CN114737417A - 一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具及其纸浆盖 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具及其纸浆盖，纸浆热压模具，用于制作带卡缘的热压纸浆盖，包括热压凸模和热压凹模，所述热压凸模刻有用于形成所述纸浆盖上的实心卡缘的成型腔。带卡缘的热压纸浆盖，所述纸浆盖内侧壁上设置随所述纸浆盖主体一体一次热压成型的实心卡缘。本发明通过模具开槽深度可以调整卡缘的凸起高度，达到适合的对杯口的束缚力。同时由于是一次热压定型制成的卡缘，纸浆纤维未被二次挤压折断，卡缘部位的结构强度大。本发明可以代替无法降解的塑料制品，这对于世界人类的可持续发展有着重要意义，也会对降低石化行业碳排放做出积极贡献。
Description
技术领域
本发明涉及纸浆容器领域，更具体地说，涉及一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具及其纸浆盖。
背景技术
现今社会，迫在眉睫的是一次性塑料制品所造成的环境污染问题。
陆地上，大量一次性塑料垃圾被填埋，50-100年都不可能分解掉，既污染地下水源，又占用大量土地。焚烧垃圾又容易造成二噁英污染。
2018年欧盟提议通过“禁止使用一次性塑料”法案，并且于2021年7月正式实施，可称史上最严禁塑令。同时期中国政府也发布相关的各种严厉的禁塑措施。
可即便如此，也只是对有可替代物的塑料棉签、吸管、气球杆等严禁销售。而对于尚无可替代物的比如饮料杯、盖及饮料瓶等等，只能采取加强生产、销售管理，努力提高回收率，宣传塑料垃圾危害等间接手段控制，还无法做到严格禁用。
只是塑料咖啡盖一项，全球年消耗量估计高达6000亿，而且每年还在不断增长中。
纸浆模塑制品以其原料易得(一年生草本植物如秸秆、苇杆、蔗渣等)、易分解无污染和成本低廉等，成为部分替代塑料制品的主力。
现在一次性纸浆模塑碟、碗等大批量上市，部分减少了塑料制品的生产数量。但是在如塑料盖的替代上，纸浆模塑盖却一直无法做到替代。
其原因就在于，纸浆模塑杯盖的卡缘都是纸浆模塑热压定型后，通过挤压等方式二次加工出来的。如专利CN200910157668.6植物纤维杯盖倒钩槽之制作方法所述，通过附形滑块硬挤制作卡缘。
以这种工艺制作出的卡缘，由于纸浆模塑已经热压成型，对其进行硬挤，只会造成纸浆纤维大面积折弯、断裂和变毛，使得卡缘部位没有强度，禁锢杯口不牢；而且外观毛刺多，影响美观。同时，对已经热压成型硬化的纸浆盖壁挤压，也无法挤出较高的凸起，所以对杯口束缚力很差。另外，纸浆产品热压后再进行二次挤压卡缘，造成生产效率低下，成本增高。以上还是易加工的圆形卡缘，对于不易加工的矩形卡缘，效果就更差了。
经销商和使用客户对纸浆杯盖的杯口束缚力有着严格要求，纸浆杯盖由于现有工艺的二次挤压，损伤纸浆纤维，造成对杯口束缚不牢，极易脱落撒漏，因而一直被拒绝使用，目前一直处于小规模实验阶段，无法大批量上市。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具及其纸浆盖，通过直接热压纸浆模塑杯盖制成杯盖卡缘，解决现有工艺弊端，纸浆模塑杯盖的纤维既不被伤到，又能减少生产环节以及降低生产成本。
为了达到上述目的，本发明提供了一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具，用于制作带卡缘的热压纸浆盖，包括热压凸模和热压凹模，热压凸模刻有用于形成纸浆盖上的实心卡缘的成型腔。
上述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，优选方式下，成型腔为连续的环状凹槽，或呈环形间断设置的多个条状凹槽，或呈环形间断设置的小孔，或呈环形间断设置的多个条状凹槽与小孔相结合。
