CN1112478C - 纸浆模塑制品的复合成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纸制品制造技术领域，涉及纸浆模塑制品的复合成形方法。包括以下步骤：将经过处理的纸浆纤维，用水稀释悬浮于水中，经抄纸机制成一定干度的多层湿纸幅；然后用成形模具成形；初步成形后的制品在恒压式压实装置的作用下在干燥机中进行最后的干燥成形。多层湿纸幅成形过程为在抄纸机的夹网成形器上的一网成形多层纸幅，且可添加一层以上的纤维加固层，以增加其耐压强度。本发明具有适用范围广、效率高、制品强度高等特点。

Description

纸浆模塑制品的复合成形方法

技术领域

本发明属于纸制品制造技术领域，特别涉及纸浆模塑制品的制造方法。

背景技术

已有纸浆模塑制品的成形方法主要有四种：浇注法、真空成形法、液压成形法和空气压缩成形法。

浇注法的原理如图1所示。旋开截止阀11，纸浆箱12中的纸浆靠其重力流入活动箱体13，并浇注到金属网状模型14上，水通过网眼流到固定箱体15中，而纤维质则均匀地沉积在模型表面。当固定箱体中的水通过截止阀16全部排除后，移开活动箱体，取下成形制品。

由于这种方法是靠纸浆的重力进行浇注成形，所以它的成形效率很低，一般用于生产批量不大的薄壁制品，而且只适宜用稀薄的纸浆，一般比例为1∶2000。

真空成形法的原理如图2所示。将金属网模21置于纸浆液22中，并通过抽气管道23使网模内部形成真空，纸浆中的纤维质在真空压力的作用下沉积到网模的外部表面上。当达到制品的要求厚度时，从纸浆中取出制品，并用挤压模24挤压制品，从而完成制品的成形。

真空成形法适于制作不太深的薄壁制品，例如包装蛋类、水果的衬垫、饭盒、果盘、碟等。

液压成形法用于厚壁制品的成形，其基本原理如图3所示。由泵31将纸浆槽32中的纸浆送入定量注浆器33中，定量后，旋开截止阀34，将纸浆注入排水成形器35。挤压冲头36在液压机37的作用下伸入充满纸浆的成形器中挤压纸浆，水经网状模38的孔眼排出，纤维质在网状模和挤压头之间成形。成形结束后，挤压头内部接通真空，使制品吸附在挤压头上，与网状模分开。然后挤压冲头再接通压缩空气，使制品与其脱开。

这种方法只适宜用在平面型或高度不太大的制品生产上。

压缩空气造型法基本原理如图4所示。纸浆41由泵42不断泵入纸浆箱43，通过截止阀441注入装有可拆卸金属网模451的模箱45中。来自空气压缩机46的压缩空气经过加热器47的加温后，通过截止阀442通入模箱45中，压力作用于浆液液面，使浆液水分通过金属网壁及模箱底部排水管48排出，而纤维质则均匀地沉积在网模的内表面上，完成制品的成形。

这种方法可生产外形复杂且密封空心纸模制品，如瓶、杯、桶、箱等。用这种方法制造纸浆制品时，成形前的纸浆浓度为(0.5～0.6)％，成形后的制品含水率约为45％，因此成形过程中的脱水量很大。由于纸浆中的纤维质很小，用压缩空气脱水时纤维质极易堵塞网模上的小孔，从而减慢了脱水速度。因此这种方法的生产率很低。

发明内容

本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，提出一种新的纸浆模塑制品的成形方法，具有适用范围广、效率高、制品强度高等特点。

本发明提出的纸浆模塑制品的复合成形方法，其特征在于，将纸幅成形、模具塑造成形、恒压式干燥成形3种成形方法复合在一起，该方法包括以下步骤：

1)纸幅成形方法：将经过处理的纸浆纤维，用水稀释悬浮于水中，经抄纸机使悬浮体中的固相物质在成形网上沉积成层，悬浮体液相排出，纸浆变成含水为15～25％干度的多层湿纸幅；

2)然后用成形模具成形：将湿纸幅置于形状相应的模具上，通过机械挤压成形；

3)压式干燥成形：经模具成形的制品，放入恒压式压实装置中，然后将制品连同压实装置一起置于干燥机中，使制品进行最后的干燥成形。

上述所说的成形网上沉积成层可为在抄纸机的夹网成形器上一网成形出多层纸幅，且可添加一层以上的纤维加固层，以增加其耐压强度。

本发明这种成形方法将纸幅成形、模具塑造成形、恒压式干燥成形3种成形方法复合在一起，它与已有模塑制品成形方法的不同之处在于其独特的脱水方法、添层成形工艺和复合成形方式。可用于薄壁或厚壁制品的成形，使制品具有较高的耐压强度。

