纸浆模塑制品设计不是结构装备器材上的设计,其制品的许多性能由原材料、助剂、填料和生产工艺所决定。因此,纸浆模塑制品设计是一项工艺和结构综合性技术。
一些基本要求
除纸类产品的一般物理强度等要求外,还应根据制品的不同用途,从工艺和结构设计上,重视以下几项性能,以满足特定的使用要求。
吸附性:纸浆模塑制品的憎液性能,包括对水、油、油墨等液体的吸收性能,这对纸餐具是特别重要的。
制品外观质量:用肉眼可以观察到制品外观的缺陷,这些缺陷包括尘埃、孔洞、皱折、筋道、网印、斑点、浆疙瘩、鱼鳞斑、裂口、卷边、凹陷、色泽不一致等不美观的外表。
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网模是纸浆模塑模具中的关键性模具,是直接影响制品质量和生产效率的重要一环。
网模用网有金属网和塑料网,金属网又分黄铜网、不锈钢网和镀铬网,网丝直径在0.15-0.25mm之间。按网的编织方法分为单经网、三经网、捻织网和双层织网等。网孔几何形状有正方孔、长方孔和六边形孔。网目一般在40-65目之间。
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模具技术进步使纸浆模塑大有用武之地
有行内大咖正在构思一种能连续运转的成形模具,一种纸模连续抄造机,可以生产出一次成形的蜂窝纸板。这种一次成形的蜂窝纸板除了可以用作包装材料之外,另一个更大的用处是可以用来生产播种纸。
一种有规律的凹槽纸板(蜂窝纸)在另外一台可以称作“室内台式播种机”上,在纸板的凹槽内播种上植物种子,加入化肥和除草剂,用另外一种纸复合好,制造出一种有一定幅宽的播种纸,这种播种纸使用前分切成纸条,将这种纸条按垄埋进土壤中,对其进行定期适量喷水,水透过土壤浸湿了播种纸,水溶解化肥和除草剂使其渗入土壤,种子有了水分开始萌芽,幼芽穿透浸湿了的播种纸破土而出,剩下的播种纸降解在土壤中成为肥料。将播种纸埋进土壤之后,就只剩下等着收获了。
吸附成形模具的预留量:吸附成形模具的预留量是模具设计的关键。
纸浆模塑制品从湿纸坯到完成制品,由于水的析出而发生收缩。同一个制品的不同位置收缩率不相同又没有规律,致使制品在成形过程中发生多向、多变的收缩变化,给模具设计时确定预留量造成困难,好在目前包装业对纸浆模塑制品制造精度要求不算高,用经验设计法还可以满足要求。为了获得更高的制品制造精度,完善模具设计方法,笔者通过长时间测试和理论推导总结确定了一项具有普遍使用价值、精度很高的模具预留量计算式(由于可以理解的原因不能公布)。这个计算式除了受结构、形状约束之外,还加进了浆料种类、成形条件和烘干方式的系数,所以这个计算式既有理论依据,又有经验系数。
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与结构相关的参数确定原则:
脱模斜度。纸浆模塑制品在成形过程中,湿纸坯紧扣在模具上,而且纸浆纤维还会镶嵌在网模的网孔中,为了便于使湿纸坯转移,与脱模方向平行的制品表面都应该有个合理的脱模斜度。斜度过小则脱模困难,会造成制品表面拉痕或破裂;斜度过大将降品尺寸精度,影响包装功能。现在零度拔模和负角度拔模技术正在迅速成熟中。
制品壁厚。根据使用条件和浆料种类来确定制品壁厚,壁厚是影响制品强度的重要因素。制品壁厚的增加不单纯是增加原材料消耗,而且在吸附成形时壁厚决定了生产效率,增加壁厚还会增加烘干能耗和使制品产生凹陷、缩孔和夹心等质量缺陷。所以在满足制品强度情况下应尽量降低壁厚。在采用吸附成形时壁厚范围在0.5-6mm之间,在采用压制成形时壁厚在3-20mm之间。
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不管制品形状如何复杂,其各处壁厚都是一致的。纸浆模塑制品成形之后是个含水量在70%左右的湿纸坯,因为使浆料推向网模滤过时的动力是真空度,比较大的力量不超过一个大气压。现在也出现了吹吸同步的模具,能提高生产效率。
初成形的湿纸坯吸附在网模上,湿强度很低,必须靠另外一个与之对应的凸或凹模合模之后,使湿纸坯置于合模后的模腔内,用气压使之转移,纸浆模塑制品是在单一的凸或凹模上成形,又在合模后的模腔内转移。由于纸浆模塑成形的这些特殊性,增大了制品设计和模具设计的难度。
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