專利名稱：紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥工藝及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及紙漿模塑干燥工藝及設備。
背景技術：
以一年生草本植物纖維為主要原料制作而成的紙漿模塑制品，適應了現代社會衛生、方便、快捷、健康的生活需求，以其實用、無毒、廢棄后能完全降解、回歸自然的特點，有著廣闊的發展前途，因而紙漿模塑行業是一種有利于社會經濟可持續發展的環保產業。但是紙模塑行業尚是一個新興的行業，其制品的成型加工技術還有許多亟待完善及提高的地方。紙模塑行業類似于造紙行業，其成型工藝過程都有配漿、成型脫水與干燥定型幾個階段，但紙模塑生產又區別于造紙，人們又稱其為立體造紙。在紙模塑制品的生產過程中，由于成型脫水后的濕坯一般其含水率均在75% 85%之間，在后面的熱壓干燥定型過程中大量擠壓出的液體受熱汽化蒸發后，其中的殘留物會逐步積聚，并逐次轉移在紙模塑制品表面，使之產生黃色污垢與斑點，程度嚴重時這些殘留物還會堵塞模具的第二模體的排氣通道而使生產不能連續進行。黃斑及堵孔問題已成為國內紙模塑行業生產過程中普遍存在的現象。有的生產商也曾嘗試在熱壓干燥定型工序之前在抄坯成型階段同時采取冷擠壓的手段來深度脫水，使得在熱壓干燥定型階段擠壓不出多余的水而徹底解決黃斑及堵孔的頑癥，但從實際效果來看還并不理想。因為抄坯成型與冷擠壓深度脫水過程中都會在第二模體上覆設一層金屬絲網，并且也由于第二模體上氣水孔道的存在，以使氣與水能根據成型工藝需求移動；但是待冷擠壓結束，擠壓力一旦釋放后，金屬絲網內與第二模體氣水孔道內的水分會部分回吸進型坯內，該部分水在后一熱壓定型過程中會重新擠壓出來造成上述的黃斑及堵孔問題，并會增加熱能消耗。低碳經濟是本世紀人類社會一個新的追求，節能降耗、更是人們社會經濟生活中一個永恒的課題。紙漿模塑成型工藝過程中由濕坯到成品，其中有大量的水份要從中析出與蒸發干燥，需要消耗大量的熱能，如果不能真正做到節能降耗，紙漿模塑行業即使是一個綠色環保的朝陽行業，但發展前景是不會十分光明的。
發明內容
本發明的目的在于提供紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥工藝及設備，在降低能耗的前提下，解決黃斑堵孔的問題。本發明的紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥工藝，包括紙漿模塑抄坯成型階段和紙漿模塑熱壓定型階段，其特點是，紙漿模塑成型抄坯階段在真空環境低于140°C模溫條件下擠壓脫水。
所述的紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥工藝，其進一步的特點是，紙漿模塑抄坯成型階段的真空度為-IOOmmHg -650mmHg，溫度為80°C 140°C，擠壓壓強為0. 2Mpa/ CM2 2Mpa/CM2。所述的紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥工藝，其進一步的特點是，在紙漿模塑成型熱壓干燥定型階段，使型坯在真空抽吸條件下較低溫度環境中熱壓干燥定型，其真空度為-IOOmmHg _550mmHg，溫度為130°C 170°C，加壓的擠壓壓強為0. 3Mpa/CM2 2Mpa/ CM20本發明的紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥設備，包括抄坯成型模具和紙漿模塑熱壓定型模具，其特點是，抄坯成型模具包括第一模體、第二模體和對第一模體進行加熱的加熱裝置，第二模體具有型腔，在第二模體的型腔內壁上開設有可貫通該型腔至真空負壓模腔的引流孔，在型腔上敷設有金屬絲網層，坯料放置在金屬絲網層上。所述的紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥設備，其進一步的特點是，紙漿模塑熱壓定型模具包括第一模體、第二模體和對第一、第二模體進行加熱的加熱裝置，紙漿模塑熱壓定型中，第二模體具有型腔，在第二模體的型腔內壁上開設有可貫通該型腔至真空負壓模腔的引流孔，在型腔上敷設有金屬絲網層，坯料放置在金屬絲網層上。