CN117120250A - 在产品成型单元中由纤维素坯料结构干法成型纤维素产品的方法和产品成型单元 - Google Patents

在产品成型单元中由纤维素坯料结构干法成型纤维素产品的方法和产品成型单元 Download PDF

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Abstract

一种用于在产品成型单元中由纤维素坯料结构(2)干法成型纤维素产品(1)的方法。产品成型单元包括坯料干法成型模块(4)和压制模块(6)。纤维素坯料结构(2)在坯料干法成型模块(4)中空气成型到成型网(4c)上。压制模块(6)包括一个或更多个成型模具(3)，以用于在压制操作中由纤维素坯料结构形成纤维素产品(1)。该方法包括以下步骤：在压制操作期间将成型网布置在固定模式中。

Description

在产品成型单元中由纤维素坯料结构干法成型纤维素产品的 方法和产品成型单元
技术领域
本公开涉及一种用于在产品成型单元中由纤维素坯料结构干法成型纤维素产品的方法。产品成型单元包括坯料干法成型模块和压制模块。纤维素坯料结构在坯料干法成型模块中空气成型。压制模块包括用于由纤维素坯料结构形成纤维素产品的一个或更多个成型模具。本公开还涉及一种产品成型单元。
背景技术
纤维素纤维经常被用作生产或制造产品的原材料。由纤维素纤维形成的产品可以在许多需要可持续产品的不同场合使用。纤维素纤维可以生产多种产品，一些例子是一次性盘子和杯子、餐具、盖子、瓶盖、咖啡荚、衣架和包装材料。
当由纤维素纤维原材料制造纤维素产品时，通常使用成型模具，并且传统上纤维素产品是湿法成型的。通常用于湿法成型纤维素纤维产品的材料是湿的模塑纸浆。湿的模塑纸浆具有被视为可持续包装材料的优势，由于它是由生物材料制成的并且可以在使用后回收。因此，湿的模塑纸浆在不同的应用中迅速普及。湿的模塑纸浆制品通常通过将抽吸成型模具浸入到包含纤维素纤维的液体或半液体纸浆悬浮液或浆料中来形成，并且当施加抽吸时，纸浆的主体通过纤维沉积到成型模具上而形成所需产品的形状。对于所有的湿法成型技术，需要对湿的模塑产品进行干燥，其中干燥是生产中非常耗时且耗能的部分。对纤维素产品的美学、化学和机械性能的需求越来越高，并且由于湿法成型纤维素产品的性能，机械强度、柔性、材料厚度的自由度以及化学性能受到限制。在湿法成型工艺中，也难以高精度地控制产品的机械性能。
纤维素产品生产领域的一个发展是在干法成型工艺中成型纤维素纤维，而不使用湿法成型。使用空气成型的纤维素坯料结构而不是由液体或半液体纸浆悬浮液或浆料形成纤维素产品。将空气成型的纤维素坯料结构插入到成型模具中，并且在纤维素产品的成型期间，纤维素坯料结构在成型模具中经受高成型压力和高成型温度。
当干法成型纤维素产品时使用产品成型单元，并且产品成型单元通常使用包括成型模具的压制模块。其它模块和部件被布置成与产品成型单元中的压制模块连接，例如像进给模块和坯料干法成型模块。由于需要在成型模具中建立高的产品成型压力，产品成型单元通常使用高容量的压制模块，比如通常用于成型其它材料(比如钢板)的竖直液压压制单元。坯料干法成型模块通常源自卫生行业，比如来自尿布生产单元的成型模块。所使用的产品成型单元是由于所使用的标准模块的类型，并且所涉及的大量的模块和部件占据了制造设施中的较大空间。
使用为其他目的开发的标准模块的一个缺点是需要工程作业来将来自不同行业的不同模块集成到产品成型单元中，以用于由空气成型的纤维素坯料结构制造纤维素产品。此类项目通常需要六到十二个月的时间，每个产品成型单元背后需要多个人-年，通常最终形成定制的工业生产线，其再生产或扩大生产的价值较低。对于许多转换器来说，将不同的模块从单独购买的模块集成到产品成型单元中构成了干法成型的障碍。因此，非常需要完整的、完全集成的、标准化的生产成型单元，其可以随时购买、运输、安装和运行。
因此，需要一种改进的方法，以用于在产品成型单元中由空气成型的纤维素坯料结构制造纤维素产品，其具有更紧凑的布局和结构。
发明内容
本公开的一个目的是提供一种用于在产品成型单元中由纤维素坯料结构干法成型纤维素产品的方法，以及一种产品成型单元，其中避免了前述问题。这个目的至少部分地通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求包含在产品成型单元中由纤维素坯料结构干法成型纤维素产品的方法的进一步发展。
本公开涉及一种在产品成型单元中由纤维素坯料结构干法成型纤维素产品的方法。产品成型单元包括坯料干法成型模块和压制模块。纤维素坯料结构在坯料干法成型模块中被空气成型到成型网上。压制模块包括一个或更多个成型模具，以用于在压制操作中由纤维素坯料结构形成纤维素产品。该方法包括以下步骤：在压制操作期间将成型网布置在固定模式中。
这些特征的优点在于，由于产品成型单元的模块化配置，因此可以实现紧凑的布局。固定模式提供了产品成型单元的有效操作，并且允许非常紧凑的布局，因为无需在坯料干法成型模块和压制模块之间缓冲纤维素坯料结构。在传统配置中，缓冲模块用于将连续成型的纤维素坯料结构从坯料干法成型模块进给到间歇操作的压制模块。缓冲模块在产品成型单元中占据较大的空间，并且通过在压制操作期间具有固定模式的设计，缓冲模块可以被省略。坯料干法成型模块使得纤维素坯料结构的成型与压制模块紧密连接，而不需要预制纤维素坯料结构。此外，产品成型单元的操作是有效的，其中纤维素原材料用作纤维素坯料结构的在线生产的输入材料。在压制操作期间，操作一个或更多个成型模具以用于由纤维素坯料结构形成纤维素产品。当一个或更多个成型模具从固定位置移开时，压制操作开始。在该位置，一个或更多个协作的模具零件彼此间隔一定距离布置，并且纤维素坯料结构可以在模具零件之间的成型位置被进给到一个或更多个成型模具中。此后，模具零件朝向彼此移动，以在纤维素坯料结构上施加成型压力，并且随后彼此远离地移动返回到固定位置。当模具零件再次到达固定位置时，压制操作完成。因此，压制操作被定义为压制循环，在压制操作期间，纤维素坯料结构被施加成型压力，并且压制操作的持续时间从一个或更多个模具零件从固定位置开始移动直到它们再次到达固定位置为止进行计算。
在一个实施例中，在固定模式中，成型网以静止状态布置。静止状态的持续时间与压制操作的持续时间同步，使得静止状态发生在压制操作期间。成型网可以被布置成在压制操作期间的任何时间处于静止状态，并且静止状态的持续时间可以只是压制操作的持续时间的一部分，或者是整个压制操作的持续时间。
在一个实施例中，固定模式之后是输送模式。在输送模式中，成型网被布置成处于移动状态。该方法进一步包括以下步骤：在移动状态中，通过成型网将空气成型的纤维素坯料结构移动远离坯料干法成型模块。移动状态与空气成型的纤维素坯料结构到压制模块的进给同步，以用于纤维素坯料结构从坯料干法成型模块到压制模块的有效间歇输送操作。
在一个实施例中，移动状态至少部分地发生在两个紧随的压制操作之间。以这种方式，当一个或更多个成型模具处于固定位置时，移动状态至少部分地发生，以用于产品成型单元的有效操作。
在一个实施例中，纤维素坯料结构在干法成型模块中被空气成型为分立的纤维素坯料，或者纤维素坯料结构在干法成型模块中被空气成型为连续的纤维素坯料。
在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：通过将纤维素坯料结构加热至成型温度，并且在压制操作中以成型压力压制纤维素坯料结构，而在一个或更多个成型模具中由纤维素坯料结构形成纤维素产品。
在一个实施例中，成型温度TF在100-300℃的范围内，优选地在100-200℃的范围内，并且成型压力PF在1-100MPa的范围内，优选地在4-20MPa的范围内。这些参数提供了纤维素产品的有效成型，其中形成了强氢键。
在一个实施例中，压制操作是单次压制操作。单次压制操作意味着在压制模块中的一个单次压制步骤中由纤维素坯料结构形成纤维素产品。在单次压制操作中，在两次或更多次重复或后续压制步骤中，不将成型压力和成型温度施加到纤维素坯料结构。
