一種高效對(duì)輥式紙漿模塑成型機(jī)的研制

摘要：本文介紹紙漿模塑成型過程和實(shí)現(xiàn)的原理，開發(fā)了能提高產(chǎn)量的對(duì)輥式成型機(jī)，為紙漿模塑包裝行業(yè)提供了高效的生產(chǎn)設(shè)備方案。

關(guān)鍵詞：對(duì)輥式成型機(jī)；紙漿模塑；成型模；轉(zhuǎn)移模

引言：

紙漿模塑技術(shù)是一種立體造紙技術(shù)。其產(chǎn)品廣泛用于電子、電器、食品等包裝領(lǐng)域。隨著可降解紙材料的環(huán)保包裝市場的迅速擴(kuò)大，提高產(chǎn)量，是紙漿模塑制品行業(yè)的迫切需求。

國內(nèi)紙漿模塑行業(yè)發(fā)展有20年歷史，成型設(shè)備經(jīng)歷了從手動(dòng)到半自動(dòng)再到現(xiàn)在的全自動(dòng)單機(jī)設(shè)備過程。以材料為廢紙的蛋托為例，單機(jī)產(chǎn)量從每小時(shí)50件發(fā)展到現(xiàn)在的每小時(shí)7000件。這樣的產(chǎn)能狀態(tài)，已經(jīng)延續(xù)5年。

（一）生產(chǎn)流程簡介：

紙模成型生產(chǎn)線是及集造紙、機(jī)械電子、液壓氣動(dòng)、自動(dòng)化等技術(shù)為一體的設(shè)備。生產(chǎn)線主要由制漿設(shè)備、成型機(jī)、烘干設(shè)備和熱壓整型機(jī)四大部分組成。生產(chǎn)的原料是廢報(bào)紙、紙箱紙、舊印刷品及各種紙品的邊角料等。這些原料經(jīng)水力碎解、篩選、稀釋等工藝調(diào)配成一定濃度的漿料，然后在特制的模具上經(jīng)真空吸附成濕坯制品，成型好的濕坯轉(zhuǎn)移至烘干設(shè)備干燥，干燥后再進(jìn)行熱壓整形，從而形成最終制品。其工藝流程圖如圖所示（18）：

本文介紹整條生產(chǎn)線的一個(gè)主要部分：成型機(jī)。

（二）通用轉(zhuǎn)鼓式成型機(jī)原理（89-90）：

轉(zhuǎn)鼓式成型機(jī)（圖1），包含一個(gè)多面組合成的轉(zhuǎn)股和一套產(chǎn)品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)。成型模被安裝在轉(zhuǎn)股每個(gè)面上；轉(zhuǎn)移模只有一套，安裝在產(chǎn)品轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)上。每個(gè)模具有管道連接，管道通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥門連接到機(jī)器外部（示意圖未繪出），用于通真空和壓縮空氣。產(chǎn)品的轉(zhuǎn)移模機(jī)構(gòu)是一個(gè)擺桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)一個(gè)滑塊機(jī)構(gòu)，這個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)能夠讓轉(zhuǎn)移模在擺桿帶動(dòng)下，從模具結(jié)合位置轉(zhuǎn)動(dòng)90度，以便產(chǎn)品放到輸送線上。產(chǎn)品從成型模轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移模的過程中，轉(zhuǎn)股靜止，以便轉(zhuǎn)移模準(zhǔn)確與成型模對(duì)接。

轉(zhuǎn)鼓機(jī)工作原理是：轉(zhuǎn)鼓間斷性的旋轉(zhuǎn)成型，產(chǎn)品隨著轉(zhuǎn)鼓在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，經(jīng)歷從吸漿成型到脫水到轉(zhuǎn)移這個(gè)過程，產(chǎn)品的含水逐漸減少。當(dāng)成型模具的其中一面在下方浸入紙漿時(shí)，管道連接真空，模具吸氣，紙漿纖維被附著在模具上；當(dāng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)移位置時(shí)，轉(zhuǎn)移模和這個(gè)模結(jié)合，轉(zhuǎn)移模吸氣，成型模吹氣，產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移模上；轉(zhuǎn)移模真空保持，再由轉(zhuǎn)移模帶到烘干輸送帶上方，轉(zhuǎn)移模吹氣，產(chǎn)品放到輸送帶上。轉(zhuǎn)移模是通過擺桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移產(chǎn)品的，成型模做間歇運(yùn)動(dòng)以適應(yīng)轉(zhuǎn)移模動(dòng)作，即運(yùn)轉(zhuǎn)--停止--運(yùn)轉(zhuǎn)--停止的間歇式運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)限制了轉(zhuǎn)鼓機(jī)速度，每分鐘能生產(chǎn)25板（面）產(chǎn)品。

