CN113811654B - 纸浆模塑制程及其在线智能干化设备 - Google Patents
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Abstract
一种纸浆模塑制程及其在线智能干化设备，纸浆模塑制程包括：在捞浆成型步骤(S24)与热压整型步骤(S50)间，按次执行智能循环干燥步骤(S30)与智能加湿步骤(S40)。智能循环干燥步骤(S30)包括：根据纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，组合执行红外线照射步骤(S30a)与吹热风步骤(S30b)，从而自适应的移除初压半成品(110)的不同部位所含的不同水分，形成均匀干化的干化半成品(112)。智能加湿步骤(S40)包括：根据纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，对干化半成品(112)中不同局部位置喷淋预设的不同水量，形成具有均匀含水率的加湿半成品(114)。
Description
技术领域
本发明涉及一种纸浆模塑制程的技术领域，尤其涉及一种通过自动化生产线大量制造缓冲材的纸浆模塑制程以及其在线智能干化设备。
背景技术
正如常见的各种不耐外压或不耐外部撞击的物品如家电、3C产品、家具、食品、易碎品等的包装容器皆配置有缓冲材以保护这些物品。目前，用于生产这些缓冲材的现有制程，大多是一种俗称的”干式纸浆模塑制程”。请参见图1，其绘示了一种采用现有干式纸浆模塑制程的多个生产工站的操作示意图，所述多个生产工站包括：制浆(Slurry)工站10、捞浆与初步成型(Pulp-dredging and initially forming)工站12、干燥(Desiccation)工站14、回潮(Moisture regain)工站16、热压整型(Thermo-compression forming)工站18以及裁切(Cutting)工站19：藉此，所述多个生产工站相应的操作步骤依加工次序包括：制浆步骤、捞浆与初步成型步骤、干燥步骤、回潮步骤、热压整型步骤以及裁切步骤。
所述制浆步骤是以含植物纤维为主的浆板及/或废纸材作为原料，通过碎浆机使该原料碎裂成细小碎片并加入水份以调合成具一定浓度的浆体(Slurry)，并将该浆体11存储于浆槽101内；然而，以含植物纤维为主的浆板及/或废纸材作为原料并通过该制浆步骤10制备的该浆体11在本质上是充满了尺寸大小不一的杂质，这些杂质经常会对该缓冲材的产品质量造成影响如对该缓冲材外观造成缺陷，或造成其后加工(如执行该热压整型步骤及/或该裁切步骤)的困难度。所述捞浆与初步成型步骤是通过一对捞浆与初步成型的公母模具组件的其中一模具(公模或母模)吸取该浆槽101内的该浆体11，从而形成一湿胚体110，之后再使该捞浆与初步成型的公母模具组件对着该湿胚体110彼此加压与合模，除了初步的沥水干燥外，还一体成型出一具有初步三维结构的半成品113(见所述干燥步骤)。
由于所述干燥步骤，是让该半成品113通过24至48小时的户外日晒场或使用烘室以高度耗能(电能或天然气)的方式直接进行高温烘干，去掉该半成品113中所含的大部份水分，从而干燥化该半成品113；接着，通过该回潮步骤，将该干燥后的半成品113置放在具有温度与湿度控制的回潮室中48小时，其间还传送水气或水蒸气到该回潮室内进而接触该干燥后的半成品113，使该干燥后的半成品113再度吸收水分以形成回潮；之后，接着依次执行该热压整型步骤以及该裁切步骤，其中该热压整型步骤通过一组热压成型公母组件对该回潮后的半成品113’热压，以一体成型出一具有精确三维尺寸的纸制品如该缓冲材，该裁切步骤用于进一步切除该纸制品如缓冲材周缘多余的边角。
在前述干燥步骤中，由于现有日晒场对该干燥后的半成品113的干燥时间过长，或在现有烘室中长时间控制该干燥后的半成品113的干燥温度，这使得现有制程的所述干燥步骤非常耗能及/或耗时，不利于该纸制品如该缓冲材的制造成本；其次，由于现有烘室或日晒场对该干燥后的半成品113的整体结构的干燥条件(如干燥温度与干燥时间)都是一致的，但是该干燥后的半成品113上每一处位置的成型结构都不一样，特别是在该干燥后的半成品113的不同位置上的成型结构的厚度及/或高度也随之不同(如分别形成凹形截面结构以及凸形截面结构)，这使得在该不同位置上的成型结构的局部含水率(或干度)也不一样，例如在处于同一干燥条件(即每一位置皆提供相同的工作干燥温度与工作干燥期间)下，该干燥后的半成品113中厚度较薄的表面部位的局部含水率变得过低而容易发生干裂，但是同一该干燥后的半成品113中厚度较厚的凸形部位的局部含水率却又变得过高，导致所述干燥后的半成品13整体的干化是不均匀的，这会造成在后续加工如执行该回潮步骤或该热压整型步骤上的困难度，同时也造成该纸制品如缓冲材的产品质量变差。
对该干燥后的半成品113施行该回潮步骤的目的，是为了改良该纸制品(如该缓冲材)的机械性质如结构强度。这是因为，该纸制品中植物纤维的结构强度会随着其回潮率(Moisture regain)的增加而下降，反之亦然；亦即，植物纤维的组织结构随着回潮率的增加变得过于柔软且容易变形破裂，也因其植物纤维的组织结构吸水较多而容易膨涨与缠结而不易加工(如接下来的该热压整型步骤)，且该植物纤维容易沾黏于前述模具上，以致在该干燥后的半成品113脱模时易造成该纸制品的破损，或该干燥后的半成品113的表面形成水渍(Watermark)；相反的，如果是其回潮率过低，会使该植物纤维组成的结构刚性变高，亦即其柔韧性变低而使其通过后续加工(如该热压整型步骤)时易发生脆裂，且在该干燥后的半成品113的表面上容易形成皱褶(Wrinke)与缩水变形。这里提到的回潮率实质上大约是相当于含水率。然而，由于现有回潮步骤对该干燥后半成品113的整体结构的回潮条件(如整体结构全面的喷洒水分)都是一致的，也就是对该干燥后的半成品113上每一位置的结构提供等量的水分或水蒸气以形成回潮，但是因为该干燥后的半成品113的每一位置的成型结构并不一样(如分别形成凹形截面结构以及凸形截面结构)，特别是在不同位置上的成型结构的厚度及/或高度也不同，这使得通过该回潮步骤后形成的一回潮的半成品113’在不同位置上的含水率是不均匀的，例如在处于同一回潮条件(即每一位置皆提供等量水份)下，该回潮的半成品113’的一较厚结构中的局部含水率可能不足，但该回潮的半成品113’的另一较薄结构中的局部含水率却又过高，此时就容易发生前述回潮率过高或过低所引发的该纸制品(如缓冲材)的机械性质不佳的问题，这会导致后加工如该热压整型步骤的困难度增加或该纸制品的产品良率变差。