本发明的纸浆模塑制品的纸幅成形法具有以下特点：

1)与已有成形方法相比，无网模，一次挤压成形，生产效率高，克服了网模成形时易堵网成形困难。

2)制品内部可以添加干纤维层，耐压强度高，轴向承压大，可以用于盛装碳酸饮料。

3)烘干前制品的干度可达到15～25％，减轻烘干负担，节约能源，而已有成形方法在烘干前只能达到30…40％，这是模具结构所限制的。

4)投资小，只在抄纸机上增设模具就可制出抄制模塑制品。

纸浆模塑制品的纸幅成形方法可广泛应用于各种制品的成形制造，例如：饮料包装制品，食品包装制品，日用制品，化工制品，保鲜制品， 建材制品，农用制品等。

附图说明

图1为纸浆模塑制品的浇注成形工艺示意图。

图2为纸浆模塑制品的真空成形工艺示意图。

图3为纸浆模塑制品的液压成形工艺示意图。

图4为纸浆模塑制品的压缩空气成形工艺示意图。

图5为本发明的实施例的复合成形原理图。

图6为本实施例的内模结构示意图。

图7为本实施例的外模及底模结构示意图。

图8为本实施例的模具塑造成形时的定位导向装置结构示意图。

图9为本实施例的恒压式压实装置结构示意图。

具体实施方式

本发明以缩颈形易开罐的制造方法为纸浆模塑制品的复合成形方法的实施例，结合

附图说明如下：

本实施例的复合成形法主要包括纸幅成形，模具塑造成形和恒压式干燥成形三个过程。

1.纸幅成形方法：其工作原理如图5所示。

纸幅成形就是悬浮体中的固相物质在成形网上沉积成层和悬浮体液相的排出过程的结合。经过这个过程，纸浆变成15～25％干度的湿纸幅。

纸浆模塑制品的纸幅成形是根据“浆料流体动力学”的理论和“造纸机”的原理，运用浆料循环叠层上网，实现一网抄多层。

(1)夹网成形器上的一网多层纸幅成形步骤为；纸浆悬浮体在重力作用下从纸浆箱51底部的小口喷出，喷出的浆流对准成形棍521、522上的两张网531、532的夹口的中线。两网夹持的成形段分楔形区、压力区和真空区，喷出的浆流在遇到成形网及其成形辊时，由于车速较高，浆流速也很大，在双网夹口的楔形区形成较大的压力而导致较快的脱水，通过分楔形区中的刮水板541泄水，网上迅速形成了纤维积层。同时在压力区段配有若干个导向板542，它们交替地装设在两网的两侧，把两网交替地顶向相对的一侧使其在板端引成突然的翘曲，于是在板的端部把靠板端的网内面所附的水刮掉，而两网在板端的突然翘曲产生了离心力的效应和流道收缩，这就使纸浆受到增大的泄水压力，增多了向另一侧的脱水；同时还使纸浆悬浮体中产生湍动，促进了其中纤维的分散，有利于纤维的均匀。这种作用在遇到下一片导向板时又反过方向朝另一侧突然翘曲而向这一面增大脱水量。在真空区装有吸水箱543，把水吸去。当带纸网532转动一个周期时，即完成第一层湿纸幅，如金属网转动若干个周期就可获得若干层湿纸幅，实现一网多层纸幅成形。压棍551、552用于调整金属网的张力。

(2)添加加固层步骤为：纸幅成形到中层后，将加固层56(如：布带)通过压辊553挤压到纸幅面上。从湿纸中挤出的水被干布带吸收，两层纤维在挤压力和纤维间的结合力作用下粘合形成整体，这主要是提高制品的耐压强度，对于耐压强度要求不高的制品可以不添加这层。

(3)案辊上纸幅成形及舔移步骤为：当在夹网成形器I上的纸幅成形达到要求的纸幅厚度后，带纸网上的湿纸幅与案辊571上的毛毯带572接触，随着毛毯带的移动，湿纸与毛毯带都在渐增的压力下受挤压，因此湿纸很快地在较低的压力下达到饱和。外加压力开始作用时，首先只是在湿纸和毛毯带的固相中产生机械应力，湿纸达到饱和时，外加压力才在湿纸的液相中产生液压力而毛毯仍处于机械变形中。湿纸中的液压力使水流入毛毯中。当毛毯由于机械变形和水分增加也在渐增的外压力下达到饱和时，毛毯中就产生液压力使水从毛毯中流出。随后进入出侧区，湿纸和毛毯膨胀恢复时产生空气与水的界面，同时在湿纸和毛毯中的毛细管内和毛细管之间产生水流。湿纸中的细小孔隙被来自大孔穴中的水充满，因湿纸的大孔穴比毛毯的空穴小.故它又从毛毯中吸水。