上述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，优选方式下，当成型腔采用连续的环状凹槽时，环状凹槽的深度不低于0.1mm，宽度是0.5mm～3mm；当成型腔为呈环形间断设置的小孔时，小孔的直径是0.5mm～3mm，深度不低于0.1mm；当成型腔为呈环形间断设置的多个条状凹槽与小孔相结合时，条状凹槽的深度不低于 0.1mm，宽度是0.5mm～3mm，小孔的直径是0.5mm～3mm，深度不低于0.1mm。
上述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，优选方式下，小孔和/或凹槽的底部不透气，深度是0.1mm～1mm。
上述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，优选方式下，小孔和/或凹槽深处与所述热压模具的排气孔相连通，或直接钻通所述热压模具与外界大气相连通。
上述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，优选方式下，热压凸模上安装有脱模机构和定位机构。
本发明还提供一种带卡缘的热压纸浆盖，纸浆盖内侧壁上设置随纸浆盖主体一体一次热压成型的实心卡缘。
上述带卡缘的热压纸浆盖，优选方式下，实心卡缘为连续的环状实心卡缘，或呈环形间断设置的多个条状卡缘，或呈环形间断设置的多个点状卡缘，或呈环形间断设置的多个条形卡缘与点状卡缘相结合。
上述带卡缘的热压纸浆盖，优选方式下，当实心卡缘为连续的环状实心卡缘时，环状实心卡缘的厚度是0.1mm～1mm，宽度是0.5mm～3mm；当实心卡缘为呈环形间断设置的多个条状卡缘时，条状卡缘的厚度是0.1mm～1mm，宽度是 0.5mm～3mm；当实心卡缘为呈环形间断设置的多个点状卡缘时，点状卡缘的直径是0.5mm～3mm，厚度是0.1mm～1mm；当卡缘为呈环形间断设置的多个条形卡缘与点状卡缘相结合时，条状卡缘的厚度是0.1mm～1mm，宽度是0.5mm～3mm，点状卡缘的直径是0.5mm～3mm，厚度是0.1mm～1mm。
上述带卡缘的热压纸浆盖，优选方式下，实心卡缘的厚度是0.2mm-0.6mm。
本发明通过模具开槽深度可以调整卡缘的凸起高度，达到适合的对杯口的束缚力。同时由于是一次热压定型制成的卡缘，纸浆纤维未被二次挤压折断，卡缘部位的结构强度大。本发明的纸浆盖，完全可以媲美塑料盖，因此完全可以做到替代塑料盖，做到以环保可降解的纸浆模塑制品代替无法降解的塑料制品，这对于世界人类的可持续发展有着重要意义，也会对降低石化行业碳排放做出积极贡献。
附图说明
图1是本发明带卡缘的热压纸浆盖的侧面剖视图；
图2是本发明一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具的结构示意图；
图3是本发明带卡缘的热压纸浆盖在使用状态下的示意图。
图中，1、盖顶，2、连接部，3、弯曲部，4、迂回部，5、密封部，6、实心卡缘，11、热压凸模，12、热压凹模，13、成型腔，14、杯口。
具体实施方式
如图2所示，本发明是一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具，用于制作带卡缘的热压纸浆盖，包括热压凸模11和热压凹模12，所述热压凸模11刻有用于形成所述纸浆盖上的实心卡缘6的成型腔13。
所述成型腔13为连续的环状凹槽，或呈环形间断设置的多个条状凹槽，或呈环形间断设置的小孔，或呈环形间断设置的多个条状凹槽与小孔相结合。
当所述成型腔13采用连续的环状凹槽时，所述环状凹槽的深度不低于 0.1mm，宽度是0.5mm～3mm；当所述成型腔13为呈环形间断设置的小孔时，所述小孔的直径是0.5mm～3mm，深度不低于0.1mm；当所述成型腔13为呈环形间断设置的多个条状凹槽与小孔相结合时，所述条状凹槽的深度不低于 0.1mm，宽度是0.5mm～3mm，所述小孔的直径是0.5mm～3mm，深度不低于0.1mm。