（三） 對(duì)輥式成型機(jī)原理 （圖2）：

1 對(duì)輥式成型機(jī)有兩個(gè)相同面的轉(zhuǎn)鼓，一個(gè)裝有吸漿模，能在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中連續(xù)吸漿、脫水，另一個(gè)裝有轉(zhuǎn)移模，吸漿模轉(zhuǎn)到與轉(zhuǎn)移模相遇時(shí)將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移模，再從轉(zhuǎn)移模轉(zhuǎn)到烘干線。此機(jī)特點(diǎn)是兩個(gè)轉(zhuǎn)鼓連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，速度達(dá)到每分鐘70板（面）。

2 高效對(duì)輥式紙漿模塑成型機(jī)的產(chǎn)品從成型到吸干再到輸送這個(gè)過程是由兩個(gè)滾輪實(shí)現(xiàn)的。對(duì)輥式成型機(jī)一般原理是：連續(xù)旋轉(zhuǎn)生產(chǎn)。以六面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移成型機(jī)為例，六套成型模配六套轉(zhuǎn)移模，轉(zhuǎn)移模被安裝在轉(zhuǎn)移輪每個(gè)面上，轉(zhuǎn)移輪和成型輪的每個(gè)面相對(duì)應(yīng)，在旋轉(zhuǎn)中，成型輪每一面的成型制品會(huì)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移輪的每個(gè)模具對(duì)應(yīng)面中。當(dāng)成型模具的其中一面在下方浸入紙漿時(shí)，模具吸氣，紙漿纖維附著在模具上，模具隨轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)離開紙漿，真空保持，成型模脫水，到達(dá)轉(zhuǎn)移位置時(shí)，成型模具通入壓縮空氣，轉(zhuǎn)移模具吸氣，將紙坯吹到轉(zhuǎn)移模中轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移模接到產(chǎn)品后，轉(zhuǎn)移模保持真空，產(chǎn)品不掉落，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)到放置產(chǎn)品的位置，真空切換成壓縮空氣，制品吹落。轉(zhuǎn)移輪和成型輪是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的，減少了以往成型機(jī)轉(zhuǎn)移時(shí)的間歇等待時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。對(duì)輥機(jī)部分結(jié)構(gòu)示意（圖4）所示：

3 配合旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)移模和成型模自動(dòng)配入真空和壓縮空氣。轉(zhuǎn)鼓機(jī)的轉(zhuǎn)移模配氣采用的是電磁閥控制真空和壓縮氣體切換，對(duì)輥機(jī)是靠配氣機(jī)械結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)過程中，自動(dòng)產(chǎn)生配氣，減少了外部電器控制的復(fù)雜程度。

4 因?yàn)閮蓚€(gè)輪子上的模具在運(yùn)動(dòng)過程中配合必須配合一致才能完成制品并轉(zhuǎn)移而不碰傷模具，因此兩個(gè)輪的各連接一個(gè)大齒輪。傳動(dòng)通過這對(duì)大齒輪的嚙合來匹配，大齒輪的動(dòng)力來自減速機(jī)。在轉(zhuǎn)移輪上的模板之下安裝了彈簧的伸縮結(jié)構(gòu)，使模具在安裝不平整時(shí)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，起到保護(hù)了模具的作用。

5 轉(zhuǎn)移模在旋轉(zhuǎn)過程匹配成型模，在不同位置有不同的擺動(dòng)角度。這個(gè)擺動(dòng)角度，通過連接模板的擺桿沿凸輪曲面運(yùn)動(dòng)形成控制（圖2、3）。

6 對(duì)輥機(jī)可一機(jī)多模。對(duì)輥設(shè)備的模具是一一對(duì)應(yīng)的，以每面4個(gè)產(chǎn)品為例，該設(shè)備能同時(shí)制造24種不同產(chǎn)品，避免了用戶重復(fù)投資成型機(jī)設(shè)備。

（四）下面列表比較兩種設(shè)備的特點(diǎn)

根據(jù)上述原理，廣州華工環(huán)源綠色包裝技術(shù)有限公司研發(fā)了一種新型結(jié)構(gòu)的設(shè)備。該設(shè)備已經(jīng)獲得2項(xiàng)發(fā)明專利，3項(xiàng)實(shí)用新型專利。

結(jié)語：

1 根據(jù)對(duì)輥式成型機(jī)工作原理而開發(fā)的設(shè)備，能夠極大提升產(chǎn)品產(chǎn)能，為用戶節(jié)約成本。

2 該技術(shù)使用在國內(nèi)是第一家，HGHY有很好的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，為中國的紙漿模塑發(fā)展提供了基礎(chǔ)和理論支持。

參考文獻(xiàn)

[1]印刷工業(yè)出版社 《紙漿模塑生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)》黃俊彥 朱婷婷 （18），（89-90）

作者簡介：陳忠，1968年4月生，漢族，大學(xué)本科，工程師職稱.研究方向：紙漿模塑。工作單位：廣州華工環(huán)源綠色包裝股份有限公司，任技術(shù)總監(jiān)職務(wù)。

（作者單位：華南理工大學(xué)華工環(huán)源綠色包裝技術(shù)股份有限公司）