TWM521087U - 用於濕紙塑成型製程的多孔隙金屬模具 - Google Patents

Description

用於濕紙塑成型製程的多孔隙金屬模具

本創作關於一種用於濕紙塑成形製程的模具，特別是一種用於熱壓成型濕紙塑成品/半成品的多孔隙金屬模具。

近年來因為環保意識的抬頭，紙塑包材/製品已廣泛應用在各種產品例如電子裝置和食品的盛裝容器上。在一般濕式紙塑製品的製程中，主要包括撈漿步驟以及加壓成型步驟，該撈漿步驟以及加壓成型步驟必須透過一套模具組件如上模組及下模組來完成紙塑製品的成形與定形。該等模具組件多採用傳統的鋁鑄模具，並在該鋁鑄模具的一成型表面上加設一層金屬編網，當該等鋁鑄模具在該撈漿步驟中對一承載紙漿漿體的漿槽進行紙漿纖維的撈漿時，將紙漿纖維留於該金屬編網上；在該加壓成型步驟中透過一連接於該鋁鑄模具底部的真空幫浦裝置，將該金屬編網上紙漿纖維所含的部分水分吸出，使該紙漿纖維保留於金屬編網上以形成溼胚。

然而，該金屬編網通常是直接焊接在該鋁鑄模具的成型表面上，在經過上述加壓成型步驟中，因為該金屬編網反復受到吸力氣流的衝擊以及受到模具間的加壓，容易使該金屬編網起刺、破裂、脫離模具，甚至是變形，故使用壽命極短，在經過數次的加壓成型步驟後，往往就需進 行局部的人工維修或予以整個更換。此外，該金屬編網的網格與焊接點容易烙印在其所製得的紙塑產品表面，進而形成網印影響產品的外觀和平滑度。再者，傳統的金屬編網不但需要藉由手工方式進行編網，使其複雜又費工費時且僅能做成簡單的弧形，增加了開發新型產品的限制性。

為了克服上述既有技術的缺點與不足，本創作提供一種多孔隙金屬模具，用於濕紙塑成形製程，其不僅可消除網印，避免影響紙塑成品或半成品的外觀和平滑度，且同時能減少編網的製作與維修時間，降低人工成本，保有傳統鋁模具的絕佳導熱性。

本創作所述之多孔隙金屬模具適用於濕式紙塑之成型製程，其包括一第一面，用以放置一層紙漿纖維以形成一紙塑成品或紙塑半成品；一凹槽，形成於該第一面上以對該紙塑成品或紙塑半成品定型；以及一第二面；其中該多孔隙金屬模具由數個金屬微粒一體成型燒結而成，燒結後的至少每兩個該金屬微粒之間存在至少一孔隙，進而使該多孔隙金屬模具的該第一面及該第二面之間形成至少一通孔以排放位於該第一面的紙漿纖維所含的水或水氣。

在本創作一實施例中，上述多孔隙金屬模具之金屬微粒的材料可選自為不鏽鋼、鎳合金或銅。

在本創作一實施例中，上述金屬微粒的形狀可以是例如球形、不規則形狀、多邊形或者其它形狀。

在本創作一實施例中，上述多孔隙金屬模具的總孔隙率為10%-25%。

在本創作一實施例中，上述多孔隙金屬模具的導熱度大於50W/mK。

在本創作一實施例中，該金屬微粒的平均微粒直徑在5-10μm範圍內。

在本創作一實施例中，該第一面與該第二面之間具有至少一層金屬微粒層。

在本創作一實施例中，該至少一層金屬微粒層具有不同的平均微粒直徑。

在本創作一實施例中，靠近該第一面的其中一層金屬微粒層的該金屬微粒的平均微粒直徑小遠離該第一面的另一層金屬微粒層的該金屬微粒的平均微粒直徑。

1‧‧‧多孔隙金屬模具

2‧‧‧第一面

3‧‧‧第二面

4‧‧‧凹槽

5‧‧‧金屬微粒

6‧‧‧孔隙

7‧‧‧平均微粒直徑

8‧‧‧通孔

51‧‧‧第一金屬微粒層

52‧‧‧第二金屬微粒層

53‧‧‧第三金屬微粒層

55‧‧‧金屬微粒層

第1圖為依據本創作之第一實施例的多孔隙金屬模具之立體示意圖。

第2圖為第1圖中A-A’的剖面放大示意圖。

第3圖為依據本創作之第二實施例的多孔隙金屬模具之側視圖。

為讓本創作之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例作詳細說明如下。本創作之專利範圍並不侷限於該些實施例，應由申請專利範圍所定義。