在其中一些实施例下，所述小孔和/或凹槽的底部不透气，深度是 0.1mm～1mm。在另一些实施例下，所述小孔和/或凹槽深处与所述热压模具的排气孔相连通，或直接钻通所述热压模具与外界大气相连通。具体为：
当所述成型腔13为呈环形间断设置的小孔，或者所述成型腔13为呈环形间断设置的多个条状凹槽与小孔相结合时，所述小孔的底部可以是透气的也可以是不透气的，当所述小孔的底部不透气时，深度是0.1mm～1mm。当所述小孔底部是透气的时，所述小孔深处与所述热压模具的排气孔相连通，或直接钻通所述热压模具与外界大气相连通。
当所述成型腔13采用连续的环状凹槽时，所述环状凹槽的底部可以是透气的也可以是不透气的，当所述环状凹槽的底部不透气时，深度是0.1mm～1mm。当所述环状凹槽底部是透气的时，所述环状凹槽深处与所述热压模具的排气孔相连通，或直接钻通所述热压模具与外界大气相连通。
当所述成型腔13为呈环形间断设置的多个条状凹槽，或者所述成型腔13 为呈环形间断设置的多个条状凹槽与小孔相结合时，所述条状凹槽的底部可以是透气的也可以是不透气的，当所述条状凹槽的底部不透气时，深度是 0.1mm～1mm。当所述条状凹槽底部是透气的时，所述条状凹槽深处与所述热压模具的排气孔相连通，或直接钻通所述热压模具与外界大气相连通。
环状凹槽和条状凹槽都是凹槽的一种，无论间断或不间断的凹槽底部可以钻通气孔，通气孔透气或不透气，目的是便于热压挤出的卡缘更加饱满。凹槽深度大于卡缘凸起的高度，而通气孔藏于沟底，所以挤压出的卡缘还是光滑的卡缘，不是卡缘上再带有小点。
所述热压凸模11上安装有脱模机构(图中未示出)和定位机构(图中未示出)。
如图1、图2所示，本发明还提供一种带卡缘的热压纸浆盖，所述纸浆盖内侧壁上设置随所述纸浆盖主体一体一次热压成型的实心卡缘6。
所述实心卡缘6为连续的环状实心卡缘，或呈环形间断设置的多个条状卡缘，或呈环形间断设置的多个点状卡缘，或呈环形间断设置的多个条形卡缘与点状卡缘相结合。
当所述实心卡缘为连续的环状实心卡缘时，所述环状实心卡缘的厚度是 0.1mm～1mm，宽度是0.5mm～3mm；当所述实心卡缘为呈环形间断设置的多个条状卡缘时，所述条状卡缘的厚度是0.1mm～1mm，宽度是0.5mm～3mm；当所述实心卡缘为呈环形间断设置的多个点状卡缘时，所述点状卡缘的直径是 0.5mm～3mm，厚度是0.1mm～1mm；当所述卡缘为呈环形间断设置的多个条形卡缘与点状卡缘相结合时，所述条状卡缘的厚度是0.1mm～1mm，宽度是 0.5mm～3mm，所述点状卡缘的直径是0.5mm～3mm，厚度是0.1mm～1mm。
如图1～3所示，优选方式下，本发明一种带卡缘的热压纸浆盖，包括盖顶1，盖顶1的外边缘向下延伸形成圆台状的连接部2，连接部2的底部向上弯曲形成弯曲部3，弯曲部3的端部连接向下弯曲的迂回部4，迂回部4的下端连接密封部5，密封部5的内壁向内侧凸起形成实心卡缘6，弯曲部3、迂回部4、密封部5及实心卡缘6共同构成卡合纸杯杯口的空间。
实心卡缘6为连续的环状实心卡缘，其宽度为0.5mm～3mm，厚度为 0.1mm～1mm。
实心卡缘6可以是连续的，也可以是断续的。
实心卡缘6也可以是由多个连续或断续凸起的点呈线型排列构成，凸起的点呈平均或分组分布。
如图2所示，本发明还提供了一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具，包括热压凸模11和热压凹模12，热压凸模11相对于上述任意一种带卡缘的热压纸浆盖的实心卡缘6的位置处，刻有与实心卡缘6形状相适应的成型腔13，成型腔13 的底部与模具的排气孔或外界大气相连通。
所述成型腔13采用连续的环状凹槽，环状凹槽的宽度为0.5mm～3mm，深度为0.1mm～1mm。
成型腔13可以根据需要制作的杯盖卡缘形式，成型腔13可制作成连续的或断续的，成型腔13为点状或线条状。或呈环形间断设置的多个条状凹槽与小孔相结合。
