專利名稱：制造紙漿模制品的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造紙漿模制品的工藝。特別是，它涉及一種適合于制造中空模制品、且其開口的橫截面小于其本體橫截面的制造紙漿模制品的工藝。
通常，使用一對(duì)包括凸模和凹模的組合模的工藝來(lái)制造紙漿模制品，其中，紙漿被灌入一對(duì)組合模之間，并通過(guò)對(duì)紙漿脫水而形成淺的碟子、盤子等，或者也可使用一對(duì)組合模來(lái)模制兩個(gè)分離的模具的工藝，通過(guò)將兩個(gè)分離的模具結(jié)合在一起而形成諸如瓶子的中空模制品。
在使用凸模和凹模的工藝?yán)?，不容易制造具有?fù)雜形狀、諸如側(cè)凹的容器的模制品。在包括復(fù)合分離的模具的工藝?yán)?，形成于表面上的接縫將破壞模制品的強(qiáng)度和外觀，且不容易制造開口處橫截面小于本體橫截面的中空模制品。
此外，紙漿模制品的制造還包括對(duì)通過(guò)造紙技術(shù)形成的含水紙漿層進(jìn)行脫水的步驟，以改善加工性能和減少干燥時(shí)間。已知的脫水方法包括日本專利申請(qǐng)公開號(hào)156600/93介紹的利用彈性件對(duì)紙漿層加壓的方法，以及日本專利申請(qǐng)公開號(hào)223230/95介紹的利用柔性薄膜對(duì)紙漿層加壓的方法。
在這些脫水方法里，當(dāng)增加壓力以減少濕的紙漿層的含水量時(shí)，造紙網(wǎng)將咬住紙漿層，并在紙漿模制品的表面留下它的痕跡，而這將損壞模制品的外觀。此外，需要大型設(shè)備來(lái)增加壓力。由于通過(guò)機(jī)械處理得到的脫水程度是有限的，且需要較長(zhǎng)的時(shí)間將含水量減少到令人滿意的水平，因此這是一種低效脫水方法。
將已脫水的、從而具有預(yù)定含水量的紙漿層(下面叫做粗制品)從造紙模上卸下來(lái)，再利用加熱模加熱進(jìn)行干燥。粗制品的含水量越少，在加熱模里所需的干燥時(shí)間越短。
然而，在粗制品在一加熱模里干燥的同時(shí)進(jìn)行成形的情況下，模具內(nèi)壁的形狀有時(shí)不能精確地成形在粗制品上，因?yàn)榇藭r(shí)粗制品具有較低的含水量、從而使紙漿纖維不具有足夠的移動(dòng)性。特別是，它難以制造出類似浮雕的文字、圖象、符號(hào)等細(xì)線或壓痕。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制造具有復(fù)雜形狀和無(wú)接縫的紙漿模制品的工藝。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種易于制造中空紙漿模制品、且其開口處的橫截面小于其本體橫截面的工藝。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種制造紙漿模制品的工藝，其中，利用簡(jiǎn)單的裝置就能對(duì)紙漿層進(jìn)行高效脫水，且模制品的表面上沒有造紙網(wǎng)的痕跡。
本發(fā)明的還有一個(gè)目的是提供一種制造紙漿模制品的工藝，其中，含水的粗制品可在改進(jìn)的效率下進(jìn)行干燥，同時(shí)模具內(nèi)壁的形狀可以令人滿意的精度進(jìn)行傳遞。