於本創作的濕紙塑成型過程之一熱壓步驟中，使用一組模具組件以成型紙塑成品或紙塑半成品，該模具組件主要包括一上模具與一下 模具，該上下模具的外表面分別具有複數個通孔，且分別連接至少一用以乾燥紙漿纖維的加熱設備及一用於對模具抽真空的真空吸引裝置。當上下模具進行加壓合模以及同時進行加熱時，利用該加熱設備將熱量傳遞到上下模具上，使位於該上下模具合模中的紙漿纖維所含水分的一部分被加熱成水蒸氣，接著利用該真空吸引裝置將紙漿纖維中的水分或水蒸氣經由該上下模具的通孔抽出，以快速降低該紙漿纖維的含水量。當上下模具互相分開後，紙漿纖維被留在模具表面上，由於在成型空間中所產生的負壓遠遠小於合模時的擠壓壓力，進而抑制水分回流到紙漿纖維中。

為降低紙漿纖維的含水量，根據本創作之一較佳實施例，上述熱壓步驟中的上模具係由表面平滑的鋁合金所製成，而下模具則如第1及2圖所示的一多孔隙金屬模具1所構成。上述該多孔隙金屬模具1包括：一第一面2，用以放置一層紙漿纖維以形成一紙塑成品或紙塑半成品；一凹槽4，形成於該第一面2上以對該紙塑成品或紙塑半成品定型；以及一第二面3，其中該多孔隙金屬模具1係由數個平均微粒直徑在5-10μm範圍內的金屬微粒5(如第2圖所示)一體成型燒結而成，燒結後的至少每兩個該金屬微粒5之間存在至少一孔隙6，進而使該多孔隙金屬模具1的該第一面2及該第二面3之間形成可連通的至少一通孔8以排放位於該第一面2上的紙漿纖維所含的水或水氣到第二面3之外。於本實施例中，該第二面3係平行且相對於第一面2；然而於其他實施例中，該第二面3係垂直於該第一面2。

此外，金屬微粒5顆粒的大小在燒結後會影響到整體下模具1的孔隙率，若每兩個金屬微粒5之間的孔隙6太大，將使紙漿纖維容易經由通孔8進入下模具1內部，造成紙塑表面不平整或模具1的通孔8阻塞；反之， 若兩個金屬微粒5之間的孔隙6太小，則將使通孔8過窄，不利於紙漿纖維的水分或蒸氣排出。由於一般紙漿纖維的平均直徑在16-45μm之間，且每兩個金屬微粒5之間所構成的孔隙6自然會小於該金屬微粒5之平均微粒直徑7，因此在本創作中，該多孔隙金屬模具1選擇以平均微粒直徑7在5-10μm範圍內的金屬微粒5燒結而成，其總孔隙率為10%-25%。

較佳地，上述金屬燒結微粒5的材料可為銅粒，主要取決於該金屬微粒的導熱率，在本實施例中，由複數個金屬微粒5燒結而成之多孔隙金屬模具1的導熱率優選為50W/mK以上，以利熱能快速傳導至模具1中加熱該紙漿纖維，因此上述金屬燒結微粒5的材料並不限於銅粒，亦可選自為不鏽鋼或鎳合金等導熱率符合上述條件之任何材料。

參考第3圖，第3圖為依據本創作之第二實施例的多孔隙金屬模具之側視圖。本第二實施例與第一實施例的區別在於：在該第一面2與該第二面3之間具有複數層金屬微粒層55作垂直向堆疊。該複數層金屬微粒層55包括一第一金屬微粒層51、一第二金屬微粒層52及一第三金屬微粒層53。根據不同需求，該第一金屬微粒層51、該第二金屬微粒層52及該第三金屬微粒層53分別採用不同的平均微粒直徑7的金屬微粒5。