在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：将空气成型的纤维素坯料结构从坯料干法成型模块输送到压制模块。任何适当的进给器件都可以用于有效的输送，比如进给带或进给辊。
在一个实施例中，纤维素坯料结构被间歇地从坯料干法成型模块输送到压制模块。间歇进给确保了纤维素坯料结构有效地输送到间歇操作的压制模块中。
在一个实施例中，纤维素坯料结构通过成型网在第一进给方向上从坯料干法成型模块间歇地输送，并且在第二进给方向上间歇地输送到压制模块。第二进给方向不同于第一进给方向。不同的进给方向使得产品成型单元的布局紧凑。
在一个实施例中，第一进给方向与第二进给方向相反或基本相反。这使得能够进行纤维素坯料结构的有效进给，其中纤维素坯料结构从第一进给方向重新定向到第二进给方向，其中方向彼此相反，或者基本上彼此相反。不同的进给方向使得模块能够集成到一个单独的单元或机器中，以便在货运集装箱中运输，放置在转换器的车间底板上，连接并在几个月内开始生产，而不需要或很少需要转换器的模块工程技能。进一步的优点是不同的进给方向使得产品成型单元的布局和结构更加紧凑。利用这种配置，模块可以以非常规的方式相对于彼此定位，从而实现高效和紧凑的布局。此外，集成模块设计使生产成型单元的重量比目前的单元轻几倍，目前的单元将单独购买的分立的模块对准到定制的工业生产线中。机器的重量通常与购买价格相关联，这也是该解决方案将转换器的投资成本降低数倍的原因。较低的投资成本使得能够更快地转化为由纤维素原材料而不是塑料材料制成的产品。
在一个实施例中，第一进给方向是向上的方向，并且第二进给方向是向下的方向。这实现了产品成型单元的智能且有效的布局，其中该单元可以在竖直方向上构建以实现紧凑的布局。
在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：提供纤维素原材料并将纤维素原材料进给到坯料干法成型模块；在坯料干法成型模块中由纤维素原材料空气成型纤维素坯料结构到成型网上。坯料干法成型模块使得纤维素坯料结构的成型与压制模块紧密连接，而不需要预制纤维素坯料结构。由于产品成型单元的模块化配置，因此可以实现紧凑的布局。此外，产品成型单元的操作是有效的，其中纤维素原材料用作纤维素坯料结构的在线生产的输入材料。
在一个实施例中，坯料干法成型模块进一步包括研磨机和成型腔室。成型网被布置成与成型腔室连接。该方法进一步包括以下步骤：在研磨机中从纤维素原材料中分离纤维素纤维，并将分离的纤维素纤维分配到成型腔室中到成型网上，以用于空气成型纤维素坯料结构。该研磨机被配置为用于从纤维素原材料中分离纤维素纤维，并且成型腔室被配置为用于将分离的纤维素纤维有效地分配到成型网上，以用于空气成型纤维素坯料结构。
在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：连续地操作研磨机；并且将纤维素原材料连续地进给到研磨机中，或者将纤维素原材料间歇进给到研磨机中。
在一个实施例中，成型网包括被布置成与成型腔室的成型腔室开口连接的成型部段。该方法进一步包括以下步骤：在成型部段上空气成型纤维素坯料结构。成型部段控制纤维素坯料结构到成型网上的成型，并且成型部段可以用于将纤维素坯料结构成形为适当的构造。
在一个实施例中，成型部段在向上的坯料成型方向上延伸。该方法进一步包括以下步骤：将纤维素坯料结构空气成型到成型部段上，并且通过成型网在向上的坯料成型方向上输送成型的纤维素坯料结构。成型部段的非常规的向上延伸使得产品成型单元的布局紧凑，因为纤维素坯料结构可以在向上的方向上形成，以直接输送到压制模块。
在一个实施例中，成型部段在水平的坯料成型方向上延伸。该方法进一步包括以下步骤：将纤维素坯料结构空气成型到成型部段上，并且通过成型网在水平的坯料成型方向上输送成型的纤维素坯料结构。这种传统的定向为有效的成型过程提供了一种替代方案。
在一个实施例中，成型网具有面向成型腔室的第一侧和面向真空箱的第二侧，所述真空箱被布置成与成型腔室连接。真空箱被配置为用于控制成型腔室中的空气流动，并且用于将分离的纤维素纤维分配到成型网上。该方法进一步包括以下步骤：空气成型纤维素坯料结构到成型网的第一侧上；将负压施加到第二侧上，以确保纤维素纤维附接到第一侧上。
在一个实施例中，产品成型单元包括坯料回收模块。该方法进一步包括以下步骤：将纤维素坯料结构的残余部分从压制模块输送到坯料干法成型模块。残余部分的输送确保了纤维素坯料结构的未使用部分可以被再次使用。
在一个实施例中，坯料回收模块包括回收压实单元。该方法进一步包括以下步骤：在从压制模块输送到坯料干法成型模块时，在回收压实单元中压实纤维素坯料结构的残余部分。通过压实残余部分，实现了研磨机的高效运行。
在一个实施例中，压制模块是用于由纤维素坯料结构形成纤维素产品的纤维素产品肘节压制模块。该方法进一步包括以下步骤：提供具有肘节压机和一个或更多个成型模具的纤维素产品肘节压制模块，其中肘节压机包括：在压制方向上可移动地布置的压制构件、连接到压制构件的肘节机构、连接到肘节机构的压制致动器布置、以及可操作地连接到压制致动器布置的电子控制系统，并且其中一个或更多个成型模具各自包括附接到压制构件的可移动的第一模具零件和固定的第二模具零件；安装肘节压机，使压制构件的压制方向被布置成主要在水平方向上，具体地说，压制构件的压制方向被布置在距水平方向一定角度内，并且更具体地说，压制方向平行于水平方向；将纤维素坯料结构进给到由间隔开的第一和第二模具零件限定的压制区域中；借助于电子控制系统控制压制致动器布置的操作，以用于使用肘节机构在压制方向上驱动压制构件，并且通过将每个第一模具零件抵靠固定的第二模具零件压制，由纤维素坯料结构形成纤维素产品。肘节压机的主要水平定向使得纤维素产品成型单元的建造高度低，并且纤维素坯料结构的非直线材料流从坯料干法成型模块流向压制模块。由于纤维素纤维材料的连续的幅材通常以与压制模块的压制方向大约成直角供应到压制模块，因此肘节压机的主要水平定向通常与连续的纤维素坯料结构的主要竖直布置的供应流相关联。因此非常明显地，当开发用于高效生产纤维素产品的紧凑型纤维素产品成型单元时，主要水平布置的压制模块是非常有益的，其中压制构件主要布置在水平方向上，具体地，压制构件的压制方向布置在距水平方向20度内，并且更具体地，压制方向平行于水平方向。
本公开进一步涉及一种用于由纤维素坯料结构干法成型纤维素产品的产品成型单元。产品成型单元包括坯料干法成型模块和压制模块。纤维素坯料结构在坯料干法成型模块中空气成型到成型网上。压制模块包括一个或更多个成型模具，其被配置用于在压制操作中由纤维素坯料结构形成纤维素产品。坯料干法成型模块被配置用于在压制操作期间将成型网布置在固定模式中。固定模式提供了产品成型单元的有效操作，并且允许非常紧凑的布局，因为无需在坯料干法成型模块和压制模块之间缓冲纤维素坯料结构。坯料干法成型模块使得纤维素坯料结构的成型与压制模块紧密连接，而不需要预制纤维素坯料结构。此外，产品成型单元的操作是有效的，其中纤维素原材料用作纤维素坯料结构的在线生产的输入材料。
附图说明
下文将参照附图详细描述本公开，其中：
图1以侧视图示意性地示出了根据本公开的产品成型单元，
图2以透视图示意性地示出了根据本公开的坯料干法成型模块，
图3a-e以透视图和侧视图示意性地示出了根据本公开的压制模块，
图4a-b以侧视图示意性地示出了根据本公开的替代实施例的压制模块，
图5a-b示意性地示出了根据本公开的在产品成型单元内的纤维素坯料结构的路线的两个示例性实施例，以及
图6以侧视图示意性地示出了根据本公开的替代实施例的产品成型单元。
具体实施方式
下文将结合附图描述本公开的各个方面，以说明而非限制本公开，其中相同的标号表示相同的元件，并且所描述的方面的变型不限于具体示出的实施例，而是可应用于本公开的其他变型。