在准备执行该干燥步骤时，是以人工方式将该湿胚体110从该捞浆与初步成型工站12运送到该干燥工站14如户外的日晒场，在该干燥工站14如户外的日晒场进行24至48小时的太阳日晒或烘室以高度耗能方式烘干该湿胚体110；接着，在准备执行该回潮步骤时，是再度以人工方式将该干燥后的半成品113从该干燥工站14运送到该回潮工站16，并以人工方式将该干燥后的半成品113一个接着一个的放在该回潮工站14如具有温度与湿度控制的回潮室中48小时；之后，在准备执行该热压整型步骤时，再度以人工方式将该回潮后的半成品113’从该回潮工站16运回该生产线1的该热压整型工站18以执行所述热压步骤。由此可理解，该干燥工站14与该回潮工站16两者对应于现有制程的该生产线1而言，本质上是属于一种离线(Off-line)的生产工站(如位于户外的日晒场)；换句话，现有干式纸浆模塑工艺需要耗费大量人力频繁的进出该在线生产工站与该离线生产工站之间以搬运、检视或调整该纸制品，无法完全实现的一贯化的自动化在线生产，导致其生产时间过长、人工成本过高以及生产效率极低。
故，有必要提出一种用于制备三维纸制品(如缓冲材)的纸浆模塑制程以解决上述现有技术的问题。
发明内容
为解决上述现有技术的问题，本发明的一主要目的在于提供一种纸浆模塑制程，属于一半湿式纸浆模塑工艺，能够完全实现具有多个按次执行的在线自动生产工站的一贯化生产线，大量制造纸浆模塑制品如缓冲材，以大幅缩减现有技术的干式纸浆模塑工艺所需的较长生产时间与较高的人工成本，从而提高生产效率、产品良率。
此外，本发明的另一目的在于提供一种在线智能干化设备，用于纸浆模塑制程中，能够自适应的移除所述纸浆模塑制品的初压半成品的不同部位所含的不同水分，形成一较均匀干化的干化半成品，以及同时对所述干化半成品的不同局部位置喷淋预设的不同相应水量，形成一具均匀含水率的加湿半成品，以避免现有技术中所述回潮半成品(或纸制品)的部分结构的回潮率过高或过低而引发其机械性质不佳的问题。
为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种纸浆模塑制程，通过多个按次执行的在线自动生产工站实现纸浆模塑制品的一贯化生产线，其包括按次执行以下步骤：一制浆步骤、一捞浆成型步骤、一智能循环干燥步骤、一智能加湿步骤以及一热压整型步骤。
所述制浆步骤，包括：以湿植物纤维为主的原料制成浆体，以及使所述浆体存储于浆槽中。
所述捞浆成型步骤，包括：通过一对捞浆成型的公母模具组件的其中一模具，从所述浆槽内的该浆体中以真空吸取方式捞集一位于该捞浆成型的公母模具组件间的湿胚体；以及接着，使该捞浆成型的公母模具组件合模以对所述湿胚体加压，从而一体成型出一具三维结构的初压半成品。
所述智能循环干燥步骤包括：根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，对所述初压半成品提供红外线照射步骤与吹热风步骤两者的组合执行，所述组合执行包括所述红外线照射步骤与所述吹热风步骤中每一步骤的执行次序、执行次数与执行时间，进而自适应的移除所述初压半成品的不同部位所含的不同水分，形成均匀干化的半成品。
所述智能加湿步骤包括：根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，对所述干化半成品中至少一局部位置喷淋一预设的相应水量，形成被喷淋的加湿半成品，从而均匀化所述加湿半成品的整体结构的含水率，使所述加湿半成品的平均含水率上升到介于8％到20％间。
在所述热压整型步骤中，通过一对热压整型的公母模具组件的合模以热压所述加湿半成品，从而形成被热压的半成品。
优选的，所述制浆步骤还包括：使所述浆体通过一具有数个筛孔的滤网的过筛，从所述浆体中去除不符合所述筛孔的尺寸大小的杂质，进而均化所述浆体中所含的所述湿植物纤维的尺寸大小，且过筛后的所述浆体存储于所述浆槽中。
优选的，所述纸浆模塑制程还包括：根据不同的所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，提供不同的所述组合执行。
优选的，所述纸浆模塑制程还包括：通过一可编程控制单元控制所述智能循环干燥步骤与所述智能加湿步骤的按次执行，其中所述智能循环干燥步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与至少一第一传感器侦知所述初压半成品在所述生产线的相应位置所产生的第一侦知信号，从而控制所述红外线照射步骤与所述吹热风步骤两者的所述组合执行，以及所述智能加湿步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与至少一第二传感器侦知所述干化半成品在所述生产线的位置所产生的第二侦知信号，对干燥后的所述干化半成品的所述至少一局部位置喷淋所述预设的相应水量，从而均匀化所述加湿半成品的整体结构的含水率。
优选的，所述红外线照射步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器产生的所述第一侦知信号，控制若干个位在所述生产线的不同位置上的红外线灯具按次执行，分别对所述初压半成品的所述不同部位照射红外线，以自适应的移除所述初压半成品的所述不同部位所含的不同水分。
