CN107921671A - 浆料模制设备及用于浆料模制设备中的模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备大型模制浆料对象的压制机(1)，压制机具有可升高且可降低的阳模具半体(5)，阳模具半体被穿孔(10、8)以用于在浸入浆料浆体(16)中之后进行抽吸脱水。所述阳模具半体(5)的模制表面覆有弹性体(6)，以便在加压期间以及在所述模具半体(3、5)的热膨胀或收缩期间维持与模制的浆料对象的平坦表面接触。有利的实施例包括阳模具半体(5)中的位于弹性体层(6)下方的真空分配槽(14)、位于穿孔的弹性体层(6)的顶部上的多个金属丝网层(7)、以及固定的阴模具半体(3)的微小侧向可调节性。
Description
技术领域
大体地，本文的实施例涉及大型浆料对象的模制、用于模制的模具、以及使用这种模具来制备大型模制浆料对象的设备。
更具体地，本申请的不同实施例尤其涉及不同的模具衬套，并且在一个非限制性的实施例中涉及对例如屏蔽容器的大型对象的浆料模制。
背景技术
在本领域中已知浆料模制用于制备小包装，例如蛋类包装盒、一次性食品盘碟、盒插入物以及其它保护性的包装材料等。
相关技术
US 6 245 199描述了一种浆料模制盘的方法，其中原始材料是包含纤维素纤维的悬浮液。阳模具半体浸入悬浮液中，并且然后在热和压力的作用下将模具半体压在一起。
SE 529 897 C2描述了盘的浆料模制，其中脱水容器用于使浆料制成的盘成形，然后盘被传送至其中盘经受压力和热的加压工具。浆料模制包括传送步骤，并且不容易适用于大型容器。
然而，现有技术均没有公开或暗示如何获得由本文的实施例所提供的方案。
发明目的
本文的实施例旨在解决现有技术的设计中仍然存在的难以排解的相互关联问题的复杂性。
迄今，已经非常难以使用现有的浆料模制方法来制备非常大的对象。这一部分是由于在压制机中的浆料加压中所使用的两个金属模具半体的热膨胀和收缩的问题。如果模具半体的尺寸改变，则由于模具半体在加压处理期间不可避免地变得更冷或更热，容器的强度将受损，并且表面将不会光滑且平坦。如果完工对象的表面质量和强度并不非常重要，例如对于包装材料或一次性盘碟而言，这不成问题，但是在完工的模制产品的强度和表面光洁度非常重要的情况下，这是成问题的。
一种这样非常大且强度和光洁度极为重要的产品是首饰盒，但是本方案不限于此。
如果制备步骤的数量和复杂性大为减小，则这也将是极大的优点。
通常，难以在浆料模制产品中、尤其是在这种薄的产品中获得均匀的强度和表面。
发明内容
上述问题的这种整体复杂性在如随附主专利权利要求中限定的本文实施例中找到了解决方案。
本公开的各个实施例包括适于通过加压和加热来进行浆料模制的一对模具半体3、5，该对模具半体包括用于施加浆料浆体的第一模具半体5和相合的第二模具半体3，其中所述第一模具半体5的表面由弹性体材料覆盖。
本公开的其它实施例包括：
一对模具半体，其中，所述第一模具半体5是适于使浆料抽吸脱水的穿孔8的模具半体。
一对模具半体，其中，一层或多层金属丝网7覆盖弹性体材料6，以提供用于浆料的抽吸脱水表面。
一对模具半体，其中，所述弹性体材料6适于在模制浆料容器的加压期间吸收所述模具半体3、5的热收缩和膨胀。
一对模具半体，其中，所述模具半体3、5的主体由金属制成。
根据前述权利要求之一的一对模具半体的其特征在于所述第一模具半体5是阳模具半体，而所述第二模具半体3是与所述阳模具半体相合的阴模具半体。
一对模具半体，其中，所述阳模具半体5具有中空的内部真空腔15和多个导管通路8、10，以在所述阳模具半体的表面和所述真空腔15之间提供抽吸效应，用于使浆料抽吸脱水。
一对模具半体，其中，所述阳模具半体在所述弹性体材料6的下方设置有位于所述阳模具半体的所述主体中的槽14，以在所述弹性体材料6的下方分配真空效应。
一对模具半体，其中，所述弹性体材料6的厚度介于10mm和50mm之间。
一对模具半体，其中，所述弹性体材料6的硬度大约为60-80ShoreA。
一对模具半体，其中，所述弹性体材料6在模具半体的侧部处的硬度与在模具半体的底部处的硬度不同。
一对模具半体，其中，模具半体3、5是金属模具半体和/或模具半体3、5的主体由金属制成。
一对模具半体，其中，所述第一半体模具5的表面通过喷涂或浇铸而由弹性体材料覆盖。
一对模具半体，其中，所述模具半体是适于通过加压和加热来进行浆料模制的金属模具半体3、5，该对模具半体包括用于施加浆料浆体的第一模具半体(5)和相合的第二模具半体3，其中所述第一半体模具5的金属表面喷涂或浇铸有弹性体材料。