本领域的技术人员将会理解，本文解释的步骤、服务和功能可以使用单独的硬件电路、使用与编程的微处理器或通用计算机结合运行的软件、使用一个或更多个专用集成电路(ASIC)和/或使用一个或更多个数字信号处理器(DSP)来实施。还应当理解，当从方法方面描述本公开时，其也可以在一个或更多个处理器和联接到一个或更多个处理器的一个或更多个存储器中实现，其中一个或更多个存储器存储一个或更多个程序，当由一个或更多个处理器执行时，该一个或更多个程序执行本文公开的步骤、服务和功能。
图1示意性地示出了产品成型单元U，以用于由空气成型纤维素坯料结构2干法成型纤维素产品1。产品成型单元U在水平方向或平面DH和竖直方向DV上延伸。产品成型单元U包括坯料干法成型模块4和压制模块6，这将在下文进一步描述。纤维素产品1在产品成型单元U中由纤维素坯料结构2干法成型。压制模块6包括一个或更多个成型模具3，以用于在压制操作OP中由纤维素坯料结构2形成纤维素产品1。纤维素坯料结构2在坯料干法成型模块4中空气成型到成型网4c上，并被进给到压制模块6的一个或更多个成型模具3。因此，纤维素产品1的成型在压制模块6中完成。纤维素产品1适当地是非扁平的。非扁平产品是指具有三维延伸的产品，其不同于类似坯料或板材的扁平产品。
空气成型的纤维素坯料结构2是指由纤维素纤维生产的基本上空气成型的纤维幅材结构。纤维素纤维可以来源于合适的纤维素原材料R，比如纸浆材料。合适的纸浆材料例如是绒毛浆、纸结构或其它含纤维素纤维的结构。纤维素坯料结构2的空气成型是指在干法成型工艺中形成纤维素坯料结构，其中纤维素纤维被空气成型以产生纤维素坯料结构2。当在空气成型过程中空气成型纤维素坯料结构2时，纤维素纤维被作为承载介质的空气承载并成型为纤维坯料结构2。这不同于普通的造纸工艺或传统的湿法成型工艺，在传统的湿法成型工艺中，当形成纸或纤维结构时，水被用作纤维素纤维的承载介质。在空气成型过程中，如果需要，可以向纤维素纤维中加入少量的水或其他物质，以改变纤维素产品的性质，但是空气仍然在成型过程中用作承载介质。如果合适的话，纤维素坯料结构2可以具有主要对应于空气成型的纤维素坯料结构2周围的大气中的环境湿度的干燥度。作为替代方案，可以控制纤维素坯料结构2的干燥度，以便在形成纤维素产品1时具有适当的干燥度水平。
如图1和图2所示，空气成型的纤维素坯料结构2由纤维素纤维在坯料干法成型模块4中形成，并且可以以不同的方式构造。例如，取决于纤维素产品1的期望特性，纤维素坯料结构2可以具有这样的组成，其中纤维是相同来源的或者可选地包含两种或更多种类型的纤维素纤维的混合物。在纤维素坯料结构2中使用的纤维素纤维在纤维素产品1的成型过程期间通过氢键牢固地彼此结合。纤维素纤维可以与一定量的其它物质或化合物混合，这将在下文进一步描述。纤维素纤维是指任何类型的纤维素纤维，比如天然纤维素纤维或人造纤维素纤维。纤维素坯料结构2可以具体地包括至少95％的纤维素纤维，或者更具体地包括至少99％的纤维素纤维。然而，纤维素坯料结构2可以具有其他合适的配置和纤维素纤维量。
空气成型的纤维素坯料结构2可以具有单层或多层构造。具有单层构造的纤维素坯料结构2是指由包含纤维素纤维的一层形成的结构。具有多层构造的纤维素坯料结构2是指由包含纤维素纤维的两层或更多层形成的结构，其中这些层可以具有相同或不同的组成或构造。
包括纤维素纤维的一个或更多个增强层可以添加到纤维素坯料结构2中。一个或更多个增强层可以被布置为纤维素坯料结构2的承载层。增强层可以具有比纤维素坯料结构2更高的拉伸强度。当纤维素坯料结构2的一个或更多个空气成型层具有低拉伸强度的组合物时，这是有用的，以避免纤维素坯料结构2在纤维素产品1的成型期间断裂。具有较高拉伸强度的增强层以这种方式作为纤维素坯料结构2的支撑结构。增强层可以具有与纤维素坯料结构2不同的成分，例如像包含纤维素纤维的组织层、包含纤维素纤维的气流成网结构或其他适当的层结构。因此，增强层不必是空气成型的。
纤维素坯料结构2可以进一步包括一个或更多个屏障层或者被布置成与一个或更多个屏障层连接，一个或更多个屏障层赋予纤维素产品保持或耐受液体的能力，例如像当纤维素产品1用于与饮料、食品和其它含水物质接触时。一个或更多个屏障层可以具有与纤维素坯料结构2的其余部分不同的组成，例如像组织屏障结构。
纤维素坯料结构2的一个或更多个空气成型层是蓬松且通风的结构，其中形成该结构的纤维素纤维相对于彼此相对松散地布置。蓬松的纤维素坯料结构2用于纤维素产品1的有效成型，从而允许纤维素纤维在成型过程期间以有效的方式形成纤维素产品1。
如图1、图3a-e和图6所示，压制模块6包括一个或更多个成型模具3，每个成型模具3包括第一模具零件3a和第二模具零件3b。在纤维素产品1在压制模块6中成型期间，相应的第一和第二模具零件在压制操作OP中彼此配合。每个第一模具零件3a和相应的第二模具零件3b相对于彼此可移动地布置，并且第一模具零件3a和第二模具零件3b被配置为在压制方向DP上相对于彼此移动。
在图1、图3a-e和图6所示的实施例中，在压制操作OP期间，第二模具零件3b是固定的，并且第一模具零件3a相对于第二模具零件3b在压制方向DP上可移动地布置。如图3a-b中的双箭头所示，第一模具零件3a被配置为沿着在压制方向DP上延伸的轴线以线性运动朝向第二模具零件3b和远离第二模具零件3b移动。
在替代实施例中，在压制操作OP期间，第一模具零件3a可以是固定的，而第二模具零件3b相对于第一模具零件3a可移动地布置，或者第一模具零件3a和第二模具零件3b可以相对于彼此可移动地布置。
压制模块6可以是单腔体构造或者替代地多腔体构造。如图6所示，单腔体压制模块仅包括具有第一和第二模具零件的一个成型模具3。多腔体压制模块包括两个或更多个成型模具3，每个成型模具具有配合的第一和第二模具零件。在图1和图3a所示的实施例中，压制模块6被布置成多腔体压制模块，该多腔体压制模块包括具有第一和第二模具零件的多个成型模具3，其中模具零件的运动适当地同步，以用于同时成型操作。图3b-e中所示的压制模块6的一部分示出了单腔体构造，或者替代地多腔体构造的具有一个成型模具3的一个部段。在下文中，将结合多腔体压制模块来描述压制模块6，但是本公开同样适用于单腔体压制模块。
应当理解，对于根据本公开的所有实施例，在压制方向DP上移动的表述包括在压制方向DP上的移动，并且该移动可以在相反的方向上发生。该表述可以进一步包括模具零件的线性和非线性运动，其中在成型期间运动的结果是模具零件在压制方向DP上的重新定位。
表述压制操作OP是指用于由纤维素坯料结构形成纤维素产品的模具零件的操作。当一个或更多个第一模具零件3a和/或一个或更多个第二模具零件从固定位置PS移动时，压制操作OP开始。在该位置，一个或更多个第一模具零件3a和一个或更多个第二模具零件3b彼此间隔一定距离布置，并且纤维素坯料结构2可以被进给到成型模具3中在一个或更多个第一模具零件3a和一个或更多个第二模具零件3b之间的成型位置。此后，一个或更多个第一模具零件3a和/或一个或更多个第二模具零件3b朝向彼此移动，以将成型压力施加到纤维素坯料结构2上，并且随后彼此远离移动返回到固定位置PS。当模具零件再次到达固定位置PS时，压制操作OP完成。因此，压制操作OP被定义为压制循环，在该压制循环期间，纤维素坯料结构被施加成型压力，并且压制操作OP的持续时间从一个或更多个第一模具零件3a和/或一个或更多个第二模具零件3b从固定位置PS移动开始，直到它们再次到达固定位置PS为止进行计算。
应当理解，在压制操作OP期间，成型压力可以仅在一个压制步骤中施加到纤维素坯料结构2。替代地，在压制操作OP期间，可以在两个或更多个重复压制步骤中施加成型压力，并且以这种方式，模具零件重复施加成型压力到纤维素坯料结构上。
适当地，压制操作OP是单次压制操作OSP，其中在压制操作OP期间，仅在一个压制步骤中将成型压力施加到纤维素坯料结构2。因此，单次压制操作OSP意味着一次压制步骤中在压制模块6中由纤维素坯料结构2形成纤维素产品1。在单次压制操作OSP中，一个或更多个第一模具零件3a和一个或更多个第二模具零件3b相互作用，以用于在单次操作接合步骤中建立成型压力和成型温度。在单次压制操作中，在两次或更多次重复或随后的压制步骤中，不将成型压力和成型温度施加到纤维素坯料结构2。