舔移是一种封闭的引纸方法，纸幅粘附在案辊毛毯上被剥离成形网。在舔移过程中，纸幅不是受张力的作用去克服与成形网的附着力而剥离的，纸幅离开成形网后也不受到张力即牵引的作用。由于普通案辊毛毯与纸幅接触的表面比成形网平滑得多，它与湿纸幅接触面中的实际面积也比成形网大得多，在一定得水分条件和压力条件下，使得湿纸幅对毛毯的附着力大于对成形网的附着力。从而使湿纸幅随案辊毛毯走而离开成形网，即实现了舔移。

(4)伏辊上的纸幅成形步骤为：这个阶段是利用伏辊573压榨使纤维压缩变形把水进一步挤出，以达到纸幅更加致密。当纸幅受挤压时，纤维首先靠拢，使固体骨骼中的细小部分更加致密的堆积，纤维与纤维之间间隙中的自由水被挤压出来。然后是纤维变形，受相邻纤维的压力，纤维可弯曲并填充入被挤出水面下的空隙，当卸去载荷时，纤维伸长，体积增加，由于结合水(模化水)的弹性变形，固体细小部分靠拢挤开相邻固体细小部分，恢复了它的厚度。

2.模具塑造成形方法，如图6-7所示。

制品的模具塑造成形是将湿纸幅置于形状相应的模具上，通过机械挤压实现的。它具有成形和整形两种功能，省去了已有纸浆模塑制品制造过程中的整形工序，从而简化了制品的生产过程。

缩颈形易开罐的模具包括内模、外模和底模三部分。

内模6采用燕尾滑动导轨组合式结构，如图6所示，它由模块61、模块62、模块63、模块64和模块65组合而成。脱内模时，先取出模块61，再取出模块63和模块65，最后取出模块62和模块64。具有这种结构的内模形状精度高、脱模方便，能保证制品内腔质量。

外模及底模75结构如图7所示。外模采用多体式组合结构，由模块71、模块72、模块73、模块74四部分组成。这种结构的模具排水均匀，成形时制件不压溃，表面无巨边接口。

模具塑造成形利用机械的挤压方式使制品在内模、外模及底模之间成形，采用专用的定位导向装置8，其结构与外模形状相应，其导向套8内壁与外模外壁有一间隙，通过多个调整螺丝钉81将外模固定，如图8所示，保证成形时挤压均匀，成形后制品无巨边接口及压溃。整个成形过程分为3个阶段。

1)调整定位导向套8上对应于模块71、73的螺钉，使模块71、73先闭合，挤压区的含水量达到饱和，这时湿制品受压缩而变形，只排出空气，水分不明显减少。

2)调整定位导向套8上对应于模块72、74的螺钉，使模块72、74闭合，成形从制品含水饱和点变到挤压水压力最高点，由于湿制品的内部产生水压力，使水分从模具的间隙排出。

3)均匀调整定位导向套上的各螺钉81，成形从挤压水压力的最高点到湿制品的最干点，这时湿制品内部的水压力减低，机械压力增大，体积收缩，使不饱和的湿制品的纤维组织内部的毛细孔压实，从而增加了湿制品的干度。

3.恒压式干燥成形

经模具成形的制品，自由水被脱出而结合水(模化水)还存在于制品中，在干燥时水分蒸发使制品收缩和内部组织疏松，强度不好。这时用如图9所示的恒压式压实装置，使制品在干燥时始终在压力作用下均匀收缩、不翘曲，保证制品的形状和尺寸精度，提高制品强度，外表面还可以熨平。

使用恒压式压实装置时，先将弹簧带箍在制品外表面，再将弹簧带两端分别固定在两根立柱上，然后将制品连同压实装置一起置于干燥机中，使制品进行最后的干燥成形。

Claims (2)

1、一种纸浆模塑制品的复合成形方法，其特征在于，将纸幅成形、模具塑造成形、恒压式干燥成形3种成形方法复合在一起，该方法包括以下步骤：

1)、纸幅成形方法：将经过处理的纸浆纤维，用水稀释悬浮于水中，经抄纸机使悬浮体中的固相物质在成形网上沉积成层，悬浮体液相排出，纸浆变成含水为15～25％干度的多层湿纸幅；

2)、然后用成形模具成形：将湿纸幅置于形状相应的模具上，通过机械挤压成形；

3)、恒压式干燥成形：经模具成形的制品，放入恒压式压实装置中，然后将制品连同压实装置一起置于干燥机中，使制品进行最后的干燥成形。

2、如权利要求1所述的纸浆模塑制品的复合成形方法，其特征在于，所说的成形网上沉积成层为在抄纸机的夹网成形器上一网成形出多层纸幅，且可添加一层以上的纤维加固层，以增加其耐压强度。

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