一对模具半体，其中，所述阳模具半体在所述弹性体材料6的下方设置有位于所述阳模具半体的所述主体中的槽14，所述槽连通弹性体层的小脱水孔10与通向真空腔15且在槽14的底部中间隔设置的孔8之间，以用于在所述弹性体材料6的下方分配真空效应。
本公开的实施例还包括与如本公开的实施例中所限定的一对模具半体一同使用的设备，所述设备包括框架1、用于加压并保持该对模具半体3、5抵靠彼此装配的器件、以及浆料浆体池10，在所述框架中所述第一模具半体5安装在用于朝向第二模具半体平移移动的器件中，其特征在于，用于平移移动的所述器件4适于使第一模具半体浸入所述浆料浆体池16中，并且使所述第一模具半体移动成压装配在所述第二模具半体上。
本公开的其它实施例包括：
一种设备，其中，所述第二模具半体安装成进行微小水平移动，以在所述第一模具半体5压装配于所述第二模具半体3中期间获得正确的对齐。
一种设备，其中，所述第二模具半体安装成进行最大为25mm的微小水平移动，以在所述第一模具半体5压装配于所述第二模具半体3中期间获得正确的对齐。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本文的实施例，其中：
图1(a)-1(f)以阳模具半体的各种位置和各种剖面示出了用于根据本文实施例的一对模具半体的示例性框架，以便更清楚地示出部件是如何相互作用的。
图2以透视图示出了在本文实施例的示例性实施例中接合的该对模具半体。
图3(a)示出了贯穿图2中所示的阳模具半体的剖视图。
图3(b)以透视图示出了相同的阳模具半体。
图4(a)-(e)以各种视图示出了阳模具半体，其中不覆盖金属丝网。
具体实施方式
如一个实施例中所示，根据本文实施例的设备包括框架1，所述框架保持固定平台2，在所述固定平台上安装阴模具半体3并且在固定平台的下方具有保持阳模具半体5的可动平台12。图1(a)、1(b)和1(f)示出了设备处于模具分离位置中，而图1(c)、1(d)和1(e)示出了设备处于用于形成模制的浆料壳的模具加压位置中。在所有附图中，针对相同的部件使用相同的附图标记。该实施例的设备在图1(a)中以透视图示出为位于模具分离位置中，其中阳模具半体5浸入浆体池16中。在附图中未示出液态浆体自身。在图1(b)中以竖剖面示出了这一相同的模具分离位置。
阳模具半体5浸入浆料浆体池16(99.5％水和0.5％浆料纤维，温度为25-30摄氏度)，抽吸系统17连接至阳模具半体的中空内部腔15，由此将浆料浆体涂层抽吸至阳模具半体5的表面上。
六个长螺杆4上的六个同步马达驱动螺母使阳模具半体5从浆体池16移动成与阴模具半体3压力接合，所述阴模具半体在图1(c)、1(d)和1(e)中所示的模具加压位置中被加热。
图2仅仅示出了彼此接合的两个模具半体。在实施例中，一个或两个模具半体或者模具半体的主体可以由金属制成。以纵剖面示出了大块铝制成的阴模具半体3，而仅示出了阳模具半体5的长度的一半。仅以纵剖面示出了覆盖阳模具半体5的整个表面的弹性体6，以揭示阳模具半体5的结构，所述阳模具半体覆盖有槽14，以用于在其从浆料中脱水时最优地均匀分配真空抽吸。详细放大部分E2更清楚地示出了这些真空分配槽14、以及位于槽的底部且通向阳模具半体5内的真空腔15的孔8。
图3(a)以剖视图示出了阳模具半体5，图3(b)以透视图示出了阳模具半体。在图3(a)和3(b)中，完整地示出了阳模具半体5，即由弹性体层6和金属丝网7覆盖。所述第一模具半体(5)的表面在实施例中可以通过喷涂或浇铸而由弹性体材料覆盖。
阳模具半体5的实施例由中空铝制成，并且覆盖有大致30mm厚的弹性体6。根据优选的实施例，该弹性体喷涂至铝制的阳模具半体5上。还可行的是将弹性体浇铸到铝制的模具半体上。典型的弹性体应当是疏水的，但是不进行水解。尤其是对于喷涂的弹性体而言，有利的硬度为70A-Shore，以提供最优的弹性性能。彼此间隔开15mm的直径为5mm的通孔覆盖弹性体层，并且连接至阳模具半体5的铝制主体9中的通孔8。在阳模具半体中，产生了0.8-0.9巴的真空。在弹性体层的顶部具有金属丝网7。在这种情况下，金属丝网为100筛目(即每英寸100条线)，并且为约1mm厚。金属丝网还可以以多层设置，这将进一步帮助更均匀地分配真空力。