为了在产品成型单元U中由空气成型的纤维素坯料结构2形成纤维素产品1，纤维素坯料结构2在产品成型单元U的坯料干法成型模块4中由纤维素纤维空气成型并直接进给到压制模块6。
通过将纤维素坯料结构2加热至成型温度TF，并在压制操作OP中以成型压力PF压制纤维素坯料结构2，在一个或更多个成型模具3中由纤维素坯料结构2形成纤维素产品1。成型温度TF在100-300℃的范围内，优选地在100-200℃的范围内，并且成型压力PF在1-100MPa的范围内，优选地在4-20MPa的范围内。如图3b-e示例所示，第一模具零件3a被布置成通过与相应的第二模具零件3b相互作用来形成纤维素产品1。在纤维素产品1的成型期间，纤维素坯料结构2在每个成型模具3中被施加的成型压力PF在1-100MPa的范围内，优选地在4-20MPa的范围内，并且成型温度TF在100-300℃的范围内，优选地在100-200℃的范围内。因此，通过将纤维素坯料结构2加热到100-300℃的范围内、优选地在100-200℃范围内的成型温度TF，并通过以1-100MPa的范围内、优选地在4-20MPa的范围内的成型压力PF压制纤维素坯料结构2而在每一个第一模具零件3a和相应的第二模具零件3b之间由纤维素坯料结构2形成纤维素产品1。当形成纤维素产品1时，在布置在第一模具零件3a和第二模具零件3b之间的纤维素坯料结构2中的纤维素纤维之间形成强氢键。温度和压力水平例如在成型过程期间用适当的传感器在纤维素坯料结构2中测量，所述传感器被布置在纤维素坯料结构2中的纤维素纤维中或与纤维素坯料结构2中的纤维素纤维连接。
压制模块6可以进一步包括加热单元。加热单元被配置用于将成型温度TF施加到每个成型模具3中的纤维素坯料结构2上。加热单元可以具有任何适当的配置。加热单元可以集成在或铸造在第一模具零件3a和/或第二模具零件3b中，并且适当的加热装置是例如电加热器，比如电阻元件，或流体加热器。也可以使用其他适当的热源。
在图3b中，第一模具零件3a和第二模具零件3b布置在固定位置PS，第一模具零件3a可以从该固定位置移动以开始压制操作OP。当纤维素坯料结构2布置在第一模具零件3a和第二模具零件3b之间的成型位置时，如图3b所示，第一模具零件3a在压制方向DP上朝向第二模具零件3b移动，如图3c中的箭头所示。在第一模具零件3a朝向第二模具零件3b移动时，纤维素坯料结构2在模具零件之间被逐渐压实，直到第一模具零件3a已经进一步朝向第二模具零件3b移动并到达产品成型位置，如图3d所示，在该产品成型位置，成型压力PF和成型温度TF被施加到纤维素坯料结构2上。当每个第一模具零件3a被朝向其相应的第二模具零件3b压制并且纤维素坯料结构2布置在模具零件之间时，用于形成纤维素产品1的成型腔体C在纤维素产品1的成型期间形成在每个第一模具零件3a和第二模具零件3b之间。成型压力PF和成型温度TF被施加到每个成型腔体C中的纤维素坯料结构2。纤维素产品1的成型可以进一步包括在压制模块6中的边缘成型操作和切割或分离操作，在从此处在纤维素产品1上形成边缘，并且在此处在纤维素产品1的成型期间纤维素产品1与纤维素坯料结构2分离。模具零件可以例如设置有用于这种操作的边缘成型装置和切割或分离装置，或者替代地，边缘可以在产品切割或分离操作中形成。如图3e所示，一旦纤维素产品1已经在压制模块6中形成，则第一模具零件3a在远离第二模具零件3b的方向上移动，并且纤维素产品1可以从压制模块6移除，例如通过使用顶杆或类似的装置。当第一模具零件3a返回到固定位置PS时，如图3b所示，压制操作完成。
用于建立成型压力的压力分布元件E可以布置成与每个第一模具零件3a和/或第二模具零件3b连接。在图3b-e所示的实施例中，压力分布元件E附接到第一模具零件3a。压力分布元件E在被施加压力时变形，并且通过布置与模具零件连接的压力分布元件E，成型压力PF可以被配置为均衡的成型压力，在这种情况下成型模具3中的压力被有效地分布在不同的方向上。压力分布元件E使得成型模具3中的成型压力不仅能够在压制方向DP上分布，而且在不同于压制方向DP的方向上分布，比如在压制方向DP和垂直于压制方向DP的方向之间的方向上。均衡的成型压力可以包括等压成型压力。
第一模具零件3a和/或第二模具零件3b可以包括压力分布元件E，并且压力分布元件E被配置成用于在纤维素产品1的成型期间在成型腔体C中的纤维素坯料结构2上施加成型压力PF。压力分布元件E可以用适当的附接器件附接到第一模具零件3a和/或第二模具零件3b，例如像胶水或机械紧固构件。在纤维素产品1的成型期间，压力分布元件E变形以在成型腔体C中的纤维素坯料结构2上施加成型压力PF，并且通过压力分布元件E的变形，即使纤维素产品1具有复杂的三维形状或者如果纤维素坯料结构2具有变化的厚度，也能实现均衡的压力分布。为了在纤维素坯料结构2上施加所需的成型压力PF，压力分布元件E由当施加力或压力时能够变形的材料制成，并且压力分布元件E适当地由能够在变形后恢复尺寸和形状的弹性材料制成。压力分布元件E可以进一步由具有适当特性的材料制成，其能够承受在形成纤维素产品1时使用的高成型压力PF和成型温度TF水平。
某些弹性或可变形材料当暴露于高压水平时具有类似流体的性质。如果压力分布元件E由这种材料或这种材料的组合制成，则在成型过程中可以实现均衡的压力分布。每个压力分布元件E可以由一种或更多种弹性材料的适当结构制成，并且作为示例，压力分布元件E可以由凝胶材料、硅橡胶、聚氨酯、聚氯丁二烯、橡胶或不同适当材料的组合的结构制成。
如上所述，如图1、图2和图6所示，产品成型单元U进一步包括坯料干法成型模块4，该坯料干法成型模块被配置成用于由纤维素原材料R空气成型纤维素坯料结构2。纤维素原材料R由适当的来源提供，并且纤维素原材料R被进给到坯料干法成型模块4。纤维素坯料结构2由纤维素原材料R在坯料干法成型模块4中干法成型到成型网4c上，并且随后空气成型的纤维素坯料结构2从坯料干法成型模块4被输送到压制模块6。如图2所示，纤维素坯料结构2可以在干法成型模块4中空气成型为分立的纤维素坯料2a。分立的纤维素坯料2a形成为彼此分离的分立的材料片材，并且可以例如成形为适当的构造，以避免成型后的残留材料，这使得所使用的纤维素材料的量最小化。替代地，如图2和图6所示，纤维素坯料结构2可以在干法成型模块4中空气成型为连续的纤维素坯料2b。根据空气成型过程，空气成型的纤维素坯料结构2的基重可以是均匀的或变化的。
如图1和图2所示，坯料干法成型模块4包括研磨机4a、成型腔室4b和被布置成连接到成型腔室4b的成型网4c。来自纤维素原材料R的纤维F在研磨机4a中与纤维素原材料R分离，并且分离的纤维素纤维F被分配到成型腔室4b中到成型网4c上，以用于空气成型纤维素坯料结构2。研磨机4a被配置成用于从纤维素原材料R中分离纤维素纤维F，并且成型腔室4b被配置成用于将分离的纤维素纤维F分配到成型网4c的成型部段4d上，以用于空气成型纤维素坯料结构2。成型部段4d被布置成与成型腔室4b的成型腔室开口4e连接。在所示实施例中，成型部段4d在向上的坯料成型方向DU上延伸。纤维素坯料结构2被空气成型到成型部段4d上，并由成型网4c在向上的坯料成型方向DU上从成型部段4d输送。向上的坯料成型方向DU用于产品成型单元U的紧凑构造和布局，从而允许产品成型单元U的不同模块相对于彼此的有效定位。在将纤维素坯料结构2成型到成型部段4d上之后，形成的纤维素坯料结构2被从成型部段4d在向上的坯料成型方向DU上并进一步朝向压制模块6输送。
研磨机4a将纤维素纤维F与纤维素原材料R分离，并将分离的纤维素纤维F分配到成型腔室4b中。所使用的纤维素原材料R可以是例如绒毛浆、纸质结构或其它适当的包含纤维素纤维的结构的捆、板或卷，它们被进给到研磨机4a中。研磨机4a可以是任何传统类型，例如像锤式研磨机、盘式研磨机、锯齿式研磨机或其他类型的纸浆脱纤机器。纤维素原材料R通过入口开口被进给到研磨机4a中，并且分离的纤维素纤维F通过研磨机4a的被布置成与成型腔室4b连接的出口开口分配到成型腔室4b中。