优选方式下，热压凸模11上安装有脱模机构(图中未示出)，热压凸模11 和热压凹模12上安装有定位机构(图中未示出)。
本发明另一种实施例下，所述实心卡缘6的厚度是0.2mm-0.6mm。
图2所示，本发明提供一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具，纸浆盖的热压凸模11相对应实心卡缘6的位置刻有与卡缘附形的环形凹槽。
环形凹槽可以是连续或断续的，凹槽深度0.1mm-1mm；宽度0.5mm-3mm。
纸浆盖热压凸模11相对应实心卡缘6的位置刻有一定数量的小孔，小孔直径0.5mm-3mm；小孔深处与模具排气孔相连通，或直接钻通模具与外界大气相连通。
纸浆盖的密封部5侧壁上的实心卡缘6是随纸盖主体一体一次性热压成型的，无需二次制作。
实心卡缘6是整体环状或分瓣，厚度0.1-1mm，宽度0.5-3mm。
实心卡缘6可以是由一定数量凸起的点线型排列构成的，这些点平均或分组分布，所述的点直径0.5-3mm，厚度不低于0.1mm。
如图3所示，本发明一种带卡缘的热压纸浆盖在使用过程中，纸杯的杯口 14设计成横截面为圆形的凸缘，杯口14可以刚好卡接在由弯曲部3、迂回部4、密封部5及实心卡缘6共同构成的卡合空间中。
本发明针对背景技术中提出的技术问题，做了大量的相关性实验。
首先，直接热压成实心卡缘，那么就要考虑实心卡缘部位凸显出来的纸浆纤维原料从哪里来。纸浆模塑湿胚的厚度一般在3mm-5mm左右，热压成型后水分蒸发、并且经过热压后，其厚度一般在0.5mm-1mm左右。由此可见，模具多上开一个0.1mm-1mm的凹槽，纸浆纤维完全可以填充进去。
经试验发现，0.1mm的实心卡缘凸起太低，没法很好的卡住杯口；1mm的实心卡缘，凸起的太高，纸浆纤维填充的不够紧实，卡缘表面纤维部分结合不牢固，表面开裂，无法作为商品销售。所以实验后认为，实心卡缘凸起高度 0.2mm-0.6mm最好，所以优选方式下，所述实心卡缘6的厚度是0.2mm-0.6mm。
那么实心卡缘的强度如何？毕竟实心卡缘是借用的杯盖本体的部分原料形成的，那对于本体的强度以及实心卡缘自身的强度是否有不好的影响？
首先对于杯盖本体而言，实心卡缘部位整体重量并没有下降，其立壁上多成形一圈凸起，厚度增加，其强度只会增大。
其次，实心卡缘部位的密度虽然只是本体的60-70％左右，但是由于纤维本身的抗拉伸强度高，不次于相同质量的钢、铝等材质，所以只要是实心卡缘表面光滑，热压定型中没有表面破裂即纤维组织没有断裂，那么作为卡缘在强度上富富有余。
本发明提供一种解决方案，即直接将湿胚在热压烘干定型的同时，把卡缘部位也热压成型，形成实心卡缘，既解决了事后硬挤造成的纸浆纤维折弯、断裂和变毛等诸多弊病，又可以一次性制成产品，提高效率、降低成本。
脱模可以采用如脱模板的方式，包括脱模板，顶出或提拉脱模板机构等等。
脱模板套落在热压下模底部，有一定厚度，其上端与热压。下模底平面平齐。脱模板内部为中空结构，其内部形状、尺寸与热压下模胎心型腔相符脱模板通过承托纸膜底部，就可以强制将纸膜产品脱出。
脱模板可以通过顶出机构或提拉机构，将脱模板强制抬起，同时可以将纸浆产品强制脱离热压下模。
以上只是以脱模板为例，其它脱模方式就不一一列举。
凸凹模板间安装有定位柱，可以保证整圈卡缘凸起均匀，不至于压偏。
纸浆盖的实心卡缘的形状，可以是整体的条状实心卡缘，还可以是不连贯的条状实心卡缘。
分布为八瓣、十二瓣等等条状实心卡缘。
实心卡缘还可以是点状凸起的实心卡缘，均匀分布3或5个点为一组，多组分布；或者点状与条状卡缘间隔分布等等。
模具开凹槽，可以开成一体的条状凹槽，还可以开成间断的条状凹槽；
可以钻孔做卡缘，孔的分布为单孔或3-5个孔成组，更或者孔与条状凹槽间隔分布等等形式。
孔—可以是死孔还可以是钻透孔，便于热压排气，纸浆凸起更饱满。
杯口束缚力实验：
以图3所示的连接方式，以普通中杯，内容量450克的咖啡杯为例，观察不同工艺纸浆杯盖的卡缘反复开合次数对杯口束缚力的影响：
