一種高效對輥式紙漿模塑成型機的研制

摘要：本文介紹紙漿模塑成型過程和實現的原理，開發了能提高產量的對輥式成型機，為紙漿模塑包裝行業提供了高效的生產設備方案。

關鍵詞：對輥式成型機；紙漿模塑；成型模；轉移模

引言：

紙漿模塑技術是一種立體造紙技術。其產品廣泛用于電子、電器、食品等包裝領域。隨著可降解紙材料的環保包裝市場的迅速擴大，提高產量，是紙漿模塑制品行業的迫切需求。

國內紙漿模塑行業發展有20年歷史，成型設備經歷了從手動到半自動再到現在的全自動單機設備過程。以材料為廢紙的蛋托為例，單機產量從每小時50件發展到現在的每小時7000件。這樣的產能狀態，已經延續5年。

（一）生產流程簡介：

紙模成型生產線是及集造紙、機械電子、液壓氣動、自動化等技術為一體的設備。生產線主要由制漿設備、成型機、烘干設備和熱壓整型機四大部分組成。生產的原料是廢報紙、紙箱紙、舊印刷品及各種紙品的邊角料等。這些原料經水力碎解、篩選、稀釋等工藝調配成一定濃度的漿料，然后在特制的模具上經真空吸附成濕坯制品，成型好的濕坯轉移至烘干設備干燥，干燥后再進行熱壓整形，從而形成最終制品。其工藝流程圖如圖所示（18）：

本文介紹整條生產線的一個主要部分：成型機。

（二）通用轉鼓式成型機原理（89-90）：

轉鼓式成型機（圖1），包含一個多面組合成的轉股和一套產品轉移機構。成型模被安裝在轉股每個面上；轉移模只有一套，安裝在產品轉移機構上。每個模具有管道連接，管道通過一個旋轉閥門連接到機器外部（示意圖未繪出），用于通真空和壓縮空氣。產品的轉移模機構是一個擺桿機構驅動一個滑塊機構，這個復合結構能夠讓轉移模在擺桿帶動下，從模具結合位置轉動90度，以便產品放到輸送線上。產品從成型模轉移到轉移模的過程中，轉股靜止，以便轉移模準確與成型模對接。

轉鼓機工作原理是：轉鼓間斷性的旋轉成型，產品隨著轉鼓在轉動過程中，經歷從吸漿成型到脫水到轉移這個過程，產品的含水逐漸減少。當成型模具的其中一面在下方浸入紙漿時，管道連接真空，模具吸氣，紙漿纖維被附著在模具上；當產品轉到轉移位置時，轉移模和這個模結合，轉移模吸氣，成型模吹氣，產品轉移到轉移模上；轉移模真空保持，再由轉移模帶到烘干輸送帶上方，轉移模吹氣，產品放到輸送帶上。轉移模是通過擺桿往復運動轉移產品的，成型模做間歇運動以適應轉移模動作，即運轉--停止--運轉--停止的間歇式運動，該運動特點限制了轉鼓機速度，每分鐘能生產25板（面）產品。

（三） 對輥式成型機原理 （圖2）：

1 對輥式成型機有兩個相同面的轉鼓，一個裝有吸漿模，能在運轉的過程中連續吸漿、脫水，另一個裝有轉移模，吸漿模轉到與轉移模相遇時將產品轉移到轉移模，再從轉移模轉到烘干線。此機特點是兩個轉鼓連續運轉，速度達到每分鐘70板（面）。

2 高效對輥式紙漿模塑成型機的產品從成型到吸干再到輸送這個過程是由兩個滾輪實現的。對輥式成型機一般原理是：連續旋轉生產。以六面旋轉轉移成型機為例，六套成型模配六套轉移模，轉移模被安裝在轉移輪每個面上，轉移輪和成型輪的每個面相對應，在旋轉中，成型輪每一面的成型制品會對應的轉移到轉移輪的每個模具對應面中。當成型模具的其中一面在下方浸入紙漿時，模具吸氣，紙漿纖維附著在模具上，模具隨轉鼓旋轉離開紙漿，真空保持，成型模脫水，到達轉移位置時，成型模具通入壓縮空氣，轉移模具吸氣，將紙坯吹到轉移模中轉移。轉移模接到產品后，轉移模保持真空，產品不掉落，繼續旋轉到放置產品的位置，真空切換成壓縮空氣，制品吹落。轉移輪和成型輪是連續旋轉的，減少了以往成型機轉移時的間歇等待時間，提高了生產效率。對輥機部分結構示意（圖4）所示：

3 配合旋轉，轉移模和成型模自動配入真空和壓縮空氣。轉鼓機的轉移模配氣采用的是電磁閥控制真空和壓縮氣體切換，對輥機是靠配氣機械結構在旋轉過程中，自動產生配氣，減少了外部電器控制的復雜程度。

4 因為兩個輪子上的模具在運動過程中配合必須配合一致才能完成制品并轉移而不碰傷模具，因此兩個輪的各連接一個大齒輪。傳動通過這對大齒輪的嚙合來匹配，大齒輪的動力來自減速機。在轉移輪上的模板之下安裝了彈簧的伸縮結構，使模具在安裝不平整時進行自適應調整，起到保護了模具的作用。

5 轉移模在旋轉過程匹配成型模，在不同位置有不同的擺動角度。這個擺動角度，通過連接模板的擺桿沿凸輪曲面運動形成控制（圖2、3）。

6 對輥機可一機多模。對輥設備的模具是一一對應的，以每面4個產品為例，該設備能同時制造24種不同產品，避免了用戶重復投資成型機設備。

（四）下面列表比較兩種設備的特點

根據上述原理，廣州華工環源綠色包裝技術有限公司研發了一種新型結構的設備。該設備已經獲得2項發明專利，3項實用新型專利。

結語：

1 根據對輥式成型機工作原理而開發的設備，能夠極大提升產品產能，為用戶節約成本。

2 該技術使用在國內是第一家，HGHY有很好的經驗和總結，為中國的紙漿模塑發展提供了基礎和理論支持。

參考文獻

[1]印刷工業出版社 《紙漿模塑生產實用技術》黃俊彥 朱婷婷 （18），（89-90）

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

（作者單位：華南理工大學華工環源綠色包裝技術股份有限公司）