[发明专利]一种纸模塑抄坯深度脱水的工艺方法及模具结构

说明书

技术领域

本发明涉及纸模塑抄坯技术，具体涉及纸模塑抄坯脱水工艺。

技术背景

以一年生草本植物纤维为主要原料制作而成的纸模塑制品，适应了现代社会的卫生、方便、快捷、健康的生活需求，以其实用、无毒、废弃后能完全降解、回归自然的特点，有着广阔的发展前景，因而纸浆模塑行业是一种有利于社会经济可持续发展的环保产业，在国内、国际上都有着巨大的消费需求与广阔的增长空间。我国的纸模塑行业起步于上世纪八十年代，还是一个新兴的行业，在工艺、结构、模具、材料等方面还有很多很大的成长空间。节能降耗应是本世纪永恒的课题。纸模塑生产如何能降低能源的单耗，对纸模塑生产企业来说无论是企业经济效益还是社会效益都将是巨大的、意义深远的。

就目前的纸模塑生产的工艺流程，在辅助生产系统配制好的成浆浆液经抄坯成型工位的真空吸滤形成的湿坯，一般的此湿坯的含水率均为75％左右，有的甚至高达85％。此时按一般的成型工艺流程直接在此后的热压定型工位的热压定型交联固化过程中，其加热方式无论是电加热、蒸气加热，或是导热油加热，其吸收并消耗的热量十分大。以生产一只25克重的餐盒为例，生产成型的抄坯的湿坯总重量会在115克左右，则其中水的净重会在90克左右；经查得每克水的汽化潜热在2600～2700焦耳之间，如果此115克湿坯是完全依靠吸收热量后汽化蒸发达到干燥并完成热压定型交联固化，则吸收消耗总热量达299000焦耳(299KJ)；如一次成型8只餐盒，则光热压定型工位不考虑机械等其他能量消耗、即会吸收消耗高达2392000焦耳(2392KJ)，可见生产过程的能量消耗巨大。

一般来说，一度电(1kw.h)可将1.2公斤水在常压下加热并完全汽化。(1KW.H＝3600KJ)，不考虑热功当量转换中的效率损失，8只餐盒在热压定型工位的吸收消耗的能量接近0.66度电；以每度电0.6元估算，折算电价后每只餐盒能耗成本分摊近0.04元。

湿坯较高的含水率进入热压定型工位热压定型交联固化过程中，不仅仅是能源消耗大、成型周期长、生产效率低、经济效益差的问题，较多的液水在配浆制浆过程中，根据制品的最终防水防油湿强的要求被添加入了较多的防水剂、湿强剂与防油剂等，再加上制品的原材料中本身带有一些粉尘杂质，在制品生产每一次热压定型中被挤压出来的液水及杂质在制品周围、成型丝网中、模具结构气孔中蒸发干燥后，总会留下一些固体残留物，此固体残留物在连续生产过程中不断会被积聚，最终成为“黄斑，堵孔”等纸模塑行业的“痼疾顽症”，后患不断。

本发明人早在2000年向国家知识产权局申请了名称为《纸浆模塑制品的成型工艺》的发明专利，并获得正式授权，专利号为ZL00111638。该专利公开了一种工艺方法，纸浆经真空吸模成型工位，真空吸附成湿坯，在真空抽吸脱水的同时，湿坯在真空吸模机的上下模中进行冷挤压，使湿坯深度脱水成型坯，原本期望按上述工艺抄造的湿坯经冷挤压脱水后可在此后热压定型工位的热压定型交联固化过程中不会再有液水被压出，就应再无“黄斑，堵孔”等后顾之忧了。但实际证明，其冷挤压后的湿坯确实含水率大大降低，由原先的75～85％下降到60～65％，效果明显，能量消耗也有较大下降，但“黄斑，堵孔”尚末根绝；原因是在冷挤压过程中确实被挤压出了大量的液水，但因纸模塑成型工艺的特殊要求，抄坯下模体上必需要有大量的气孔设置，并且上面还需敷覆一层金属丝网(纸模塑生产若无此丝网则难以抄坯成形)；在挤压脱水时气孔内及金属丝网中会存留一部份液水，此部份液水一旦在冷挤压结束并释放挤压力后，原本受挤压体积压缩的型坯会产生“回弹”，在型坯回弹时会将抄坯模气孔内及金属丝网中还存留一部份液水“回吸”进型坯内，并在此后的热压定型过程中受压后再次溢出，再次成为“黄斑，堵孔”的“祸根”，只是程度不同罢了。

查有关资料可知，造纸过程中也有个冷轧辊挤压脱水的工艺过程，一般经冷轧辊挤压脱水后的“纸坯”含水率在35～40％左右，如果纸模塑生产因工艺模具结构的关系、丝网及气孔存在、型坯不可能达到上述脱水程度，但应可使深度脱水的型坯含水率控制在45～50％；仍以上述餐盒制品重25克为例，如果能将含水率由此前冷挤压的62％降低到48％，每只型坯还可多脱水17克。如以一台成型机日产二万只餐盒计，每天可多脱水34万克(340公斤)；虽然这部份液水在原先的热压定型工位并非完全被吸收热量后转化成蒸气，有小部份是被挤压出来后抽吸出生产工作系统，但其液水的大部份确实会无谓地增加能量消耗，降低生产效率，特别是会造成黄斑堵孔，使纸模塑生产无法正常、连续、高效地进行，需要经常浪费时间去清理模具、捅孔、排障。

发明内容