成型腔室4b被布置成将分离的纤维素纤维分配到成型网4c上，以用于空气成型纤维素坯料结构2。成型腔室4b被布置成与成型网4c连接的罩结构或隔室。成型腔室4b包围容积，在该容积中，分离的纤维素纤维F从研磨机4a被分配到成型网4c。纤维素纤维F通过由研磨机4a产生的空气流分配，并且空气流将成型腔室4b中的纤维从研磨机4a输送到成型网4c。
从图1、图2和图6中可以理解，成型网4c可以是任何适当的传统类型，并且可以形成为环形带结构。真空箱4f可以布置成与成型网4c以及成型腔室4b连接，以用于控制成型腔室4b中的空气流，并用于将分离的纤维素纤维F分配到成型网4c上。成型网4c具有面向成型腔室4b的第一侧S1和面向真空箱4f的第二侧S2。在将负压PNEG施加到第二侧S2上以用于将纤维素纤维F固定附接到第一侧S1上时，纤维素坯料结构2以这种方式空气成型到成型网4c的第一侧S1上。
图1和图2所示实施例的坯料干法成型模块4具有纤维素纤维F从研磨机4a通过成型腔室4b到成型网4c的水平分布方向。因此，水平空气流将纤维素纤维F从研磨机4a进给到成型部段4d，这不同于具有竖直空气流的传统干法成型系统。成型腔室4b内的空气流的纤维承载距离的长度需要足够长，以最小化湍流和/或产生纤维素纤维F的均匀流动。因此，坯料成形模块4的长度因此取决于空气流的纤维承载距离。向上的坯料成型方向DU使得产品成型单元U的结构和布局紧凑，并且与传统的解决方案相比减小了产品成型单元U的长度。此外，由于坯料干法成型单元4定位在车间底板水平处，因此能够从车间底板水平处接近以维护研磨机4a，而无需额外的升高的底板结构或平台。与使用竖直空气流的传统解决方案相比，这种定位和水平空气流还使得产品成型单元U的高度低。
例如，如图1和图6所示，坯料干法成型模块4布置在压制模块6的上游，并且坯料干法成型模块4的目的是由源自纤维素原材料R的纤维素纤维F空气成型纤维素坯料结构2。由于压制模块6的间歇操作，因此纤维素坯料结构2需要间歇地输送到压制模块6。
纤维素坯料结构2到压制模块6的间歇输送布置有适当的进给装置，例如像间歇地控制以将纤维素坯料结构2进给到压制模块6的传送带或进给辊。当操作压制模块6以将成型压力PF施加到纤维素坯料结构2上时，纤维素坯料结构2处于非移动状态。换句话说，当模具零件处于至少部分地打开状态时，将纤维素坯料结构2进给到一个或更多个第一模具零件3a和一个或更多个第二模具零件3b之间的成型位置。至少部分地打开状态允许纤维素坯料结构2可靠地定位在一个或更多个第一模具零件3a和一个或更多个第二模具零件3b之间，而没有来自模具零件的任何干扰的相互作用。由于成型单元U被布置成没有任何缓冲模块或类似的布置，因此纤维素坯料结构到压制模块的间歇输送需要与坯料干法成型模块4中的纤维素坯料结构2的空气成型同步。根据本公开，这种同步是通过在压制操作OP期间将成型网4c布置在固定模式MST中来实现的。在固定模式MST中，成型网4c布置在静止状态SST中。静止状态SST的持续时间与压制操作OP的持续时间同步，使得静止状态SST在压制操作OP期间发生。成型网4c可以在压制操作OP期间的任何时间被布置在静止状态SST中，并且静止状态SST的持续时间可以仅仅是压制操作OP的持续时间的一部分，或者替代地是整个压制操作OP的持续时间。
成型网4c的固定模式MST之后是输送模式MTR。在输送模式MTR中，成型网4c布置在移动状态SMO中，并且空气成型的纤维素坯料结构2由处于移动状态SMO中的成型网4c从坯料干法成型模块4移动离开。移动状态SMO至少部分地发生在两个连续的压制操作OP之间，此时一个或更多个第一模具零件3a和/或一个或更多个第二模具零件处于固定位置PS。移动状态SMO与空气成型的纤维素坯料结构2到压制模块的进给同步，以用于纤维素坯料结构2从坯料干法成型模块4到压制模块6的有效间歇输送操作。纤维素坯料结构6被适当地从成型网4c转移到进给装置，从而进一步将纤维素坯料结构2输送到压制模块6。
成型网4c的不同模式和状态由控制单元适当地控制，以用于产品成型单元U的有效操作。
依据在坯料干法成型模块4中被空气成型的纤维素坯料结构2的构造，研磨机4a可以以不同的方式操作。研磨机4a适当地连续操作。在一个实施例中，纤维素原材料R被连续地进给到研磨机4a。在替代实施例中，纤维素原材料R替代地间歇地进给到研磨机4a。
在图1所示的实施例中，纤维素坯料结构2由成型网4c在第一进给方向DF1上从坯料干法成型模块4间歇地输送，并且随后在第二进给方向DF2上间歇地输送到压制模块6，其中第二进给方向DF2不同于第一进给方向DF1。不同的第一进给方向DF1和第二进给方向DF2允许产品成型单元U的紧凑构造和布局，以及产品成型单元U的不同模块相对于彼此的高效且紧凑的定位。
在某些实施例中，第一进给方向DF1与第二进给方向DF2相反或基本相反。在图1所示的实施例中，第一进给方向DF1是向上的方向，并且第二进给方向DF2是向下的方向，这允许产品成型单元U的紧凑且有效的构造。
在图6所示的替代实施例中，成型网4c的成型部段4d在水平的坯料成型方向DHF上延伸。在该实施例中，纤维素坯料结构2空气成型到成型部段4d上，并由成型网4c在水平的坯料成型方向DHF上从成型部段4d输送。水平的坯料成型方向DHF用于产品成型单元U的传统构造和布局，从而允许产品成型单元U的不同模块相对于彼此的有效定位。在纤维素坯料结构2成型到成型部段4d上之后，成型的纤维素坯料结构2从成型部段4d在水平的坯料成型方向DHF上并进一步朝向压制模块6输送。
图6中所示实施例的坯料干法成型模块4具有从研磨机4a通过成型腔室4b到成型网4c的纤维素纤维F的竖直分布方向。因此，竖直空气流将纤维素纤维F从研磨机4a进给到成型部段4d。
压制模块6可以具有任何适当的构造，例如像液压压制模块或肘节压制模块。
图3a中示出了压制模块6的一个实施例。在所示实施例中，压制模块6是纤维素产品肘节压制模块，以用于由纤维素坯料结构2形成纤维素产品1。如图1和图3a-e所示，纤维素产品肘节压制模块包括一个或更多个成型模具3，并且每个成型模具3包括第一模具零件3a和第二模具零件3b。
压制模块6包括肘节压机6a和一个或更多个成型模具3。肘节压机6a包括前部结构6b、后部结构6c和可移动地布置在压制方向DP上的压制构件6d。肘节机构6e驱动地连接到压制构件6d。压制致动器布置6f驱动地连接到肘节机构6e，并且电子控制系统6h可操作地连接到压制致动器布置6f和一个或更多个成型模具3。一个或更多个成型模具3包括附接到压制构件6d的可移动的第一模具零件3a和固定的第二模具零件3b。电子控制系统6h被配置成用于控制压制致动器布置6f的操作，以使用肘节机构6e在压制方向DP上驱动压制构件6d，并通过将第一模具零件3a抵靠固定的第二模具零件3b压制而由纤维素坯料结构2形成纤维素产品1，如上所述。肘节压机6a被安装成或被布置以安装成压制构件6d的压制方向DP主要在水平方向DH上布置，具体地，压制构件6d的压制方向DP布置在距水平方向DH20度以内，并且更具体地，压制方向DP与水平方向DH平行。
压制构件6d布置在前部结构6b和后部结构6c之间。肘节机构6e连接到后部结构6c和压制构件6d。压制致动器布置6f连接到肘节机构6e，并且压制致动器布置6f被配置为通过使用肘节机构6e在压制方向DP上朝向前部结构6b驱动压制构件6d。压制致动器布置6f被进一步配置为当纤维素产品1已经在一个或更多个成型模具3中成型时，通过使用肘节机构6e来驱动压制构件6d远离前部结构6b。肘节压机6a进一步包括压制力指示布置6g，以及可操作地连接到压制致动器布置6f和压制力指示布置6g的电子控制系统6h。电子控制系统6h被配置用于控制压制构件6d的操作。一个或更多个成型模具3各自包括附接到压制构件6d的第一模具零件3a和附接到前部结构6b的第二模具零件3b。第一和第二模具零件3a、3b被配置为当被压制在一起时由纤维素坯料结构2共同形成纤维素产品1。