阴模具半体3由铝制成，并且在该示例中重量为700kg。阴模具半体例如通过加热插入至阴模具半体3的材料中的孔13内的杆而被加热至大致200摄氏度。这是加热阴模具半体的最节约能量的方法。阴模具半体的内表面3a将形成产品的外表面。两个模具半体3和5可以由多孔铝制成，从而与使用烧结材料相比增大强度并增大热传导性。
图4(a)-(e)分别以侧视图、顶视图、纵剖图(具有放大细节)、端视图和透视图(具有放大细节)示出了阳模具半体5。在这些视图中，阳模具半体5示出为不覆盖金属丝网，但是具有弹性体层。如在放大部分E4e中可很好地看出的，整个弹性体表面在整个表面上覆盖有小脱水通孔10。如在细节E4c中可看出的，这些孔10中的每一个通向阳模具半体5的铝制主体中的槽14，并且从所述槽处经由孔8通向阳模具半体5中的内部真空腔15。孔8的直径大于弹性体层6中的更大量的孔10，因而改进使浆料脱水的真空效应。阳模具半体在实施例中在弹性体材料6的下方设置有位于阳模具半体的主体中的槽14。槽14连通弹性体层中的小脱水孔10和孔8(所述孔8通向真空腔15且在在槽14的底部中间隔设置)之间，以用于在弹性体材料6的下方分配真空效应。
阳模具半体5在浸入浆体池16中之后通过真空使浆体脱水至约20％干燥度(80％水)，然后阳模具半体5被压入至阴模具半体3中，两个模具半体之间的间隙减少为大致1mm。对于该特定产品，间隙可以在大致0.8mm和大致1.2mm之间改变，而不产生有害效果。由于吸收了来自阴模具半体3(预加热至大致200℃)的热量，因此铝制的阳模具半体5(初始大致为25℃)在长度上膨胀约7-8mm，且具有相应的宽度膨胀(2.5mm)和高度膨胀(1.5mm)。这通过弹性体层6而得以补偿。在加压处理期间，热的阴模具半体3的温度继而将下降大致13摄氏度。在加压处理期间，阴模具半体和阳模具半体二者中的温度将上下波动，因而重复地微小改变模具的尺寸。在常规浆料模制处理中，这些尺寸改变将导致完工产品中产生应力和不均匀性，甚至可能断裂。在该特定的示例性产品中，如果不具有弹性体层，则阴模具半体的温度必须相当精确，即在该示例中介于大致195°和204℃之间。在这类工业处理中，难以获得和维持这种精确性。甚至在相对小的浆料模制产品的制备中，已经经历了这些问题，并且需要精确地调节温度以避免这些问题。大部分浆料模制产品(例如蛋类包装盒)为数毫米厚，并且因而是更多孔的，而无论这种产品是否具有粗糙表面都没有区别。具有粗糙表面的产品不能用于许多应用中。对于大产品，尺寸热膨胀/收缩的问题将大为增加。迄今，这些问题已经致使不能以合理的废品率和光滑的表面来制备大浆料模制产品。
为了以非常少量的废品并且在无需精确地监视和持续地调节两个模具半体的温度的情况下制备用于首饰盒的壳体，开发了本文的实施例。由于使用弹性体来吸收阴模具半体和阳模具半体的大部分尺寸改变，因此阴模具半体和阳模具半体可以制成为比不使用弹性体的情况要轻得多且薄得多，因为它们将不需要大体积以防止温度变化。例如，在该示例中，阴模具半体的重量大约为750kg。如果必须维持更为恒定的温度，则阴模具半体可能需要具有数吨的质量，需要更多的能量来加热如此大的质量并维持热量。
首饰盒具有通常弯曲的侧部，这对于由夹板或使用木板制造的产品而言非常昂贵。根据本文的实施例，可以制备厚度大致为1-2mm的壳体，这提供了最大的刚度。大于或小于该厚度(1-2mm)的厚度提供较小的刚度。还可以将多个完工的壳体安装在彼此之内，以提供多重强度。
这些问题通过使用弹性体材料覆盖或涂敷阳模具半体的表面而得以解决，然后一个或多个金属丝网施加于弹性体材料上。这种弹性体材料在加压/加热处理期间持续地补偿两个模具半体的尺寸改变。
由于本文的实施例，对于处理具有更大的操作窗口。根据本文实施例的设计要宽松得多。例如，湿浆料的压缩或干燥将冷却模具半体，并且伴随有尺寸改变。
根据本文实施例的一个实施例，弹性体喷涂在阳模具半体的表面上，但是更复杂的浇铸处理也是可行的，由此将弹性体浇铸在阳模具半体5上。
还有利的是，将固定的模具半体(在这种情况下为阴模具半体3)安装成能够进行微小水平移动(+-25mm)，以确保任何热膨胀都不会防止在加压操作期间阳模具半体5和阴模具半体3之间的正确水平对齐。在与本文所述的一对模具半体一同使用的设备的实施例中，第二模具半体安装成进行最多25mm的微小水平移动，以便在第一模具半体5压装配于第二模具半体3中期间获得正确的对齐。
还有利的是，使浆料模制设备1设置有机械千斤顶，并结合有用于加压步骤的更为增速的最终阶段。该最终阶段还可以借助于液压活塞而完成。
Claims (18)