上述目的是通過(guò)提供一種可制造具有開口的紙漿模制品的工藝完成的，該工藝包括在一模具型腔內(nèi)壁上形成一紙漿層和干燥該紙漿層，其中，在紙漿層成形后，將中空的、可膨脹的、但已縮小的、從而具有比對(duì)應(yīng)紙漿模制品開口的紙漿層部分小的橫截面的加壓件插入模具型腔，并將加壓流體輸入插入的加壓件內(nèi)側(cè)，使加壓件膨脹，從而將紙漿層壓在型腔的內(nèi)壁上。


圖1示意地顯示了按照本發(fā)明的第一實(shí)施例形成和干燥紙漿層的步驟，其中，圖1A顯示了形成紙漿層的步驟，圖1B顯示了插入加壓件的步驟，圖1C顯示了加壓和脫水的步驟，圖1D顯示了打開模具和從模具里取出粗制品的步驟，以及圖1E顯示了由此形成的紙漿模制品的剖視圖；圖2A是第一實(shí)施例中使用的加壓件的側(cè)視圖，而圖2B是圖2A中的主要部分的放大的剖視圖；圖3(與圖2A對(duì)應(yīng))示意地顯示了按照本發(fā)明第二實(shí)施例的一加壓件的結(jié)構(gòu)；圖4(與圖1B對(duì)應(yīng))示意地顯示了利用圖3所示的加壓件對(duì)紙漿層進(jìn)行加壓和脫水的步驟；圖5(與圖1B對(duì)應(yīng))顯示了在本發(fā)明的第四實(shí)施例中插入一加壓件的步驟；圖6顯示了在本發(fā)明的第五實(shí)施例中進(jìn)行脫水的步驟，其中，圖6A顯示了插入一加壓件的步驟，圖6B顯示了進(jìn)行加壓和脫水的步驟，而圖6C顯示了打開模具并從模具里取出粗制品的步驟；圖7A是第五實(shí)施例中使用的加壓件的側(cè)視圖，而圖7B是沿圖7A中的I-I線剖視的加壓件的剖視圖；圖8示意地顯示了在第六實(shí)施例中進(jìn)行脫水的步驟，其中圖8A是插入圓柱形部件的步驟，圖8B是插入加壓件和取出圓柱件的步驟，而圖8C是進(jìn)行加壓和脫水的步驟；圖9(與圖8A對(duì)應(yīng))顯示了在第六和第七實(shí)施例中插入圓柱件的另一種方式。
下面將主要通過(guò)參考附圖的實(shí)施例來(lái)介紹按照本發(fā)明的制造紙漿模制品的工藝。第一實(shí)施例表示了制造中空模制品的工藝，該模制品具有瓶子的形狀，且其開口的直徑小于本體的直徑。在有關(guān)構(gòu)成該工藝的步驟中，圖1顯示了對(duì)紙漿層進(jìn)行成形和脫水的步驟，以準(zhǔn)備紙漿粗制品，其中，圖1A顯示了形成紙漿層的步驟，圖1B顯示了插入加壓件的步驟，圖1C顯示了加壓和脫水的步驟，圖1D顯示了打開模具和從模具里取出粗制品的步驟。
在第一實(shí)施例里，使兩個(gè)用來(lái)造紙的分離的模具配合以形成一一具有預(yù)定形狀的型腔，并在型腔里輸入紙漿，從而在型腔壁上形成一紙漿層(未脫水的粗制品)。將一加壓件插入該粗制品里，并在加壓件內(nèi)輸入預(yù)定的加壓流體，使加壓件膨脹，從而通過(guò)作用在型腔壁上的膨脹的加壓件對(duì)濕的粗制品加壓和脫水。
在圖1A中，兩分離的模具2和3通過(guò)對(duì)接形成一具有預(yù)定形狀的型腔4的模具1。在這種情形下，一紙漿流道5形成于模具1的上部，它使型腔4與模具1外部連通，而紙漿通過(guò)它輸入。組合模2和3具有許多使型腔4和外表面連通的導(dǎo)管6，組合模2和3的內(nèi)壁覆蓋著具有預(yù)定網(wǎng)眼尺寸的網(wǎng)(未畫出)。
紙漿通過(guò)紙漿流道5輸入型腔4里，而型腔4通過(guò)導(dǎo)管6從組合模2和3的外側(cè)抽吸進(jìn)行排泄，從而吸取紙漿里的水分，使網(wǎng)上的紙漿纖維覆蓋在型腔4的內(nèi)壁上。結(jié)果，由紙漿纖維形成的紙漿層7形成在網(wǎng)上。紙漿層7具有在模具1紙漿流道5附近的、與最終形成的紙漿模制品的開口對(duì)應(yīng)的開口7a。開口7a具有圓形橫截面。