当形成纤维素产品1时，纤维素坯料结构2被进给到由间隔开时的第一模具零件3a和第二模具零件限定的压制区域AP中，如图3b所示。压制致动器布置6f的操作借助于电子控制系统6h控制，以用于通过使用肘节机构6e在压制方向DP上朝向前部结构6b驱动压制构件6d。以这种方式，当被压制在一起时，第一模具零件3a和第二模具零件3b中的每一组共同地由纤维素坯料结构2形成纤维素产品1。
压制致动器布置6f可以例如包括单个或多个液压或气动线性致动器，比如气缸活塞致动器。替代地，具有旋转输出轴的马达(比如电动、液压或气动马达)可以用于驱动机械致动器，或者压制致动器布置6f可以包括高扭矩电动马达，其经由旋转到线性的传动装置驱动地连接到肘节机构6e。
可移动的第一模具零件3a可以直接或间接地附接到压制构件6d。这意味着，例如可以在可移动的第一模具零件3a和压制构件6d之间设置中间构件，例如用于检测压制力的测压元件等。固定的第二模具零件3b在压制动作期间通常是固定的，但是在连续的压制动作之间的时间间期中仍然可在压制方向DP上进行调节。在所示的实施例中，肘节压机6a包括前部结构6b和后部结构6c，其中肘节机构6e也连接到后部结构6c，并且固定的第二模具零件3b附接到前部结构6b。固定的第二模具零件3b可以直接或间接地附接到前部结构6b。这意味着，例如可以在固定的第二模具零件3b和前部结构6b之间设置中间构件，例如用于检测压制力的测压元件等。
前部结构6b和后部结构6c代表两个刚性且结构上相关的部分，这两个部分必须通过某种结构上刚性的构造相互连接，以确保前部和后部结构在压制动作期间不会彼此分离。依据压制模块6的具体设计，前部和后部结构可以具有许多不同的形式。例如，前部和后部结构可以具有板状形状，特别是矩形板状形状，从而使得制造成本划算并且可以使用板状的前部和后部结构的拐角区域来附接到公共刚性框架结构，所述公共刚性框架结构由前部结构6b、后部结构6c和连接前部结构6b和后部结构6c的中间框架结构限定。在一些示例性实施例中，肘节压机6a包括由前部结构6b、后部结构6c以及连接前部结构6b和后部结构6c的中间线性引导布置6i限定的刚性框架结构。压制构件6d可移动地附接到线性引导布置6i，并且可在压制方向DP上移动。刚性框架结构可以定位在下方的支撑框架6j上，以用于提供压制模块6的期望高度和倾斜角度。
为了实现肘节压机6a的成本划算且坚固的框架结构，中间线性引导布置6i可以包括四个系杆，所述四个系杆布置在板状的前部结构6b和后部结构6c的每个拐角区域中。系杆例如是柱形的，并且相应的柱形孔可以设置在板状的前部结构6b和后部结构6c的拐角区域中，以用于接收所述系杆。压制构件6d可以具有任何结构形状。然而，在一些示例性实施例中，压制构件也至少部分地具有板状形状，特别是矩形板状形状，从而使得制造成本划算并且可以使用板状压制构件6d的拐角区域来附接到中间线性引导布置6i。因此，在一些示例性实施例中，肘节压机6a可以被称为三压板压机。
肘节压机6a被安装成或被布置以安装成压制构件6d的压制方向DP主要在水平方向DH上布置，具体地，压制构件6d的压制方向DP布置在距水平方向DH20度以内，并且更具体地，压制方向DP与水平方向DH平行。
在图3a所示的实施例中，肘节压机6a被安装成压制构件6d的压制方向DP被布置在水平方向DH上。在图4a-b所示的实施例中，肘节压机6a以稍微倾斜的状态安装，从而使得产品成型单元U的整体设计紧凑，具有较低的建造高度。在图4a-b所示的实施例中，肘节压机6a被安装成压制构件6d的压制方向DP设置有0-20度的范围内的安装角度α，其中所述安装角度α由压制方向DP和水平方向DH限定，如图所示。
在一些示例性实施例中，肘节压机6a进一步包括进给装置6k，以用于将纤维素坯料结构2在主要竖直的进给方向DF上进给到一个或更多个成型模具3中。进给装置6k被布置成用于将纤维素坯料结构2进给到压制区域AP中，具体地用于以距竖直方向DV小于20度的进给角度β将纤维素坯料结构2向下进给到压制区域AP中，并且更具体地用于将空气成型的纤维素坯料结构竖直向下进给到压制区域AP中。进给角度β示意性地示出在图4a-b中。
如上所述，术语“主要水平”和“主要水平地”是指方向被布置成相比较竖直更水平。术语“主要竖直”和“主要竖直地”是指方向被布置成相比较水平更竖直。
肘节压机6a的肘节机构6e可以具有多种设计和实施方式。肘节机构6e的基本要求是产生压制力放大，从而能够在压制力方面使用相对低成本且低容量的压制致动器布置6f。压制力放大是通过压制模块的压制速度的相应降低来实现的。因此，与压制致动器布置6f的力/速度相比，肘节机构6e放大且减慢了压制力/速度。
总的来说，参照图3a的示例性实施例，肘节机构6e包括连杆构件，并且压制致动器布置6f直接驱动地连接或间接驱动地连接到连杆构件，使得压制致动器布置6f的致动引起压制构件6d的运动。
与使用大型传统线性液压压机相比，使用肘节压制模块以由空气成型的纤维素坯料结构形成纤维素产品具有许多优点，比如低成本、低重量、快速循环操作和紧凑性。通过将电子控制系统6h配置成基于从压制力指示布置6g接收的压制力指示反馈来控制压制致动器布置6f的操作，肘节压制模块成为传统线性液压压机的有利替代。
产品成型单元U进一步可以包括未示出的屏障应用模块，其布置在压制模块6的上游。屏障应用模块被配置成用于在一个或更多个成型模具3中形成纤维素产品1之前将屏障组合物施加到纤维素坯料结构2上。
纤维素产品1的一个优选性质是保持或耐受液体的能力，例如像当纤维素产品用于与饮料、食品和其它含水物质接触时。屏障组合物可以是生产纤维素产品时使用的一种或更多种添加剂，例如像AKD或胶乳，或其它适当的屏障组合物。另一种适当的屏障组合物是AKD和胶乳的组合，其中试验已经表明，当形成纤维素产品1时，通过将AKD和胶乳的组合添加到空气成型的纤维素坯料结构2中，可以获得独特的产品性能。当使用AKD和胶乳的组合时，可以实现高水平的疏水性，从而使得纤维素产品1具有高的耐受液体(比如水)的能力，而不会对纤维素产品1的机械性能产生负面影响。
屏障应用模块可以布置为与纤维素坯料结构2连接的罩结构，并且罩结构包括将屏障组合物连续或间歇地喷射到纤维素坯料结构2上的喷嘴。以这种方式，屏障组合物在屏障应用模块中被施加到纤维素坯料结构2上。屏障组合物可以仅施加在纤维素坯料结构的一侧上，或者替代地施加在两侧上。屏障组合物可以进一步施加在纤维素坯料结构2的整个表面或多个表面上，或者仅施加在纤维素坯料结构2的表面或多个表面的部分或区域上。屏障应用模块的罩结构防止屏障组合物扩散到周围环境中。用于施加屏障结构的其他应用技术可以例如包括狭缝涂层和/或丝网印刷。
为了清楚起见，图1的示例性实施例的纤维素坯料结构2的进给路线和进给方向在图5a中示意性地示出，并且当与纤维素产品压缩成型过程的传统直线水平路线相比时，通过首先主要向上、随后主要水平以及然后主要向下给纤维素坯料结构2布路线来实现的产品成型单元U的紧凑构造和布局是可以清楚理解的。
替代地，如图5b示意性示出的，在将纤维素坯料结构2向上、然后主要水平、并且随后主要向下布路线至压制模块6之前，坯料干法成型模块4可以被设置成具有纤维素坯料结构2的进给路线和进给方向的主要水平定向，其中成型网的主要水平定向在成型腔室开口的区域中。产品成型单元U的这种布局也可以用于提供紧凑的产品成型单元U。
参照图5a-b，当不考虑坯料回收模块7时，坯料干法成型模块4通常形成进给路线的起点，并且压制模块6通常形成进给路线的终点。其他模块(比如屏障应用模块)位于干法成型模块4和压制模块6之间(干法成型模块4的下游和压制模块6的上游)的适当位置处。
纤维素坯料结构在穿过压制模块6时的主要向下路线在简化纤维素坯料结构2的进给方面，以及简化在离开压制模块6完成成型过程之后纤维素产品1的移除方面是有利的。