較佳地，該第一金屬微粒層51接觸該紙塑成品或紙塑半成品，所以該第一金屬微粒層51的該複數個金屬微粒5需要具有較小的平均微粒直徑7，可細緻化該紙塑成品或紙塑半成品在成型時的外表面。由第3圖可知，靠近該第一面2的第一金屬微粒層51的該金屬微粒5的平均微粒直徑小於位於中間位置的該第二金屬微粒層52的該複數個金屬微粒5的平均微粒直徑7，位於中間位置的該第二金屬微粒層52的該複數個金屬微粒5的平 均微粒直徑7又小於遠離該第一面2的該第三金屬微粒層53的該複數個金屬微粒5的平均微粒直徑7，利用金屬微粒5的平均微粒直徑7較大者可使金屬微粒5間的孔隙也較大，使其排水較易疏通。如第3圖所示，藉此由不同的金屬微粒層51~53堆疊形成的成型模具，再加上不同的金屬微粒層51~53使用不同平均微粒直徑7的金屬微粒5，能夠讓該多孔隙金屬模具1能同時形成細緻化的該第一面2以及良好的排水性能。

應當理解的是，上述金屬微粒5的形狀可以是例如球形、不規則形狀、多邊形或者其它形狀。而經燒結後的多孔隙金屬模具1可以本領域中已知的多種不同方式進行表面精緻加工，例如通過傳統機械加工技術、雷射切割、CNC車床或電弧切削等方式，以達到表面平滑。

由於在本創作實施例中該多孔隙金屬模具1是一體成型燒結而成且表面平滑的模具，因此沒有傳統基模與編網之間的組裝問題，亦不會因為使用編網而在紙塑成品表面上留下影響外觀的網印，模具表面沒有接縫，即使經過多次反覆的合模擠壓也不易損壞，使用壽命長。上述實施例僅為了方便說明而舉例，本創作所主張的權利範圍自應以申請範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1‧‧‧多孔隙金屬模具

2‧‧‧第一面

3‧‧‧第二面

4‧‧‧凹槽

8‧‧‧通孔

Claims (9)

1. 一種用於濕紙塑成型製程的多孔隙金屬模具，包括：一第一面，用以放置一層紙漿纖維以形成一紙塑成品或紙塑半成品；一凹槽，形成於該第一面上以對該紙塑成品或紙塑半成品定型；以及一第二面；其中該多孔隙金屬模具由數個金屬微粒一體成型燒結而成，燒結後的至少每兩個該金屬微粒之間存在至少一孔隙，進而使該多孔隙金屬模具的該第一面及該第二面之間形成至少一通孔以排放位於該第一面的紙漿纖維所含的水或水氣。
2. 如申請專利範圍第1項所述的多孔隙金屬模具，其中該金屬微粒的材質可選自為不鏽鋼、鎳合金或銅。
3. 如申請專利範圍第1項所述的多孔隙金屬模具，其中該金屬微粒的形狀可選自球形、不規則形狀、多邊形或者其它形狀。
4. 如申請專利範圍第1項所述的多孔隙金屬模具，其中該多孔隙模金屬具的總孔隙率為10%-25%。
5. 如申請專利範圍第1項所述的多孔隙金屬模具，其中該多孔隙金屬模具的導熱率大於50W/mK。
6. 如申請專利範圍第1項所述的多孔隙金屬模具，其中該金屬微粒的平均微粒直徑在5-10μm範圍內。
7. 如申請專利範圍第1項所述的多孔隙金屬模具，其中該第一面與該第二面之間具有至少一層金屬微粒層。
8. 如申請專利範圍第7項所述的多孔隙金屬模具，其中該至少一層金屬微粒 層包括複數層金屬微粒層，位於不同金屬微粒層的金屬微粒具有不同的平均微粒直徑。
9. 如申請專利範圍第8項所述的多孔隙金屬模具，其中靠近該第一面的其中一層金屬微粒層的該金屬微粒的平均微粒直徑小於遠離該第一面的另一層金屬微粒層的該金屬微粒的平均微粒直徑。