优选的，所述初压半成品的所述不同部位包括至少一容易形成架桥现象的凹面结构及/或至少一表面结构。
优选的，所述吹热风步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器产生的所述第一侦知信号，控制至少一第一干燥风机的若干个位在所述生产线的不同位置上的出风口按次执行，分别对所述初压半成品的所述不同部位吹热风，进而自适应的移除所述初压半成品的所述不同部位所含的不同水分。
优选的，所述智能加湿步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第二传感器产生的所述第二侦知信号，控制至少一喷淋部件对所述干化半成品的不同局部位置喷淋预设的不同相应水量，从而均匀化所述加湿半成品的整体结构的含水率。
优选的，所述干化半成品的所述至少一局部位置为一局部结构，该局部结构的局部含水率低于所述干化半成品的其它位置的局部含水率。
优选的，所述干化半成品的平均含水率低于8％以下，以及按次执行所述智能循环干燥步骤与所述智能加湿步骤两者的工作周期时间低于2小时。
此外，为实现上述发明目的，本发明还采用如下技术方案：一种在线智能干化设备，用于一执行纸浆模塑制程的一贯化生产线中，所述生产线包括多个按次执行的在线自动生产工站，用于大量生产纸浆模塑制品，所述多个按次执行的在线自动生产工站包括捞浆成型工站与热压整型工站，以及其特征在于，所述在线智能干化设备包括：至少一传送线、一智能循环干燥装置、一智能加湿装置以及一可编程控制单元。
所述智能循环干燥装置，用于干化所述捞浆成型工站输出的初压半成品从而形成干化半成品，所述智能循环干燥装置包括若干个位在所述至少一传送线的不同位置上的红外线灯具、至少一第一干燥风机以及至少一第一传感器，所述至少一第一传感器用于侦知所述初压半成品位在所述至少一传送线中的位置从而产生一相应的第一侦知信号，所述至少一第一干燥风机具有若干个位在所述至少一传送线的不同位置上的出风口。
所述智能加湿装置，用于对所述智能循环干燥装置输出的所述干化半成品加湿，所述智能加湿装置包括至少一喷淋部件以及至少一第二传感器，所述至少一喷淋部件沿着所述至少一传送线设置，所述至少一第二传感器用于侦知所述干化半成品位在所述至少一传送线中的位置从而产生一相应的第二侦知信号。
所述可编程控制单元，用于控制所述智能循环干燥装置与所述智能加湿装置两者的按次作动，其中所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器产生的所述第一侦知信号，控制所述若干个红外线灯具与所述至少一第一干燥风机的所述若干个出风口两者的组合作动，所述组合作动包括所述若干个红外线灯具与所述若干个出风口之一的作动次序、作动次数以及作动时间，从而自适应的移除所述初压半成品的不同部位所含的不同水分，形成均匀干化的干化半成品，以及所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第二传感器产生的所述第二侦知信号，控制所述至少一喷淋部件对所述干化半成品的至少一局部位置喷淋一预设的相应水量，从而形成一具有均匀含水率的加湿半成品。
优选的，所述可编程控制单元根据不同的所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，提供不同的所述组合作动。
优选的，所述初压半成品的所述不同部位包括至少一容易形成架桥现象的凹面结构及/或至少一表面结构。
优选的，所述干化半成品的所述至少一局部位置为一局部结构，该局部结构的局部含水率低于所述干化半成品的其它位置的局部含水率。
优选的，所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第二传感器产生的所述第二侦知信号，控制所述至少一喷淋部件对所述干化半成品的不同局部位置喷淋预设的不同相应水量。
本发明实现了以下有益的技术效果：相较现有技术，通过根据本发明的一种纸浆模塑制程，能够完全实现具有多个按次执行的在线自动生产工站的一贯化生产线，大量制造纸浆模塑制品如缓冲材，以大幅缩减现有技术的干式纸浆模塑工艺所需的较长生产时间与较高的人工成本，从而提高生产效率与产品良率，以及通过根据本发明的一种在线智能干化设备，能够自适应的移除所述纸浆模塑制品的所述初压半成品的不同部位所含的不同水分，形成较均匀干化的所述干化半成品，以及能够对所述干化半成品的不同局部位置喷淋预设的不同相应水量，形成一具均匀含水率的加湿半成品，以避免现有技术中所述回潮半成品(或纸制品)的部分结构的回潮率过高或过低而引发其机械性质不佳或难作后续加工的问题。
为了更进一步了解本发明的技术特征以及技术方案，请参见以下有关本发明的详细说明与附图。
附图说明
此处说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1，绘示了一种采用现有干式纸浆模塑制程的多个生产工站的操作示意图；
图2，绘示了一种采用本发明的优选实施例的纸浆模塑制程的一贯化生产线的多个在线自动化生产工站的操作示意图；以及
图3，绘示了一种根据本发明的优选实施例的所述纸浆模塑制程的步骤流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例与附图对本发明实施例中的工艺方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本发明的要求保护范围并不局限于所述实施例，应由权利要求所定义。本发明提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是用于说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