具体而言，在不损坏或改变纤维素坯料结构2的特性(比如纤维素坯料结构2的厚度等)的情况下，将纤维素坯料结构2从坯料干法成型模块4到压制模块6的高速间歇地进给可能难以实现。然而，通过将肘节压机布置在主要水平方向DH上并且将纤维素坯料结构主要向下进给到压制模块6，重力有助于该进给过程，从而需要进给装置施加较小的力以将纤维素坯料结构2进给到压制模块6的压制区域AP中，并且因此降低了纤维素坯料结构2的损坏和/或特性改变的风险。
此外，在完成成型过程之后，成品和排出的纤维素产品1的移除也可以借助于纤维素坯料结构2通过成型模具3的主要竖直路线而被简化，因为重力在此处中也可以帮助并简化成品和排出的纤维素产品1从成型模具3的移除，并且随后输送到储存腔室、传送带等。
此外，在图1和图6所示的实施例中，产品成型单元U包括用于回收纤维素纤维的坯料回收模块7。坯料回收模块7被配置用于在纤维素产品1形成之后将纤维素坯料结构2的残余部分2c从压制模块6输送返回到坯料干法成型模块4。坯料回收模块7被布置成用于将残余的纤维素坯料纤维材料从压制模块6输送到研磨机4a。在成型模具3中形成纤维素产品1之后，可能存在包含纤维素坯料纤维材料的纤维素坯料结构的残余部分2c。利用坯料回收模块7，残余的或剩余的纤维素纤维可以被回收并重新用于与来自纤维素原材料的纤维一起形成新的纤维素坯料结构2。在图1中，示意性地示出了坯料回收模块7的示例性实施例。坯料回收模块7包括进给结构7a，比如进给带、传送结构或用于将残余部分2c从成型模具3输送到研磨机4a的其他适当器件。研磨机4a可以设置有用于残余材料的单独的入口开口，在该入口开口纤维素坯料结构2的残余部分2c被进给到研磨机4a中。
坯料回收模块7可以包括回收压实单元7b。回收压实单元7b在从压制模块6输送到坯料干法成型模块4时压实纤维素坯料结构2的残余部分2c。适当地，回收压实单元7b被布置成一对协作辊，所述协作辊压实纤维素坯料结构2的残余部分2c，如图1所示。
在未示出的实施例中，坯料回收模块7可以替代地包括具有入口部分的通道结构，该入口部分被布置成与成型模具3连接，并且纤维素坯料结构的残余部分2c可以被吸入入口部分中，以用于进一步输送到研磨机4a。通道结构可以进一步设置有适当的组合式研磨机和叶片单元，其用于在进一步输送到与研磨机4a连接的出口部分之前至少部分地分离残余材料。
产品成型单元U可以进一步包括用于在不同模块之间间歇地进给纤维素坯料结构2的输送或进给装置。输送装置可以被布置成传送带、真空带或用于有效输送的类似装置。根据一些示例性实施例，进给装置可以包括细长真空带式进给器、细长的牵引带式进给器等。
利用上述模块，能够实现产品成型单元U的紧凑结构，并且模块可以集成到一个单个产品成型单元U中，该一个单个产品成型单元能够在货运集装箱中运输，并且以简单的方式放置在转换器的车间底板上。不同的进给方向使得产品成型单元U的布局和构造更加紧凑。
上文已经参考具体的实施例来呈现本公开。然而，除了上述之外的其他实施例也是可能的，并且在本公开的范围内。在本公开的范围内，可以提供与上述不同的方法步骤，通过硬件或软件来执行该方法。因此，根据示例性实施例，提供了一种存储一个或更多个程序的非暂时性计算机可读存储介质，所述一个或更多个程序被配置为由控制系统的一个或更多个处理器执行，一个或更多个程序包括用于执行根据上述实施例中的任一个实施例的方法的指令。替代地，根据另一示例性实施例，云计算系统可以被配置为执行本文所呈现的任何方法方面。云计算系统可以包括分布式云计算资源，其在一个或更多个计算机程序产品的控制下联合执行本文给出的方法方面。此外，处理器可以连接到一个或更多个通信接口和/或传感器接口，以用于与外部实体(比如传感器、非现场服务器或基于云的服务器)接收和/或发送数据。
与控制系统相关联的一个或更多个处理器可以是或包括任何数量的硬件部件，以用于进行数据或信号处理或用于执行存储在存储器中的计算机代码。该系统可以具有相关联的存储器，并且该存储器可以是用于存储数据和/或计算机代码的一个或更多个装置，以用于完成或促进本说明书中描述的各种方法。存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器。存储器可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本说明书的各种活动的任何其他类型的信息结构。根据示例性实施例，任何分布式或本地存储器装置都可以与本说明书的系统和方法一起使用。根据示例性实施例，存储器可通信地连接到处理器(例如，经由电路或任何其他有线、无线或网络连接)，并且包括用于执行本文描述的一个或更多个过程的计算机代码。
应当理解，上述描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。尽管在说明书中已经描述了具体的示例，并且在附图中示出了具体的示例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不脱离权利要求中所限定的本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物来替换其中的要素。此外，在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以进行修改以使特定的情况或材料适应本公开的教导。因此，本公开并不局限于附图所示的和说明书中描述的作为目前实施本公开的教导的最佳模式的特定示例，而是本公开的范围将包括落入前述描述和所附权利要求中的任何实施例。权利要求中提到的附图标记不应该被视为限制权利要求所保护的主题的范围，它们的唯一功能是使权利要求更容易理解。
参考标记列表
1：纤维素产品 2：纤维素坯料结构
2a：分立的纤维素坯料 2b：连续的纤维素坯料
2c：残余部分 3：成型模具
3a：第一模具零件 3b：第二模具零件
4：坯料干法成型模块 4a：研磨机
4b：成型腔室 4c：成型网
4d：成型部段 4e：成型腔室开口
6：压制模块 6a：肘节压机
6b：前部结构 6c：后部结构
6d：压制构件 6e：肘节机构
6f：压制致动器布置 6g：压制力指示布置
6h：电子控制系统 6i：引导布置
6j：支撑框架 7：坯料回收模块
7a：进给结构 7b：回收压实单元
C：成型腔体 DF：进给方向
DF1：第一进给方向 DF2：第二进给方向
DH：水平方向 DP：压制方向
DHF：水平的坯料成型方向 DU：向上的坯料成型方向
DV：竖直方向 E：压力分布元件
F：纤维 OP：压制操作
OSP：单个压制操作 PF：成型压力
PNEG：负压 PS：固定位置
R：纤维素原材料 S1：第一侧
S2：第二侧 TF：成型温度
U：产品成型单元

Claims (24)

1.一种用于在产品成型单元(U)中由纤维素坯料结构(2)干法成型纤维素产品(1)的方法，其中，所述产品成型单元(U)包括坯料干法成型模块(4)和压制模块(6)，其中，所述纤维素坯料结构(2)在坯料干法成型模块(4)中空气成型到成型网(4c)上，其中，所述压制模块(6)包括一个或更多个成型模具(3)，以用于在压制操作(OP)中由纤维素坯料结构(2)形成纤维素产品(1)，其中，所述方法包括以下步骤：
在压制操作(OP)期间将成型网(4c)布置在固定模式(MST)中。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，在所述固定模式(MST)中，成型网(4c)被布置成处于静止状态(SST)，其中，所述静止状态(SST)的持续时间与所述压制操作(OP)的持续时间同步，使得静止状态(SST)在压制操作(OP)期间发生。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其中，所述固定模式(MST)之后是输送模式(MTR)，其中，在所述输送模式(MTR)中，成型网(4c)被布置成处于移动状态(SMO)，其中，所述方法进一步包括以下步骤：通过处于移动状态(SMO)的成型网(4c)将空气成型的纤维素坯料结构(2)移动离开坯料干法成型模块(4)。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中，所述移动状态(SMO)至少部分地发生在两个紧随的压制操作(OP)之间。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，