在預(yù)定量的紙漿輸入型腔4之后，停止輸入，并通過(guò)抽吸進(jìn)行完全脫水。接著，一加壓裝置8通過(guò)紙漿流道5插入型腔4，同時(shí)抽吸型腔4，如圖1B所示。
加壓裝置8具有一加壓件81和一插入加壓件81里的支承件82。在加壓裝置8插入型腔4之前，加壓件81被扭轉(zhuǎn)環(huán)繞在支承件82上，以便使加壓裝置8的截面輪廓小于開口7a，并將在扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下的加壓裝置8插入型腔4里。
圖2A和2B分別顯示了加壓裝置8的側(cè)視圖和它的放大的剖視圖。加壓件81是一可膨脹的中空包，并具有在開口頂部的凸緣81′，該凸緣夾在上固定板9a和下固定板9b之間，以便固定加壓件81。
加壓件81是用可膨脹的材料制造的。這里使用的術(shù)語(yǔ)“可膨脹的”意味著(1)該材料可伸縮自如地伸展，以改變它的容積，以及(2)該材料本身不是可伸展的，但是柔性的，因此在輸入流體或排出流體時(shí)能改變它的容積。以前的加壓件是用彈性材料、諸如天然橡膠、合成橡膠、氟橡膠、硅橡膠和彈性體制成的。而新近的加壓件可是柔性材料、諸如塑料(例如聚乙烯和聚丙烯)、其中沉淀著鋁或硅的塑料薄膜、其中層疊著鋁箔、紙和纖維的塑料薄膜。
加壓件81較佳的是具有空氣滲透性和膨脹性。具有空氣滲透性的加壓件81可改善對(duì)紙漿層7的加壓、脫水和加熱干燥的效率，這將在下面詳細(xì)介紹。按照J(rèn)ISP8117進(jìn)行測(cè)量，加壓件81的空氣滲透性的較佳程度是5至5,000秒，特別是10至500秒。由于這種程度的空氣滲透性，通過(guò)加壓進(jìn)行脫水和通過(guò)氣道進(jìn)行脫水將處于良好的平衡，以獲得有效的脫水?？諝鉂B透性的上述特定程度等于按照J(rèn)ISL1096對(duì)設(shè)定在100ml氣流量進(jìn)行測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)。具有空氣滲透性和膨脹性的加壓件81包括用可伸縮自如地伸展的纖維制造的，用襯有可伸縮自如地伸展的材料的可伸縮自如地伸展的纖維制造的，用無(wú)彈性而有伸展性的纖維或紙制造的，用打孔的塑料薄膜制造的，以及用多孔塑料薄膜制造的。
在本具體實(shí)施例中使用的加壓件81是用彈性的、可膨脹的、可收縮的和可透氣的材料制造的。
支承件82是一圓柱形管子，如圖2A和2B所示，其側(cè)壁上具有許多小孔83。該管子支承件82具有許多環(huán)形的導(dǎo)向惰輪84，它們保持松弛的配合，在支承件82和環(huán)形導(dǎo)向惰輪84之間具有一定間隙，以便環(huán)形導(dǎo)向惰輪84轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖2A所示，支承件82具有敞開的下端82′。加壓件81在其底部?jī)?nèi)側(cè)具有預(yù)定形狀的突起81″，而該突起81″與下端82′的開口配合，從而使加壓件81的底部固定在支承件82的下端82′上。突起81″較佳的是具有橢圓形或多邊形的橫截面，而不是圓形的橫截面，以便在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)增加扭矩。支承件82的上端也是開口的。