先，将抄坯下模体浸入配制完成的浆液中进行抽吸形成湿坯，湿坯四周斜面的倾斜角为8°～12°，而后抄坯上模体下移进行合模、对湿坯进行上下模挤压脱水及而后的湿坯由抄坯下模向上模的转移；其次，湿坯通过抄坯上模体向热压下模体进行转移，热压上模体的热压上模型腔面与热压下模体的热压下模型腔面的侧斜度相同且均在1°～3°之间最后，湿坯在热压上模体下移进行合模的过程中，湿坯的型坯四周收缩变形，干燥定型，制成制品。

其中，将抄坯模的倾斜度定为8°～12°，为了使湿坯能较容易成型为质量较好的型坯，同时此型坯在包覆丝网的抄坯下模体向光滑的抄坯上模体交接转移时，以及光滑的抄坯上模体向包覆网的四周外侧内收的热压下模体交接转移过程中都能较顺畅实施进行，最后在光滑的热压上模下行合模过程中、光滑的热压上模体四周型腔面接触湿坯型坯、将型坯推向热压下模网面时湿坯型坯四周部位会产生收缩，型坯未干燥定型的纤维组织之间会如同“包汤团”般地受挤滑移收缩变形。由于热压上下模体的侧斜度均为1°～3°，型坯四周部位纤维组织受挤收缩变形也是一个逐步的、渐变的过程，上下模间的挤压也应是慢速的施压，即使个别区域收缩程度较大会形成皱折、也会在光滑的热压上模与蒸气排流通畅的下模热挤压下，尚未干燥定型的纤维组织会发生滑移，如同电熨斗熨烫衣服般地压光烫平整。

现列举另一具体实施例：抄坯上模型腔面151与抄坯下模型腔面132的侧斜度相同且为8°；所述热压模的热压上模型腔面241与热压下模型腔面212的侧斜度相同且为1.5°。使用上述纸模塑二次成型工艺进行实际生产四周边的侧斜度在1.5°左右内衬垫，结果成型结构稳定，制品在各工位间转移方便，转移中无拉拆现象，制成品外观也均平整完好。

为了更好的说明本发明的改进效果，列举一具体实施例：抄坯上模型腔面151与抄坯下模型腔面132的侧斜度相同且为10°；所述热压模的热压上模型腔面241与热压下模型腔面212的侧斜度相同且为2°。使用上述纸模塑二次成型工艺进行实际生产四周边的侧斜度在2°左右内衬垫，结果成型结构稳定，转移方便，无拉拆，制品外观平整。

现列举另一具体实施例：抄坯上模型腔面151与抄坯下模型腔面132的侧斜度相同且为12°；所述热压模的热压上模型腔面241与热压下模型腔面212的侧斜度相同且为3°。使用上述纸模塑二次成型工艺进行实际生产四周边的侧斜度在3°左右内衬垫，结果成型结构稳定，制品在各工位间转移方便，转移中无拉拆现象，制成品外观也均平整完好。

抄坯模与热压模可以如说明书附图所述的成型制品为光面在上、毛面(丝网压痕形成)在下的成型方式，也可是与说明书附图形式相反的上下模倒置后的成型制品光面在下、毛面(丝网压痕形成)在上的成型方式。

本纸模塑二次成型工艺与一般纸模塑制品的成型要求中的真空吸滤抄坯过程中及热压定型干燥过程中的如抽吸真空度、吹气压力、合模挤压力、上下模温等各工艺参数根据实际操作进行确定，故不在此作特别表示。

还需在此说明的是，按照此纸模塑二次成型工艺制作特殊功能要求的制品时、无论是专用的全自动工包机，还是一般的全自动餐具成型机，其工作模台的运行均应平稳、工作模台重复定位精度高，特别是抄坯上下模及热压上下模在合模时型腔面一定需慢速接触型坯、并应使上下模的挤压过程为一个较缓慢的、逐步深入的过程，并且生产设备应具备充足的合模力与开模力。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种纸模塑二次成型模具，包括抄坯模和热压模，所述抄坯模包括抄坯上模体(15)和抄坯下模体(13)，所述热压模包括热压上模体(24)和热压下模体(21)，其特征在于，所述抄坯模和所述热压模形状不同，所述抄坯上模体(15)的抄坯上模型腔面(151)和抄坯下模体(13)的抄坯下模型腔面(132)的侧斜度相同且均在8°～12°之间，所述热压上模体(24)的热压上模型腔面(241)与所述热压下模体(21)的热压下模型腔面(212)四周外侧面的侧斜度相同且均在1°～3°之间。

2.根据权利要求1所述的一种纸模塑二次成型模具，其特征在于，所述抄坯下模体(13)设置于抄坯模下模台(11)上，所述抄坯下模体(13)与抄坯模下模台(11)之间形成抄坯模底腔(112)，所述抄坯模模体(13)上敷复有丝网(14)且开设有若干抄坯模气孔(131)，所述抄坯模下模台(11)上开设有下模台吹吸孔(111)。

3.根据权利要求1所述的一种纸模塑二次成型模具，其特征在于，所述热压下模型腔面(212)的型腔表面敷复有热压下模丝网(23)且开设有若干的排气孔道(211)，所述热压上模体(24)的热压上模型腔面(241)与抄坯模的抄坯上模腔面(151)是光滑的。

4.一种利用权利要求1所述的纸模塑二次成型模具进行纸模塑二次成型工艺的方法，包括如下步骤：首先，将抄坯下模体(13)浸入配制完成的浆液中进行抽吸形成湿坯，抄坯上模体(15)下移进行合模对湿坯进行挤压脱水，脱水后的湿坯由抄坯下模体(13)向抄坯上模体(15)转移；其次，抄坯上模体(15)将湿坯向热压下模体(21)转移，最后，热压上模体(24)下移进行合模完成干燥定型，制成制品，其特征在于：所述在抄坯下模体(13)中形成的湿坯四周外侧面的倾斜角为8°～12°，所述湿坯通过抄坯上模体(15)转移至热压下模体(21)，热压上模体(24)的热压上模型腔面(241)与热压下模体(21)的热压下模型腔面(212)四周外侧面的侧斜度相同且均在1°～3°之间，湿坯在热压上模体(24)下移进行合模的过程中，湿坯的型坯四周收缩变形，干燥定型。

5.根据权利要求5所述的一种纸模塑二次成型工艺，其特征在于，热压上模体(24)的热压上模型腔面(241)与抄坯上模体(15)的抄坯上模腔面(151)是光滑的，在热压上模体(241)下行合模过程中，光滑的热压上模型腔面(241)接触湿坯型坯时，湿坯型坯受挤收缩变形，并在热压上模体(24)与蒸气排流畅通的热压下模体(21)的热挤压下，湿坯型坯中尚未干燥定型的纤维组织发生滑移，形成表面平整的制品。