1.一对模具半体(3、5)，该对模具半体能够通过加压和加热来进行浆料模制，该对模具半体包括用于施加浆料浆体的第一模具半体(5)、和相合的第二模具半体(3)，其特征在于，所述第一模具半体的表面(5)覆盖有弹性体材料。
2.根据权利要求1所述的一对模具半体，其特征在于，所述第一模具半体(5)是能够使浆料抽吸脱水的穿孔(8)的模具半体。
3.根据权利要求2所述的一对模具半体，其特征在于，一层或多层金属丝网(7)覆盖弹性体材料(6)，以提供用于浆料的抽吸脱水表面。
4.根据权利要求1或2所述的一对模具半体，其特征在于，所述弹性体材料(6)能够在模制浆料容器的加压期间吸收所述模具半体(3、5)的热收缩和膨胀。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的一对模具半体，其特征在于，所述模具半体(3、5)的主体由金属制成。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的一对模具半体，其特征在于，所述第一模具半体(5)是阳模具半体，而所述第二模具半体(3)是与所述阳模具半体相合的阴模具半体。
7.根据权利要求6所述的一对模具半体，其特征在于，所述阳模具半体(5)具有中空的内部真空腔(15)和多个导管通路(8、10)，以在所述阳模具半体的表面和所述内部真空腔(15)之间提供抽吸效应，用于使浆料抽吸脱水。
8.根据权利要求7所述的一对模具半体，其特征在于，所述阳模具半体在所述弹性体材料(6)的下方设置有位于所述阳模具半体的主体中的槽(14)，以在所述弹性体材料(6)的下方分配真空效应。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的一对模具半体，其特征在于，所述弹性体材料(6)的厚度介于10mm和50mm之间。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的一对模具半体，其特征在于，所述弹性体材料(6)的硬度为大致60-80Shore A。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的一对模具半体，其特征在于，所述弹性体材料(6)在模具半体的侧部处的硬度与在模具半体的底部处的硬度不同。
12.一种与权利要求1-11中的任一项所述的一对模具半体一同使用的设备，所述设备包括框架(1)、用于加压并保持该对模具半体(3、5)抵靠彼此装配的器件、以及浆料浆体池(10)，在所述框架中第一模具半体(5)安装在用于朝向所述第二模具半体(3)平移移动的器件中，其特征在于，用于平移移动的所述器件(4)能够使第一模具半体浸入在所述浆料浆体池(16)中，并且使所述第一模具半体移动成压装配在所述第二模具半体上。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第二模具半体安装成进行微小水平移动，以在所述第一模具半体(5)压装配于所述第二模具半体(3)中期间获得正确的对齐。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第二模具半体安装成进行最多为25mm的微小水平移动，以在所述第一模具半体(5)压装配于所述第二模具半体(3)中期间获得正确的对齐。
15.根据前述权利要求1-11中的任一项所述的一对模具半体，其特征在于，模具半体(3、5)是金属模具半体，和/或模具半体(3、5)的主体由金属制成。
16.根据前述权利要求1-11中的任一项所述的一对模具半体，其特征在于，所述第一半体模具(5)的表面通过喷涂或浇铸而由弹性体材料覆盖。
17.根据前述权利要求1-11中的任一项所述的一对模具半体，其特征在于，所述模具半体是能够通过加压和加热来进行浆料模制的金属模具半体(3、5)，该对模具半体包括用于施加浆料浆体的第一模具半体(5)和相合的第二模具半体(3)，其中，所述第一半体模具(5)的金属表面喷涂或浇铸有弹性体材料。
18.根据权利要求7所述的一对模具半体，其特征在于，所述阳模具半体在所述弹性体材料(6)下方设置有位于所述阳模具半体的主体中的槽(14)，所述槽连通弹性体层的小脱水孔(10)与通向内部真空腔(15)且在槽(14)的底部中间隔设置的孔(8)之间，以用于在所述弹性体材料(6)的下方分配真空效应。
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