該開口的上端與環(huán)形接頭9c的一端連接，而該環(huán)形接頭9c通過(guò)一滾珠軸承(未畫出)固定在上固定板9a上。接頭9c與一驅(qū)動(dòng)裝置、諸如一電動(dòng)機(jī)(未畫出)連接，使接頭9c可沿本身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。接頭9c的另一端通過(guò)滾珠軸承(未畫出)與一連接件9d連接，該連接件9d用來(lái)輸入下面介紹的加壓流體。這樣，形成一從連接件9d通過(guò)接頭9c和支承件82的內(nèi)側(cè)至小孔83的輸入加壓流體的通道。
在環(huán)繞著支承件82扭轉(zhuǎn)的加壓件81里，接頭9c通過(guò)上述驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)。直接連接在接頭9c上的支承件82也隨接頭9c轉(zhuǎn)動(dòng)，但通過(guò)滾珠軸承與接頭9c連接的連接件9d不轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，由于加壓件81具有夾在上固定板9a和下固定板9b之間的凸緣81′，以及其底部的內(nèi)側(cè)固定在支承件82的下端82′上，因此它隨支承件82轉(zhuǎn)動(dòng)而扭轉(zhuǎn)。由于環(huán)形導(dǎo)向惰輪84與支承件82之間存在著配合間隙，因此加壓件81由環(huán)形導(dǎo)向惰輪84引導(dǎo)而扭轉(zhuǎn)。當(dāng)加壓件81被扭轉(zhuǎn)時(shí)，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形導(dǎo)向惰輪84不隨支承件82的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果，加壓件81非常平穩(wěn)地從其固定在支承件82上、作為開始點(diǎn)的底部扭轉(zhuǎn)。大約2至2.5轉(zhuǎn)的支承件82足以給加壓件提供環(huán)繞著支承件82的扭轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)取決于加壓件81和支承件82的形狀和尺寸。
由于加壓件81環(huán)繞著支承件82扭轉(zhuǎn)，加壓裝置8的截面輪廓可小于開口7a的截面輪廓。較佳的是，通過(guò)抽吸抽空加壓件81，以便使加壓裝置8更小。具有這樣減少的截面尺寸的加壓裝置8可插入型腔4里而不與在開口7a處的紙漿層7接觸，由此可防止在開口7a處形成的紙漿脫落。為了改善加壓裝置8的使用壽命，最好在加壓件81松開和膨脹時(shí)與型腔4一樣大或略微大于型腔4，從而加壓件81可以減少的伸展比率對(duì)紙漿層7施加壓力。
回到圖1，將加壓裝置8插入型腔4，從而使紙漿流道5被下固定板9b封閉，如圖1C所示。在這種情況下，使接頭9c倒轉(zhuǎn)，以便松開加壓件81。與此同時(shí)，將預(yù)定的加壓流體從其儲(chǔ)存源通過(guò)連接件9d輸入支承件82內(nèi)側(cè)。加壓流體通過(guò)形成在支承件82側(cè)壁上的小孔83，在支承件82和環(huán)形導(dǎo)向惰輪(未畫出)的間隙，以及在相鄰的環(huán)形導(dǎo)向惰輪之間的空隙進(jìn)入加壓件81的內(nèi)側(cè)。在輸入加壓流體的同時(shí)，自外側(cè)進(jìn)行的抽吸使組合模2和3的內(nèi)側(cè)排空，從而使加壓件81膨脹。