请参见图2的示例，其绘示了一种采用了本发明的优选实施例的纸浆模塑制程的一贯化生产线20的多个在线自动化生产工站的操作示意图，所述纸浆模塑制程为一种半湿式纸浆模塑制程(Semi-wet pulp-molded forming process)，用于大量生产具有三维结构的纸浆模塑制品如包材及/或缓冲件。所述多个在线自动化生产工站主要包括：一制浆工站21、一捞浆成型工站24、一在线智能干化设备27、一热压整型工站50以及一裁切工站60。在所述一贯化生产线20中，每两个所述多个在线自动化生产工站间还设置有至少一传送成品或半成品的自动化传动机构(未示例)，所述自动化传动机构为任何用于实现所述所述一贯化生产线20的机构，如马达、滚轮、输送带、机械手臂、连杆机构、导轨机构、导柱机构的其中之一或若干的组合；此外，所述一贯化生产线20包括一具有可编程控制部件的集控平台(未示例)，用于可编程的调控所述多个在线自动化生产工站与所述自动化传动机构之间的工作。由于所述自动化传动机构可以采用现有技术，因此以下不予详述。
在所述制浆工站21中，将以湿植物纤维为主的原料，调合成具一定浓度的浆体(Slurry)11；于本优选实施例中，所述制浆工站21还包括一具有数个筛孔的滤网13，所述滤网13设置在该浆体11流向浆槽101的通道上，使所述浆体11通过所述滤网13的过筛，从所述浆体11中去除不符合所述筛孔的尺寸大小的杂质，进而均化所述浆体11中所含的所述湿植物纤维的尺寸大小，且过筛后的所述浆体11’存储于所述浆槽101中。因为所述浆体11’的所述湿植物纤维的尺寸已被均化，能避免如现有技术的该纸制品的外观缺陷，并降低其后加工(如执行该热压整型步骤及/或该裁切步骤)的困难度。
所述捞浆成型工站24包括一对捞浆成型的公母模具组件142、144以及存储所述浆体11’的该浆槽101。通过该捞浆成型的公母模具组件142、144的其中一模具(母模142或公模144)以真空吸取方式从该浆槽101内的该浆体11中捞集一位于该捞浆成型的公母模具组件142、144间的湿胚体；之后，再使该捞浆成型的公母模具组件142、144对着该湿胚体彼此加压以进行合模，除了初步的沥水干燥外，还一体成型出一初具三维结构的所述纸浆模塑制品的初压半成品110。
请进一步参见图2，所述在线智能干化设备27的主要结构包括：至少一传送线、一智能循环干燥装置30、一智能加湿装置40以及一可编程控制单元46。于本优选实施例中，所述至少一传送线包括一用于所述智能循环干燥装置30中的第一传送线31，以及一用于所述智能加湿装置40中的第二传送线41。
所述智能循环干燥装置30，用于干化所述捞浆成型工站24输出的所述初压半成品110，从而形成均匀干化的干化半成品112。所述智能循环干燥装置30包括所述第一传送线31、至少一第一干燥风机32、若干个位在所述第一传送线31中不同位置上的红外线灯具34以及至少一第一传感器36。所述第一传送线31，用于从所述捞浆成型工站24处承载所述初压半成品110，并在干化成所述干化半成品112的干化过程中同时自动化运送所述初压半成品110至所述智能加湿装置40。所述至少一第一干燥风机32具有若干个位在所述第一传送线31的不同位置上的出风口322；于本优选实施例中，所述若干个出风口322系沿着所述第一传送线31的一传送所述初压半成品110的方向(见图中一由左至由的方向箭号)上逐一分布设置，从而分别在不同时序及/或不同位置对所述初压半成品110吹热风，例如工作温度范围为173℃到182℃的热风：于另一优选实施例中，所述智能循环干燥装置30还包括一第二干燥风机(未示例)，所述第二干燥风机具有若干个出风口(未示例)，沿着所述第一传送线31的延伸方向逐一分布设置，用于分别在不同时序及/或不同位置对所述初压半成品110吹冷风。所述若干个红外线灯具34，系沿着所述第一传送线31的所述传送方向逐一分布设置，用于分别在不同时序及/或不同位置对所述初压半成品110照射红外线，例如工作温度范围为173℃到182℃的红外线。所述至少一第一传感器36，用于实时侦知被传送中的所述初压半成品110位在所述第一传送线31中的各个位置从而产生一相应的第一侦知信号；于本优选实施例中，所述至少一第一传感器36包括若干个第一传感器36，所述若干个第一传感器36是相应所述若干个红外线灯具34以及所述若干个出风口322的所在位置并分别沿着所述第一传送线31的所述传送方向逐一分布设置。
所述可编程控制单元27，像是一种单片机或PLC控制器等，用于可编程的调控所述智能循环干燥装置30与所述智能加湿装置40两者的按次作动，如先使所述智能循环干燥装置30作动后，接着使所述智能加湿装置40作动。于其它优选实际例中，所述可编程控制单元27可以进一步受所述所述一贯化生产线20的所述集控平台(未示例)的调控。针对所述智能循环干燥装置30的作动，所述可编程控制单元27是根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器36产生的所述第一侦知信号，可编程的调控所述若干个红外线灯具34与所述至少一第一干燥风机32的所述若干个出风口322两者的组合作动，所述组合作动包括所述若干个红外线灯具34与所述若干个出风口32中任一组件的作动次序、作动次数以及作动时间，从而自适应的移除所述初压半成品110的不同部位所含的不同水分。例如，所述初压半成品110的所述不同部位包括至少一容易形成架桥现象的凹面结构1122及/或至少一表面结构；优选的，所述可编程控制单元27通过预设的可编程序，能够根据不同的所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，提供不同的所述组合作动，从而当所述可编程控制单元27收到所述至少一第一传感器36产生的所述第一侦知信号时，所述可编程控制单元27即根据其自身提供的所述相应组合作动，调控所述若干个红外线灯具34与所述至少一第一干燥风机32的所述若干个出风口322，从而分别对所述初压半成品110的所述不同部位移除不同水分，以形成较均匀干化的所述干化半成品112。