其中，所述纤维素坯料结构(2)在干法成型模块(4)中被空气成型为分立的纤维素坯料(2a)，或者其中，所述纤维素坯料结构(2)在干法成型模块(4)中被空气成型为连续的纤维素坯料(2b)。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，
其中，所述方法进一步包括以下步骤：通过将纤维素坯料结构(2)加热到成型温度(TF)，并且在压制操作(OP)中以成型压力(PF)压制纤维素坯料结构(2)，而在一个或更多个成型模具(3)中由纤维素坯料结构(2)形成纤维素产品(1)。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中，所述成型温度(TF)在100-300℃的范围内，优选地在100-200℃的范围内，并且成型压力(PF)在1-100MPa的范围内，优选地在4-20MPa的范围内。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，
其中，所述压制操作(OP)是单次压制操作(OSP)。
9.根据任一前述权利要求所述的方法，
其中，所述方法进一步包括以下步骤：将空气成型的纤维素坯料结构(2)从坯料干法成型模块(4)输送到压制模块(6)。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，
其中，所述纤维素坯料结构(2)被间歇地从坯料干法成型模块(4)输送到压制模块(6)。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中，所述纤维素坯料结构(2)通过成型网(4c)从坯料干法成型模块(4)在第一进给方向(DF1)上间歇地输送，并且在第二进给方向(DF2)上间歇地输送到压制模块(6)，其中，所述第二进给方向(DF2)不同于第一进给方向(DF1)。
12.根据权利要求11所述的方法，
其中，所述第一进给方向(DF1)与第二进给方向(DF2)相反或基本相反。
13.根据权利要求11或12所述的方法，
其中，所述第一进给方向(DF1)是向上的方向，并且所述第二进给方向(DF2)是向下的方向。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，
其中，所述方法进一步包括以下步骤：提供纤维素原材料(R)并将纤维素原材料(R)进给到坯料干法成型模块(4)；在坯料干法成型模块(4)中由纤维素原材料(R)空气成型纤维素坯料结构(2)到成型网(4c)上。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中，所述坯料干法成型模块(4)进一步包括研磨机(4a)和成型腔室(4b)，其中，所述成型网(4c)被布置成与成型腔室(4b)连接，其中，所述方法进一步包括以下步骤：在研磨机(4a)中从纤维素原材料(R)分离纤维素纤维(F)，并将分离的纤维素纤维(F)分配到成型腔室(4b)中到成型网(4c)上，以用于空气成型纤维素坯料结构(2)。
16.根据权利要求15所述的方法，
其中，所述方法进一步包括以下步骤：连续地操作研磨机(4a)；以及将纤维素原材料(R)连续地进给到研磨机(4a)，或者将纤维素原材料(R)间歇地进给到研磨机(4a)。
17.根据权利要求15或16所述的方法，
其中，所述成型网(4c)包括被布置成与成型腔室(4b)的成型腔室开口(4e)连接的成型部段(4d)，其中，所述方法进一步包括以下步骤：将纤维素坯料结构(2)空气成型到成型部段(4d)上。
18.根据权利要求17所述的方法，
其中，所述成型部段(4d)在向上的坯料成型方向(DU)上延伸，其中，所述方法进一步包括以下步骤：将纤维素坯料结构(2)空气成型到成型部段(4d)上，并且通过成型网(4c)在向上的坯料成型方向(DU)上输送成型的纤维素坯料结构(2)。
19.根据权利要求17所述的方法，
其中，所述成型部段(4d)在水平的坯料成型方向(DHF)上延伸，其中，所述方法进一步包括以下步骤：将纤维素坯料结构(2)空气成型到成型部段(4d)上，并且通过成型网(4c)在水平的坯料成型方向(DHF)上输送成型的纤维素坯料结构(2)。
20.根据权利要求15至19中的任一项所述的方法，
其中，所述成型网(4c)具有面向成型腔室(4b)的第一侧(S1)和面向真空箱(4f)的第二侧(S2)，所述真空箱被布置成与成型腔室(4b)连接，其中，所述真空箱(4f)被配置用于控制成型腔室(4b)中的空气流并且用于将分离的纤维素纤维(F)分布到成型网(4c)上，其中，所述方法进一步包括以下步骤：将纤维素坯料结构(2)空气成型到成型网(4c)的第一侧(S1)上；将负压(PNEG)施加到第二侧(S2)上，以确保纤维素纤维(F)附接在第一侧(S1)上。
21.根据任一前述权利要求所述的方法，
其中，所述产品成型单元(U)包括坯料回收模块(7)，其中，所述方法进一步包括以下步骤：将纤维素坯料结构(2)的残余部分(2c)从压制模块(6)输送到坯料干法成型模块(4)。
22.根据权利要求21所述的方法，
其中，所述坯料回收模块包括回收压实单元(7b)，其中，所述方法进一步包括以下步骤：在从压制模块(6)输送到坯料干法成型模块(4)时，在回收压实单元(7b)中压实纤维素坯料结构(2)的残余部分(2c)。
23.根据任一前述权利要求所述的方法，
其中，所述压制模块(6)是用于由纤维素坯料结构(2)形成纤维素产品(1)的纤维素产品肘节压制模块，其中，所述方法进一步包括以下步骤：
提供具有肘节压机(6a)和一个或更多个成型模具(3)的纤维素产品肘节压制模块，其中，所述肘节压机(6a)包括：在压制方向(DP)上能移动地布置的压制构件(6d)、连接到压制构件(6d)的肘节机构(6e)、连接到肘节机构(6e)的压制致动器布置(6f)以及操作性地连接到压制致动器布置(6f)的电子控制系统(6h)，并且其中，所述一个或更多个成型模具各自包括附接到压制构件(6d)的可移动的第一模具零件(3a)和固定的第二模具零件(3b)，
安装肘节压机(6a)，使压制构件(6d)的压制方向(DP)被布置成主要在水平方向(DH)上，具体地，压制构件(6d)的压制方向(DP)被布置成距水平方向(DH)20度以内，并且更具体地，压制方向(DP)与水平方向(DH)平行，
将纤维素坯料结构(2)进给到由间隔开的第一和第二模具零件(3a，3b)限定的压制区域(AP)中，
借助于电子控制系统(6h)控制压制致动器布置(6f)的操作，以用于使用肘节机构(6e)在压制方向(DP)上驱动压制构件(6d)，并且通过将每个第一模具零件(3a)抵靠固定的第二模具零件(3b)压制，由纤维素坯料结构(2)形成纤维素产品(1)。
24.一种用于由纤维素坯料结构(2)干法成型纤维素产品(1)的产品成型单元(U)，其中，所述产品成型单元(U)包括坯料干法成型模块(4)和压制模块(6)，其中，所述纤维素坯料结构(2)在坯料干法成型模块(4)中被空气成型到成型网(4c)上，其中，所述压制模块(6)包括一个或更多个成型模具(3)，所述一个或更多个成型模具被配置成用于在压制操作(OP)中由纤维素坯料结构(2)形成纤维素产品(1)，其中，所述坯料干法成型模块(4)被配置成用于在压制操作(OP)期间将成型网(4c)布置在固定模式(MST)中。
CN202280028111.6A 2021-04-15 2022-04-08 在产品成型单元中由纤维素坯料结构干法成型纤维素产品的方法和产品成型单元 Pending CN117120250A (zh)

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