在紙漿模塑成型抄坯階段的真空低溫擠壓深度脫水、可使抄造成型階段的濕坯在真空抽吸條件及低溫擠壓環境下脫水，并產生少量低溫水蒸氣進一步驅除濕坯中及周圍的水，即可達成深度脫水之目的，為后成型工藝階段的干燥定型過程中有效避免在紙模產品上發生黃斑與在成型模體上產生堵孔、以及大大降低了熱能消耗創造條件；在以后的熱壓干燥定型階段的真空低溫擠壓干燥定型，可使制品在真空抽吸條件下較低溫度環境中熱壓干燥定型，降低了熱能消耗，提高了生產效率，使制品生產工藝條件處于受控與恒定的狀態下，連續穩定的生產狀態也能得到保證。由于在一定的真空條件下可使液體的沸點降低，即溫度較低的工況條件下仍可使型坯中的液體蒸發氣化，液體(水)蒸發氣化體積會澎漲1700多倍，在真空負壓引導下移出型坯時還會帶走型坯周圍(包括成型絲網中的液體)，使抄坯成型階段的型坯深度脫水成為可能，在后成型工藝階段的熱壓干燥定型過程中有效避免在紙模產品上發生黃斑與在成型模體上產生堵孔、以及大大降低了熱能消耗創造條件；其熱壓干燥定型階段的真空低溫擠壓干燥定型，可使制品在真空抽吸條件下較低溫度環境中熱壓干燥定型，降低了熱能消耗，提高了生產效率。
圖1是紙漿模塑抄坯成型階段實施方式示意圖；圖2是紙漿模塑熱壓定型階段實施方式示意圖。
具體實施例方式圖1和圖2分別示出了紙漿模塑成型的抄坯成型部分與熱壓干燥定型兩部分實施方式的結構示意圖。如圖1和圖2所示，在紙漿模塑成型的抄坯部分與熱壓干燥定型部分實施示意圖中均包括第一模體1和第二模體3。第一模體均設有發熱體2，第二模體3設有一型腔11，而在第二模體3的整個型腔11內壁上均開設有可貫通真空負壓模腔7的引流
4孔6。在型腔11上敷設有一層金屬絲網層5。圖中還示出了覆蓋在金屬絲網5上部、已抄造成型的型坯4。在圖2所示的熱壓定型部分的第二模體3上還設置有發熱體8。上述附圖1的設置有發熱體2的第一模體1的溫度為80°C 140°C，第一模體1 與第二模體3之間擠壓力壓強為0. 2 2Mpa/CM2，第二模體3下部的真空負壓模腔7內的真空度為-IOOmmHg (-0. 013Mpa) -650mmHg(-0. 087Mpa)。上述附圖2的設置有發熱體2的第一模體1的溫度為130°C 170°C，第一模體1 與第二模體3之間擠壓力壓強為0. 3 2Mpa/CM2，第二模體3下部的真空負壓模腔7內的真空度為-IOOmmHg (-0. 013Mpa) -550mmHg(-0. 073Mpa)。熱壓定型階段的模溫之所以要高于抄坯成型階段的模溫，是因為型坯4在熱壓定型階段除了要實現熱壓干燥定型外，在型坯4內賦于制品各種使用功能的有關助劑還需在熱壓干燥定型中完成交聯固化，所以設定此溫度；即使如此，該溫度值已低于業內一般的設定值。本實施例的真空擠壓低溫干燥技術與現有技術的主要不同之處在于如圖1所示的低溫加熱第一模體1與第二模體3之間擠壓時，在第二模體3下面的模腔體內設置了一真空負壓環境(真空負壓模腔7)，使型坯(坯料)4在圖2的抄坯部分真空抽吸條件及低溫擠壓環境下脫水，并產生少量低溫水蒸氣進一步驅除濕坯中及絲網層5與引流孔6內的水，使汽水在與外面(羅茨真空泵及水環真空泵等)真空源相通的真空負壓腔7內的真空負壓導引下自引流孔移出模外，即可達成型坯4深度脫水之目的，一般此時的含水率被完全控制在45%以內，為后成型工藝階段的干燥定型過程中有效避免在紙模產品上發生黃斑與在成型模體上產生堵孔、以及大大降低了熱能消耗創造條件；附圖2的型坯4在熱壓干燥定型部分的真空低溫擠壓干燥定型，可使制品在真空抽吸條件下較低溫度環境中熱壓干燥定型，降低了熱能消耗，提高了生產效率。在現有技術中，在抄坯部分第二模體3上敷設的絲網層5上面抄造成型的型坯4 一般含水率均在75-85%之間，即使有經冷擠壓后的型坯4 的含水率、由于絲網層5與引流孔6中蓄留的水會在擠壓結束后回吸進型坯4內，故含水率仍會在55%以上；而如簡單采用第一模體1加熱的方式來擠壓脫水，如模溫較高，確可達成深度脫水之效果，但其只是讓高溫模具擠壓含水率極高的型坯4，能耗極大，且會使模溫難以恢復，使下一工作循環難以實施，而如模溫較低，則根本去除不了絲網層5與引流孔6中蓄留的水，從而產生如背景技術中所述的不良后果。有關資料表明液體的沸點取決于所處的壓力。壓力降低，沸點下降，因為氣態分子更容易逸出。壓力升高，沸點上升，因為分子較難逸出。在地面上，任何物體受到的壓強都是一個大氣壓(標準大氣壓力為P= 1.0325X 105Pa)。從地面往下走，愈往深處走，氣壓愈大，水的沸點也就愈高；深度平均每增加一公里，水的沸點就提高3°C ；當然在相反情況下， 水的沸點也會降低，在海拔3658米，標準氣壓為690毫帕，所以珠穆朗瑪峰的峰頂上燒水， 只要燒到72°C左右，水就會沸騰了。