在一实际案例中，如图2示例的所述智能循环干燥装置30，在沿着所述第一传送线31的所述传送方向(即从所述第一传送线31的左边位置到右边位置)上，以可拆装方式分别依次排列设置一在第1位置的红外线灯具34、一在第2位置的出风口322、一在第3位置的出风口322、一在第4位置的出风口322、一在第5位置的红外线灯具34以及一在第6位置的出风口322，使所述若干个红外线灯具34与所述若干个出风口32两者形成部分交错排列。在操作时，所述可编程控制单元27根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器36产生的所述第一侦知信号，调控在第1位置的所述红外线灯具34、在第2位置的所述出风口322、在第3位置的所述出风口322、在第4位置的所述出风口322、在第5位置的所述红外线灯具34以及在第6位置的所述出风口322的组合作动。例如，所述组合作动为：首先使在第1位置的所述红外线灯具34作动，即对所述半成品112照射红外线以移除所述初压半成品110的表面水分以作产品定型，接着使在第2位置的所述出风口322、在第3位置的所述出风口322、在第4位置的所述出风口322依次作动，从而分别吹出多道热风，即以热风循环方式移除所述初压半成品110的其它不同部位所含的水分；接着，使在第5位置的所述红外线灯具34作动，即对至少一容易形成架桥现象的所述初压半成品110的凹面结构1122(亦为含水率较高之处)照射红外线；以及，最后使在第6位置的所述出风口322作动，即吹出热风以移除所述初压半成品110中所含的剩余水分，藉此能够自适应的移除所述初压半成品110的不同部位所含的不同水分，使所述干化半成品112的平均含水率低于8％以下；惟，上述组合作动不因此界定本发明，因为所述可编程控制单元27能够通过预设的可编程序，根据不同的所述纸浆模塑制品的结构(如不同体积大小)及/或外轮廓(如不同高度及/或不同厚薄之处)，提供不同的所述相应组合作动，所述相应组合作动能够使所述可编程控制单元27对所述若干个红外线灯具34与所述若干个出风口32中任一组件的作动次序、作动次数以及作动时间作出优选的调控，分别对所述初压半成品110的所述不同部位移除不同水分，从而形成较均匀干化的所述干化半成品112。
请进一步参见图2的示例，所述智能加湿装置40，用于对所述智能循环干燥装置30输出的所述干化半成品112加湿，形成加湿后的半成品114。所述智能加湿装置40包括所述第二传送线41、至少一喷淋部件42以及至少一第二传感器44。所述第二传送线41，用于在所述智能循环干燥装置30处承载所述干化半成品112，并在形成所述加湿半成品114的加湿过程中同时自动化运送所述加湿半成品114至所述热压整型工站50。于其它优选实施例中，所述第一传送线31与所述第二传送线41两者可以形成连动；于另一优选实施例中，所述第一传送线31与所述第二传送线41属于所述一贯化生产线20的所述在线自动化生产工站的所述自动化传动机构的一部分。
于本优选实施例中，所述至少一喷淋部件42包括若干个喷淋部件42，所述若干个喷淋部件42沿着所述第二传送线41的一传送所述加湿半成品114的方向上逐一分布设置；于其它优选实施例中，所述至少一喷淋部件42可移动的设置于一平行于所述第二传送线41的所述传送方向的导轨(未图标)，从而使所述至少一喷淋部件42能够沿着所述导轨移动；于其它优选实施例中，所述至少一喷淋部件42能够可转动的喷淋水分。所述至少一第二传感器44，用于实时侦知被运送中的所述干化半成品112位在所述第二传送线41中的各个位置从而产生一相应的第二侦知信号；于本优选实施例中，所述至少一第二传感器44包括若干个第二传感器44，所述若干个第二传感器44是分别相应若干个喷淋部件42的所在位置并分别沿着所述第二传送线41的所述传送方向(请参见图2中的箭号)逐一分布设置。
针对所述智能加湿装置40的作动，所述可编程控制单元46是根据不同的所述纸浆模塑制品的结构(如不同体积大小)及/或外轮廓(如不同高度及/或不同厚薄之处)与所述至少一第二传感器44产生的所述第二侦知信号，可编程的调控所述至少一喷淋部件42对所述干化半成品112的至少一局部位置喷淋一预设的相应水量，形成一被喷淋的加湿半成品114；于本优选实施例中，所述干化半成品112的所述至少一局部位置为一局部结构，该局部结构的局部含水率低于所述干化半成品112的其它位置的局部含水率。藉由对所述干化半成品112的所述至少一局部位置喷淋的调控，本发明能均匀化所述加湿半成品114的整体结构的含水率，使所述加湿半成品114的平均含水率上升到介于8％到20％间，这使得所述纸浆模塑制品能保有适度的机械性质如适度的结构柔韧性与刚性，并降低水印的出现，有利于后续加工；优选的，所述加湿半成品114的平均含水率为15％；惟，需注意的是，不同的所述纸浆模塑制品的不同结构尺寸的优选的平均含水率有可能随之变化。析言之，所述可编程控制单元46能够根据所述纸浆模塑制品的不同局部位置所具有的结构(如不同体积大小)及/或外轮廓(如不同高度及/或不同厚薄之处)，可编程的调控所述至少一喷淋部件42对所述干化半成品112的所述不同局部位置喷淋预设的不同相应水量，使所述加湿半成品114的整体结构具有一较均匀的含水率。举例而言，所述可编程控制单元46根据其中一所述纸浆模塑制品的所具有的结构(如不同体积大小)及/或外轮廓(如不同高度及/或不同厚薄之处)，可编程的调控所述至少一喷淋部件42对所述干化半成品112的一局部含水率低的较厚位置1142喷淋一体积比为9％到11％的水量，但是又可编程的调控所述至少一喷淋部件42对所述干化半成品112的另一局部含水率较高的较薄位置仅喷淋一体积比为2％到5％的水量，从而均匀化所述加湿半成品114的整体结构的含水率，使所述加湿半成品114的平均含水率维持在大约15％，不仅有利于所述加湿半成品114的后续加工(如接下来所述热压整型工站50与所述裁切工站60的加工)的困难度，且使所述纸浆模塑制品(如缓冲材)的植物纤维的组织结构获得适度的柔韧性与刚性。