本实验可以看出，同样0.15mm的凸起卡缘，新旧工艺制成的纸浆盖，经反复开合后，其对杯口束缚力反差明显，其原因就在于二次挤压的卡缘部位，其纸浆纤维被暴力折断损伤，纤维丧失曲挠强度已不再具有韧性。
再以普通中杯，内容量450克的咖啡杯为例，杯内装入铁砂等重物，模拟不同的重量下，观察不同工艺纸浆杯盖对杯口的束缚力。
由图中可见，塑料杯盖在2倍重量下，对杯口依旧有很好的束缚力；而旧工艺二次挤压的纸浆盖，由于无法挤压出深一点的卡缘，以及卡缘部位纸浆纤维内部弯折，造成对杯口束缚力不足，只能勉强提起半杯重量的咖啡杯，不敢晃动，极易开盖造成咖啡洒落。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带卡缘凹槽的纸浆热压模具，用于制作带卡缘的热压纸浆盖，包括热压凸模(11)和热压凹模(12)，其特征在于，所述热压凸模(11)刻有用于形成所述纸浆盖上的实心卡缘(6)的成型腔(13)。
2.根据权利要求1所述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，其特征在于，所述成型腔(13)为连续的环状凹槽，或呈环形间断设置的多个条状凹槽，或呈环形间断设置的小孔，或呈环形间断设置的多个条状凹槽与小孔相结合。
3.根据权利要求2所述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，其特征在于，当所述成型腔(13)采用连续的环状凹槽时，所述环状凹槽的深度不低于0.1mm，宽度是0.5mm～3mm；当所述成型腔(13)为呈环形间断设置的小孔时，所述小孔的直径是0.5mm～3mm，深度不低于0.1mm；当所述成型腔(13)为呈环形间断设置的多个条状凹槽与小孔相结合时，所述条状凹槽的深度不低于0.1mm，宽度是0.5mm～3mm，所述小孔的直径是0.5mm～3mm，深度不低于0.1mm。
4.根据权利要求3所述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，其特征在于，所述小孔和/或凹槽的底部不透气，深度是0.1mm～1mm。
5.根据权利要求3所述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，其特征在于，所述小孔和/或凹槽深处与所述热压模具的排气孔相连通，或直接钻通所述热压模具与外界大气相连通。
6.根据权利要求1所述带卡缘凹槽的纸浆热压模具，其特征在于，所述热压凸模(11)上安装有脱模机构和定位机构。
7.一种带卡缘的热压纸浆盖，其特征在于，所述纸浆盖内侧壁上设置随所述纸浆盖主体一体一次热压成型的实心卡缘(6)。
8.根据权利要求7所述带卡缘的热压纸浆盖，其特征在于，所述实心卡缘(6)为连续的环状实心卡缘，或呈环形间断设置的多个条状卡缘，或呈环形间断设置的多个点状卡缘，或呈环形间断设置的多个条形卡缘与点状卡缘相结合。
9.根据权利要求8所述带卡缘的热压纸浆盖，其特征在于，当所述实心卡缘为连续的环状实心卡缘时，所述环状实心卡缘的厚度是0.1mm～1mm，宽度是0.5mm～3mm；当所述实心卡缘为呈环形间断设置的多个条状卡缘时，所述条状卡缘的厚度是0.1mm～1mm，宽度是0.5mm～3mm；当所述实心卡缘为呈环形间断设置的多个点状卡缘时，所述点状卡缘的直径是0.5mm～3mm，厚度是0.1mm～1mm；当所述卡缘为呈环形间断设置的多个条形卡缘与点状卡缘相结合时，所述条状卡缘的厚度是0.1mm～1mm，宽度是0.5mm～3mm，所述点状卡缘的直径是0.5mm～3mm，厚度是0.1mm～1mm。
10.根据权利要求7～9任一所述带卡缘的热压纸浆盖，其特征在于，所述实心卡缘(6)的厚度是0.2mm-0.6mm。
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