膨脹的加壓件81將紙漿層8壓向型腔4的內(nèi)壁。在支承件82上形成的大量小孔83有效地使加壓件81全方位同時(shí)膨脹，從而均勻地將紙漿層7壓向型腔壁。膨脹的加壓件81變成類似于型腔4的樣子?？捎脕?lái)使加壓件81膨脹的加壓流體包括壓縮空氣(加熱的空氣)、油(加熱的油)、以及其它各種液體。從操作方便的觀點(diǎn)看，較佳的是使用空氣、熱空氣、蒸汽或過(guò)熱的蒸汽。加壓流體較佳的是在0.01至5MPa、特別是在0.1至3MPa的壓力下輸入。
當(dāng)膨脹的加壓件81對(duì)紙漿層7加壓時(shí)，紙漿層7將成為型腔4的形狀，且對(duì)紙漿層7進(jìn)行脫水。由于紙漿層7是從內(nèi)側(cè)壓向型腔4的內(nèi)壁，型腔4的形狀(即使可能非常復(fù)雜)也將非常逼真地傳遞給紙漿層7。由于膨脹的加壓件81的形狀如上所述非常類似于型腔4的形狀，因此紙漿層7實(shí)際上是在每個(gè)部位上受到同一壓力，從而具有具有均勻的壁厚。與傳統(tǒng)的制造中空紙漿模制品的工藝不同，它不需要將兩個(gè)分離的部件結(jié)合。由此形成的紙漿模制品既沒有接縫，也沒有不均勻的壁厚。這樣，由此形成的紙漿模制品具有增加的強(qiáng)度和改善的外觀。
由于加壓件81是透氣的，因此即使與不具有透氣性的加壓件相比在一個(gè)較低壓力下，紙漿層7也可以足夠高的效率被脫水。結(jié)果，裝置的尺寸可縮小，而造紙網(wǎng)幾乎不在紙漿層7的表面留下痕跡。由于利用加熱的流體作加壓流體輸入加壓件81，因此可同時(shí)進(jìn)行機(jī)械脫水和通過(guò)熱交換通風(fēng)脫水，從而顯著地改善脫水效率。
在將型腔4的形狀完全傳遞給紙漿層7和將紙漿層7的含水量減少到預(yù)定程度后，從加壓件81里抽出加壓流體，如圖1D所示。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)接頭9c，從而轉(zhuǎn)動(dòng)支承件82，使加壓件81卷繞在支承件82上。由此使加壓件81回復(fù)到其原先的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)。將帶有扭轉(zhuǎn)的加壓件81的加壓裝置8從型腔里取出。由于加壓裝置8的尺寸與插入型腔4前相同，因此它可以取出而不與開口7a接觸，從而可防止開口7a處的紙漿脫落。在卸下加壓裝置8的同時(shí)，模具1打開，以便取出具有預(yù)定含水量的濕的紙漿粗制品7′。
然后，粗制品7′進(jìn)入加熱和干燥步驟。加熱和干燥步驟是通過(guò)與圖1所示的準(zhǔn)備粗制品相同的步驟進(jìn)行的，除了形成紙漿層和對(duì)紙漿層進(jìn)行脫水的步驟不進(jìn)行和使用加熱的組合模之外。即，將通過(guò)對(duì)接形成與所需的紙漿模制品相同的型腔的兩個(gè)分離的模具加熱到預(yù)定的溫度，以提供一個(gè)加熱的模具。將濕的粗制品放入加熱模具的型腔里，將類似于上述加壓裝置8的加壓件在相同的扭轉(zhuǎn)狀態(tài)下插入，使加壓件膨脹，從而將粗制品壓在加熱模具的內(nèi)壁上，對(duì)粗制品進(jìn)行加熱和干燥，并將由此產(chǎn)生的紙漿模制品從模具里取出。
當(dāng)在加熱和干燥步驟里使用的加壓件81具有如上面在加壓和脫水步驟里所述的透氣性時(shí)，可實(shí)現(xiàn)氣流干燥，從而有效地改善干燥效率。特別是，當(dāng)將諸如熱空氣之類的加熱流體輸入加壓件時(shí)，可實(shí)現(xiàn)通過(guò)熱交換進(jìn)行的氣流干燥，從而更有效地改善干燥效率。