一般而言，通过本发明的所述可编程控制单元27可编程的调控所述智能循环干燥装置30与所述智能加湿装置40两者的按次作动，能使所述在线智能干化设备27的工作周期时间(包含所述智能循环干燥工站30与所述智能加湿工站两者的工作周期时间)低于2小时；惟，针对不同的所述纸浆模塑制品的结构，其工作周期时间有可能随之不同，例如，结构尺寸较小的所述纸浆模塑制品所需的智能循环干燥与所述智能加湿两者的工作周期时间，可能低于1小时；优选的，所述在线智能干化设备27的工作周期时间能低于45分钟，相较于现有干式纸浆模塑制程的干化与回潮步骤两者共需花费的工作周期时间大约是72至96小时，即知本发明能够大幅缩减现有技术的干式纸浆模塑工艺所需的较长生产时间与较高人工成本，从而提高生产效率与产品良率。
请进一步参见图2的示例，在所述热压整型工站50中，通过一对热压整型的公母模具组件52、54的上下合模以热压所述加湿半成品114，从而形成一被热压的半成品116，所述被热压半成品116具有一尺寸较精确的三维结构。优选的，所述热压整型工站50的工作周期时间为58至62秒，其工作温度范围为150℃到165℃间，所述被热压半成品116的平均含水率为3％到5％；惟，针对不同的所述纸浆模塑制品的结构，其热压的工作周期时间、工作温度范围、平均含水率有可能随之不同。在该裁切工站60中，通过刀模进一步切除所述被热压半成品116周缘多余的边角或打孔，从而最终形成所述纸浆模塑制品如缓冲材118。
请参见图3的示例，其绘示了一种根据本发明的优选实施例的所述纸浆模塑制程的步骤流程示意图，所述纸浆模塑制程的各步骤中提到的一贯化生产线20的各部件结构及部件功能，皆请搭配图2的绘示与上述各实施例的说明，以下不再累述。如图2及图3的示例，根据本发明的所述纸浆模塑制程，系通过所述一贯化生产线20的所述多个按次执行的在线自动生产工站的依次作动从而实现所述纸浆模塑制品(如缓冲材)的大量生产，所述纸浆模塑制程包括按次执行以下步骤：一制浆步骤S21、一捞浆成型步骤S24、一智能循环干燥步骤S30、一智能加湿步骤S40、一热压整型步骤S50以及一裁切步骤60。
所述制浆步骤S21，包括：以湿植物纤维为主的原料制成浆体11，并使所述浆体11通过一具有数个筛孔的滤网13的过筛，从所述浆体11中去除不符合所述筛孔的尺寸大小的杂质，进而均化所述浆体11中所含的所述湿植物纤维的尺寸大小，且过筛后的所述浆体11’存储于所述浆槽101中。
所述捞浆成型步骤S24，包括：通过一对捞浆成型的公母模具组件142、144的其中一模具(公模144或母模142)，从所述浆槽101内的该浆体11’中以真空吸取方式捞集一位于该捞浆成型的公母模具组件142、144间的湿胚体；以及接着，使该捞浆成型的公母模具组件142、144上下合模以对所述湿胚体加压，从而一体成型出一具三维结构的初压半成品110。
所述智能循环干燥步骤S30包括：根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，对所述初压半成品110提供红外线照射步骤S30a与吹热风步骤S30b两者的组合执行，所述组合执行包括所述红外线照射步骤S30a与所述吹热风步骤S30b中每一步骤的执行次序、执行次数与执行时间，进而自适应的移除所述初压半成品110的不同部位所含的不同水分，从而形成一均匀干化的半成品112；优选的，所述干化半成品112的平均含水率低于8％以下。于一优选实施例中，所述组合执行包括执行多次所述红外线照射步骤S30a与执行多次所述吹热风步骤S30b的依次执行；于另一优选实施例中，所述组合执行包括行多次所述红外线照射步骤S30a与多次所述吹热风步骤S30b两者的交错执行；于另一优选实施例中，所述所述智能循环干燥步骤S30还包括：根据不同的所述纸浆模塑制品的结构(如不同体积大小)及/或外轮廓(如不同高度及/或不同厚薄之处)，提供不同的所述相应组合执行。
在一优选实施例中，所述纸浆模塑制程还包括：通过一可编程控制单元46控制所述智能循环干燥步骤S30与所述智能加湿步骤S40的按次执行，所述智能循环干燥步骤S30与所述智能加湿步骤S40两者按次执行的工作周期时间低于2小时；惟，针对不同的所述纸浆模塑制品的结构，其工作周期时间有可能随之不同，例如，结构尺寸较小的所述纸浆模塑制品所需的智能循环干燥与所述智能加湿两者的工作周期时间，可能低于1小时；优选的，所述智能循环干燥步骤S30与所述智能加湿步骤S40两者按次执行的工作周期时间小于45分钟。所述智能循环干燥步骤S30包括：通过所述可编程控制单元46根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与至少一第一传感器36侦知所述半成品110在所述生产线20的相应位置所产生的第一侦知信号，从而控制所述红外线照射步骤S30a与所述吹热风步骤S30b两者的所述组合执行。