在海平面，大氣壓力是lkgf/CM2，20000米處的氣壓比海平面處的十分之一還小，7000米處的氣壓約為海平面的一半，即0. ^gf/CM2。一般羅茨真空泵或水環真空泵等紙模塑行業常用于吸漿抄坯與引風排潮及吸持轉移制品的真空負壓源的極限真空度均可達到-700毫米汞柱(mmHg)，即-0. 093Mpa,由此也可以確認在此真空負壓條件下，其液體的沸點應是在75°C以下。采用前述實施例中，在紙漿模塑制品生產過程中，在抄坯階段，存放在第二模體3的型腔11內配置好的漿液在第二模體3下部真空負壓腔7的真空負壓抽吸下，將漿液中的液體經絲網層5過濾下沿引流孔6導出模外，其漿液中的纖維物逐步在敷設在第二模體3 上面的絲網層5表面成型一型坯4，此時型坯4的含水率在75-85%左右，然后被發熱體2 加熱的第一模體1向第二模體3之絲網層5上方的型坯4擠壓。在第一模體1剛接觸型坯 4時，由于模溫較低且為80°C 140°C，不會產生大量蒸氣，不會無謂消耗熱能，且堆積在絲網層5表面的濕坯4也具透氣透水功能，特別是作為編織物的絲網層5本身可以十分容易地橫向移動氣水，故此時真空負壓腔內尚不能真正建立起較高的真空度，所以液體的沸點還不會產生很大變化；只有在第一模體1向下的擠壓力真正建立后，上述真空負壓腔7內的負壓力也相應地會建立起來，型坯4在真空抽吸條件及低溫擠壓環境下脫水，并產生少量低溫水蒸氣進一步驅除濕坯中及周圍的水，即可達成深度脫水之目的，為后成型工藝階段的干燥定型過程中有效避免在紙模產品上發生黃斑與在成型模體上產生堵孔、以及大大降低了熱能消耗創造條件，使制品生產工藝條件處于受控與恒定的狀態下，連續穩定的生產狀態也能得到保證。在紙漿模塑制品生產過程中，在熱壓干燥定型階段，由上一抄坯工位移至本位第二模體3型腔11內的型坯4，因經上一抄坯工位深度脫水，在本工位由發熱體2加熱的第一模體1如附圖2所示向下擠壓與由發熱體8加熱的第二模體3下部真空負壓腔7的真空負壓抽吸下，其型坯4在此工況環境下產生的水蒸氣通過絲網層5及引流孔6、途經與真空負壓源相通的真空負壓腔7排出模外，型坯4在真空抽吸條件下較低溫度環境中熱壓干燥定型，降低了熱能消耗，提高了生產效率。前述實施例可以在紙模塑行業的手動、半自動生產方式的設備上使用，而在自動機上的推廣應用其意義更大。前述實施例中紙模塑模具的加熱可采用電加熱，也可采用蒸汽加熱或導熱油加熱。雖然前述說明結合了特定的實施例，但是本領域普通技術人員應該理解本技術并不限于在此描述的實施例，并且可以進行修改和變化而不背離本發明的精神和范圍，應該認為說明書的描述是示意性而非限制性的。例上面所述第一模體與第二模體可置換。
權利要求
1.紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥設備，包括抄坯成型模具和紙漿模塑熱壓定型模具，其特征在于，抄坯成型模具包括第一模體、第二模體和對第一模體進行加熱的加熱裝置，第二模體具有型腔，在第二模體的型腔內壁上開設有可貫通該型腔至真空負壓模腔的引流孔，在型腔上敷設有金屬絲網層，坯料放置在金屬絲網層上。
2.如權利要求1所述的紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥設備，其特征在于，紙漿模塑熱壓定型模具包括第一模體、第二模體和對第一、第二模體進行加熱的加熱裝置，紙漿模塑熱壓定型中，第二模體具有型腔，在第二模體的型腔內壁上開設有可貫通該型腔至真空負壓模腔的引流孔，在型腔上敷設有金屬絲網層，坯料放置在金屬絲網層上。
全文摘要
紙漿模塑成型真空擠壓低溫干燥工藝及設備，其包括紙漿模塑成型抄坯階段的真空低溫擠壓深度脫水，以及在以后熱壓干燥定型階段的真空低溫擠壓干燥定型；其特點是，在紙漿模塑成型抄坯階段的真空低溫擠壓深度脫水、可使抄造成型階段的濕坯在真空抽吸條件及低溫擠壓環境下脫水，并產生少量低溫水蒸氣進一步驅除濕坯中及周圍的水，即可達成深度脫水之目的，為后成型工藝階段的干燥定型過程中有效避免在紙模產品上發生黃斑與在成型模體上產生堵孔、以及大大降低了熱能消耗創造條件；在以后的熱壓干燥定型階段的真空低溫擠壓干燥定型，可使制品在真空抽吸條件下較低溫度環境中熱壓干燥定型，降低了熱能消耗，提高了生產效率。
文檔編號D21J3/00GK102409578SQ2011102041
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者沈瑾琪 申請人:姜六平, 沈瑾琪