如圖1E所示，由此獲得的紙漿模制品20是一瓶子形狀的圓柱形中空制品，它包括瓶口21、本體22和底部23，而瓶口21的橫截面小于本體22的橫截面。這種紙漿瓶子可用作各種容量的容器。紙漿模制品20在底部23和本體22之間幾乎是一直角，并可具有50mm、較佳的是100mm以上的高度。盡管該容器是如此深，且瓶口21的橫截面是如此小，按照本發(fā)明工藝制造的紙漿模制品20不會(huì)在瓶口21處受到擦刮，且在其本體22上也沒有接縫。此外，紙漿模制品20的內(nèi)外表面都是光滑的。例如，根據(jù)JISB0601進(jìn)行測(cè)量，其內(nèi)外表面可具有50μm以下的中心線平均表面光潔度(Ra)，以及500μm以下的最高表面光潔度(Ry)。
在加壓件81是透氣的情況下，可降低壓力，由此形成的紙漿模制品具有格外漂亮的外觀，沒有或(即使有的話，也是)覺察不到的造紙網(wǎng)痕跡。
下面將參考圖3至9描述本發(fā)明的第二至第七實(shí)施例。第一實(shí)施例中適合于第二至第七實(shí)施例的內(nèi)容這里不再重復(fù)。且圖3至9中與圖1和2中相同的零件將用相同的標(biāo)號(hào)。
在第二和第三實(shí)施例中，對(duì)通過(guò)造紙方法形成的濕的紙漿層是用如下方式進(jìn)行加壓和脫水的，即由此產(chǎn)生的粗制品的一預(yù)定部分可具有比其它部分更高的含水量。
在第二實(shí)施例中，使用如圖3所示的加壓裝置8。所示的加壓裝置8包括加壓件81、插入加壓件81內(nèi)的支承件82、以及一環(huán)繞著加壓件81上部的剛性保護(hù)件85。
保護(hù)件85是圓柱形的，它具有凸緣85a，而凸緣85a通過(guò)一固定件86與上固定板9a的下表面配合。保護(hù)件85的內(nèi)徑大于扭轉(zhuǎn)的加壓件81的外徑，但小于形成在模具1內(nèi)壁上的紙漿層7的開口7a的內(nèi)徑。保護(hù)件85的高度是這樣的，它可以在插入紙漿層7的內(nèi)側(cè)后面向紙漿層7的開口7a。保護(hù)件85是用金屬、樹脂等制成的。具體地說(shuō)，它是用幾乎不可伸展的、具有高的抗拉強(qiáng)度和高的彈性模數(shù)的材料、諸如氨基甲酸乙酯、橡膠和硅膠制成。
將圖3所示的加壓裝置8插入通過(guò)造紙形成的紙漿層7的內(nèi)側(cè)，如圖4所示。由于保護(hù)件85環(huán)繞著加壓件81的上部周邊，加壓件81可在不與開口7a的內(nèi)壁接觸和不擦刮紙漿的情況下插入。
隨著加壓裝置8插入紙漿層7的內(nèi)側(cè)，模具1的紙漿流道5被固定件86封閉。在這種情況下，保護(hù)件85位于面向紙漿層8的開口7a的位置上，且保護(hù)件85和開口7a之間形成一定的間隙。然后，將預(yù)定的加壓流體從其儲(chǔ)存源輸入加壓件81內(nèi)側(cè)。在輸入加壓流體的同時(shí)，自外側(cè)通過(guò)抽吸將組合模2和3的內(nèi)側(cè)抽空，從而使加壓件81膨脹，將紙漿層7壓向型腔4的內(nèi)壁。其間，保護(hù)件85防止開口7a受到來(lái)自加壓件81的壓力。