在一优选实施例中，所述红外线照射步骤S30a还包括：通过所述可编程控制单元46根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器36产生的所述第一侦知信号，控制若干个位在所述生产线20的不同位置上的红外线灯具34按次执行，分别对所述初压半成品110的所述不同部位照射红外线，以自适应的移除所述初压半成品110的所述不同部位所含的不同水分；所述红外线照射步骤S30a的工作温度范围为173℃到182℃。所述吹热风步骤S30b还包括：通过所述可编程控制单元46根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器36产生的所述第一侦知信号，控制至少一第一干燥风机32的若干个位在所述生产线20的不同位置的出风口322按次执行，分别对所述半成品110的所述不同部位吹热风，进而自适应的移除所述初压半成品110的所述不同部位所含的不同水分，从而形成较均匀干化的所述干化半成品112。优选的，所述初压半成品110的所述不同部位包括至少一容易形成架桥现象的凹面结构1122及/或至少一表面结构。优选的，所述吹热风步骤S30b的工作温度范围为173℃到182℃。
所述智能加湿步骤S40包括：根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，对所述干化半成品112中至少一局部位置喷淋一预设的相应水量，从而形成一具有均匀含水率的加湿半成品114，使所述加湿半成品114的平均含水率上升到介于8％到20％间；优选的，所述加湿半成品114的平均含水率为15％；惟，不同的所述纸浆模塑制品的不同结构尺寸的优选的平均含水率有可能随之变化；在一优选实施例中，所述智能加湿步骤S40包括：通过所述可编程控制单元46根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第二传感器44侦知所述干化半成品112在所述生产线20的位置所产生的第二侦知信号，控制所述至少一喷淋部件42对所述干化半成品112的所述至少一局部位置喷淋所述预设的相应水量，从而形成具有均匀含水率的所述加湿半成品114；于本优选实施例中，所述干化半成品112的所述至少一局部位置为一局部结构，该局部结构的局部含水率低于所述干化半成品112的其它位置的局部含水率。优选的，所述智能加湿步骤S40包括：通过所述可编程控制单元46根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第二传感器44侦知所述干化半成品112在所述生产线20的不同位置所产生的第二侦知信号，控制所述至少一喷淋部件42对所述干化半成品112的不同局部位置喷淋预设的不同相应水量，从而均匀化所述加湿半成品114的整体结构的含水率。
在所述热压整型步骤S50中，通过一对热压整型的公母模具组件52、54上下合模以对所述加湿半成品114热压，从而形成一被热压的半成品116，所述被热压半成品116具有一尺寸较精确的三维结构。优选的，执行所述热压整型步骤S50的工作周期时间为58至62秒，其工作温度范围为150℃到165℃间，所述被热压半成品116的平均含水率为3％到5％；惟，针对不同的所述纸浆模塑制品的结构，其热压的工作周期时间、工作温度范围、平均含水率有可能随之不同。
在所述裁切步骤S60中，通过刀模进一步切除所述被热压半成品116周缘多余的边角或打孔，从而最终形成所述纸浆模塑制品如缓冲材118。
综上所述，相较现有技术，根据本发明的所述纸浆模塑制程能够完全实现具有多个按次执行的在线自动生产工站的一贯化生产线20，大量制造纸浆模塑制品如缓冲材，故能大幅缩减现有技术的干式纸浆模塑工艺所需要的较长生产时间与较高的人工成本，从而提高生产效率与产品良率；以及，通过根据本发明的所述在线智能干化设备27，能够自适应的移除所述纸浆模塑制品的所述初压半成品110的不同部位所含的不同水分，形成一较均匀干化的所述干化半成品112，以及能够对所述干化半成品112的至少一局部位置喷淋一预设的相应水量，形成一具均匀含水率的加湿半成品114，以避免现有技术中所述回潮半成品(或纸制品)的部分结构的回潮率过高或过低而引发其机械性质不佳或难作后续加工的问题。
以上仅是结合附图对本发明的具体优选实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (15)
1.一种纸浆模塑制程，通过多个按次执行的在线自动生产工站实现纸浆模塑制品的一贯化生产线，其包括按次执行以下步骤：
制浆步骤，包括：以湿植物纤维为主的原料制成浆体，以及使所述浆体存储于浆槽中；
捞浆成型步骤，包括：通过一对捞浆成型的公母模具组件的其中一模具，从所述浆槽内的该浆体中以真空吸取方式捞集一位于该捞浆成型的公母模具组件间的湿胚体；以及接着，使该捞浆成型的公母模具组件合模以对所述湿胚体加压，从而一体成型出一具三维结构的初压半成品；
热压整型步骤；
以及其特征在于，所述纸浆模塑制程还包括：
在所述热压整型步骤与所述捞浆成型步骤之间，按次执行一智能循环干燥步骤与一智能加湿步骤，其中所述智能循环干燥步骤包括：根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，对所述初压半成品提供红外线照射步骤与吹热风步骤两者的组合执行，所述组合执行包括所述红外线照射步骤与所述吹热风步骤中每一步骤的执行次序、执行次数与执行时间，进而自适应的移除所述初压半成品的不同部位所含的不同水分，形成均匀干化的干化半成品，以及所述智能加湿步骤包括：根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，对所述干化半成品中至少一局部位置喷淋一预设的相应水量，形成被喷淋的加湿半成品，从而均匀化所述加湿半成品的整体结构的含水率，使所述加湿半成品的平均含水率上升到介于8％到20％间，以及在所述热压整型步骤中，通过一对热压整型的公母模具组件的合模以热压所述加湿半成品，从而形成被热压的半成品。
2.如权利要求1所述的纸浆模塑制程，其特征在于，所述制浆步骤还包括：使所述浆体通过一具有数个筛孔的滤网的过筛，从所述浆体中去除不符合所述筛孔的尺寸大小的杂质，进而均化所述浆体中所含的所述植物纤维的尺寸大小，且过筛后的所述浆体存储于所述浆槽中。
3.如权利要求1所述的纸浆模塑制程，其特征在于，所述纸浆模塑制程还包括：根据不同的所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，提供不同的所述组合执行。
4.如权利要求1所述的纸浆模塑制程，其特征在于，所述纸浆模塑制程还包括：在所述热压整型步骤与所述捞浆成型步骤之间，通过一可编程控制单元控制所述智能循环干燥步骤与所述智能加湿步骤的按次执行，其中所述智能循环干燥步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与至少一第一传感器侦知所述初压半成品在所述生产线的相应位置所产生的第一侦知信号，从而控制所述红外线照射步骤与所述吹热风步骤两者的所述组合执行，以及所述智能加湿步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与至少一第二传感器侦知所述干化半成品在所述生产线的位置所产生的第二侦知信号，对干燥后的所述干化半成品的所述至少一局部位置喷淋所述预设的相应水量，从而均匀化所述加湿半成品的整体结构的含水率。
5.如权利要求4所述的纸浆模塑制程，其特征在于，所述红外线照射步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器产生的所述第一侦知信号，控制若干个位在所述生产线的不同位置上的红外线灯具按次执行，分别对所述初压半成品的所述不同部位照射红外线，以自适应的移除所述初压半成品的所述不同部位所含的不同水分。
6.如权利要求5所述的纸浆模塑制程，其特征在于，所述初压半成品的所述不同部位包括至少一容易形成架桥现象的凹面结构及/或至少一表面结构。
7.如权利要求4所述的纸浆模塑制程，其特征在于，所述吹热风步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器产生的所述第一侦知信号，控制至少一第一干燥风机的若干个位在所述生产线的不同位置上的出风口按次执行，分别对所述初压半成品的所述不同部位吹热风，进而自适应的移除所述初压半成品的所述不同部位所含的不同水分。
8.如权利要求4所述的纸浆模塑制程，其特征在于，所述智能加湿步骤包括：通过所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第二传感器产生的所述第二侦知信号，控制至少一喷淋部件对所述干化半成品的不同局部位置喷淋预设的不同相应水量，从而均匀化所述加湿半成品的整体结构的含水率。
9.如权利要求8所述的纸浆模塑制程，其特征在于，所述干化半成品的所述至少一局部位置为一局部结构，该局部结构的局部含水率低于所述干化半成品的其它位置的局部含水率。
10.如权利要求1所述的纸浆模塑制程，其特征在于，所述干化半成品的平均含水率低于8％以下，以及按次执行所述智能循环干燥步骤与所述智能加湿步骤两者的工作周期时间低于2小时。
11.一种在线智能干化设备，用于一执行纸浆模塑制程的一贯化生产线中，所述生产线包括多个按次执行的在线自动生产工站，用于大量生产纸浆模塑制品，所述多个按次执行的在线自动生产工站包括捞浆成型工站与热压整型工站，以及其特征在于，所述在线智能干化设备包括：
至少一传送线；
一智能循环干燥装置，用于干化所述捞浆成型工站输出的初压半成品从而形成干化半成品，所述智能循环干燥装置包括若干个位在所述至少一传送线中不同位置上的红外线灯具、至少一第一干燥风机以及至少一第一传感器，所述至少一第一传感器用于侦知所述初压半成品位在所述至少一传送线中的位置从而产生一相应的第一侦知信号，所述至少一第一干燥风机具有若干个位在所述至少一传送线的不同位置上的出风口；
一智能加湿装置，用于对所述智能循环干燥装置输出的所述干化半成品加湿，所述智能加湿装置包括至少一喷淋部件以及至少一第二传感器，所述至少一喷淋部件沿着所述至少一传送线设置，所述至少一第二传感器用于侦知所述干化半成品位在所述至少一传送线中的位置从而产生一相应的第二侦知信号；以及
一可编程控制单元，控制所述智能循环干燥装置与所述智能加湿装置两者的按次作动，其中所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第一传感器产生的所述第一侦知信号，控制所述若干个红外线灯具与所述至少一第一干燥风机的所述若干个出风口两者的组合作动，所述组合作动包括所述若干个红外线灯具与所述若干个出风口之一的作动次序、作动次数以及作动时间，从而自适应的移除所述初压半成品的不同部位所含的不同水分，形成均匀干化的所述干化半成品，以及所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第二传感器产生的所述第二侦知信号，控制所述至少一喷淋部件对所述干化半成品的至少一局部位置喷淋一预设的相应水量，从而形成一具有均匀含水率的加湿半成品。
12.如权利要求11所述的在线智能干化设备，其特征在于，所述可编程控制单元根据不同的所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓，提供不同的所述组合作动。
13.如权利要求11所述的在线智能干化设备，其特征在于，所述初压半成品的所述不同部位包括至少一容易形成架桥现象的凹面结构及/或至少一表面结构。
14.如权利要求11所述的在线智能干化设备，其特征在于，所述干化半成品的所述至少一局部位置为一局部结构，该局部结构的局部含水率低于所述干化半成品的其它位置的局部含水率。
15.如权利要求11所述的在线智能干化设备，其特征在于，所述可编程控制单元根据所述纸浆模塑制品的结构及/或外轮廓与所述至少一第二传感器产生的所述第二侦知信号，控制所述至少一喷淋部件对所述干化半成品的不同局部位置喷淋预设的不同相应水量。
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