這樣，除了開口7a，紙漿層7在所有的部位上都受到相同的壓力。施加在開口7a上的壓力小于施加在紙漿層7的其它部位上的壓力。由此形成的粗制品的開口7a具有比其它部位高的含水量。除了開口7a，該粗制品具有均勻的壁厚。在該實(shí)施例里，考慮到在接著進(jìn)行的加熱和干燥步驟里開口7a的形狀保持力和該部分的可塑性之間的平衡，粗制品的開口7a較佳的是具有重量在65至80％、最好在70至75％的含水量。至于粗制品除了開口7a以外的其它部分，較佳的含水量按重量計(jì)算是40至70％，最好是55至65％，以便在接著進(jìn)行的加熱和干燥步驟中保證在粗制品的表面上沒有造紙網(wǎng)的痕跡這種改進(jìn)的外觀和改進(jìn)的效率。
然后，使經(jīng)過(guò)加壓和脫水的粗制品通過(guò)加熱進(jìn)行干燥。第二實(shí)施例中的加熱和干燥步驟使用與加壓和脫水步驟中相同的加壓件，除了該步驟中使用的加壓件沒有保護(hù)件之外。換句話說(shuō)，與加壓和脫水步驟不同，粗制品7的每個(gè)部分都受到壓力。由于開口7a具有比其它部分高的含水量，在該部分中的紙漿纖維是可移(流)動(dòng)的，這樣，在加壓件將紙漿層7壓向型腔壁的同時(shí)，加熱模具上的相應(yīng)開口部的表面形狀、例如螺紋可精確地傳遞給該部分。另一方面，除了開口7a的其它部分迅速地干燥，因?yàn)樗鼈兊暮恳言诩訅汉兔撍襟E中被預(yù)先降低到一預(yù)定程度。這樣，第二實(shí)施例在改善濕的粗制品的干燥效率方面、以及改善模具內(nèi)表面的復(fù)雜形狀的再現(xiàn)方面是有益的。
第三實(shí)施例使用了沒有保護(hù)件的加壓件，從而不同于第二實(shí)施例。在不使用保護(hù)件后，第三實(shí)施例使用的加壓件81在與開口7a對(duì)應(yīng)的地方是用比其它地方厚的材料制成。這樣，當(dāng)加壓流體輸入加壓件81時(shí)，將對(duì)紙漿層7的開口7a加壓，但由于開口處較厚，因此對(duì)應(yīng)于開口7a的部位的膨脹小于其它部位的膨脹。結(jié)果，對(duì)應(yīng)于開口7a的部位將比加壓件81其它部位低的壓力傳遞給開口7a，從而使由此形成的粗制品的開口7a處的含水量比其它部位高。參考第二實(shí)施例介紹的粗制品的開口7a和其它部位的含水量的較佳值也適用于第三實(shí)施例。
雖然在第二和第三實(shí)施例中通過(guò)使加壓件81扭轉(zhuǎn)在支承件82上而使加壓件81的橫截面小于開口7a的橫截面，但也可以通過(guò)其它方式使加壓件81的橫截面小于開口7a的橫截面，例如，在后面介紹的第四和第五實(shí)施例中采用的方式。
在第四實(shí)施例中，是通過(guò)抽吸抽空加壓件而使加壓件的橫截面小于與最終形成的紙漿模制品的開口對(duì)應(yīng)的紙漿層的開口的橫截面的。如圖5所示，該實(shí)施例較佳的是通過(guò)插入支承件82實(shí)現(xiàn)的，該支承件82包括在加壓件81里的圓柱形管子，加壓件81的預(yù)定部分固定在支承件82的預(yù)定部分上，從而由支承件82支承加壓件81，然后通過(guò)對(duì)加壓件抽吸而使它變小。這樣，加壓件81可以穩(wěn)定地插入型腔4里。
如圖5所示，加壓件82的壁上具有許多小孔83。當(dāng)加壓裝置8對(duì)紙漿層7加壓時(shí)，加壓流體輸入支承件82內(nèi)側(cè)并通過(guò)小孔83釋放進(jìn)入加壓件81的內(nèi)側(cè)。加壓件81與支承件82之間的固定是通過(guò)與第一實(shí)施例相同的方式實(shí)現(xiàn)的。
在第五實(shí)施例中，是通過(guò)預(yù)定的方式使加壓件折疊或打褶而使加壓件的橫截面小于紙漿層開口的橫截面的。在形成紙漿層7后，將已折疊的、從而具有比開口7a小的橫截面的加壓件81在折疊狀態(tài)下插入型腔4，同時(shí)通過(guò)抽吸抽空型腔4，如圖6A所示。在被插入時(shí)，較佳的是通過(guò)抽吸抽空加壓件81，以便使它的橫截面更小。在該具體實(shí)施例里，加壓件81被打褶，從而在它插入型腔4時(shí)有許多沿著插入方向的折疊。
圖7A和7B分別顯示了第五實(shí)施例使用的加壓件81的側(cè)視圖和沿I-I線的剖視圖。加壓件81是一中空的可膨脹的包，它包括一體形成的管狀部分8a和打褶部分8b，且管狀部分8a的末端與外界連通。管狀部分8a的末端的周邊上具有凸緣8c，它被夾在上固定板9a和下固定板9b之間，以便固定加壓件81。上固定板9a具有連接件9d，它是用來(lái)輸入加壓流體的。加壓流體通過(guò)連接件9d輸入加壓件81。
如圖7B所示，打褶部分8b的橫截面上具有8個(gè)徑向褶，其中的折疊8e都在用點(diǎn)劃線畫的圓圈C里。圓圈C的直徑比開口7a橫截面的直徑小。這樣，加壓件81可插入型腔4而不與開口7a接觸，從而可防止開口7a處的紙漿層脫落。
將折疊狀態(tài)的加壓件81插入型腔4后，下固定板9b將封閉紙漿流道5，如圖6B所示。將預(yù)定的加壓流體從其儲(chǔ)存源通過(guò)連接件9d輸入加壓件81的內(nèi)側(cè)，同時(shí)，通過(guò)抽吸抽空型腔4，從而打開折疊的加壓件81。加壓流體的輸入繼續(xù)使可膨脹的加壓件81膨脹，將紙漿層7壓向型腔4的內(nèi)壁。膨脹的加壓件81加壓與型腔4相同的形狀。
在將型腔4的形狀充分傳遞給紙漿層7和將紙漿層7的含水量降低到一個(gè)預(yù)定水平后，抽出加壓流體，并通過(guò)抽吸進(jìn)一步抽空加壓件81，如圖6C所示。結(jié)果，加壓件81收縮并回復(fù)到它原先的折疊狀態(tài)。然后，將被折疊的加壓件81從型腔4里取出。由于被折疊的加壓件81具有與插入型腔4前相同的尺寸，因此它可以被取出而不與開口7a接觸，從而可防止其上的紙漿脫落。
在第六實(shí)施例里，將一預(yù)定長(zhǎng)度的、在其內(nèi)側(cè)具有最小尺寸的加壓件的圓柱件插入造紙模具的紙漿流道，然后讓圓柱件里的加壓件進(jìn)入模具的型腔里。
具體地說(shuō)，在紙漿層形成后，如圖8A所示，將一預(yù)定長(zhǎng)度的、包含一加壓件81的圓柱件19插入紙漿流道5，同時(shí)通過(guò)導(dǎo)管6抽空造紙模具1。圓柱件19被作為保護(hù)件或注施器，這樣，當(dāng)加壓件81插入型腔時(shí)不會(huì)使?jié)竦募垵{層7變形或損壞。
圓柱件19具有圓形橫截面，它的外徑使它插入紙漿流道5時(shí)不會(huì)與紙漿層7接觸。而圓柱件19的上端19a具有向末端逐漸增大的直徑，從而可使加壓件81方便地通過(guò)。
當(dāng)將圓柱件19插入紙漿流道5后，圓柱件19的下端19b位于連接開口7a和本體7b的紙漿層7的肩部7c附近。由于最可能與加壓件81接觸的開口7a受到圓柱件19的保護(hù)，因此，加壓件81可高效插入而不使紙漿層7變形或損壞。
在與第四實(shí)施例類似的一種方式里，加壓件81的內(nèi)側(cè)具有一包括圓柱形管的支承件82，加壓件82可由該支承件82支承。如此支承的加壓件81可放置在圓柱件19里。通過(guò)抽吸抽空加壓件81，從而使它具有比開口7a和圓柱件19小的橫截面。與第四實(shí)施例相同，支承件82的側(cè)壁上具有許多小孔。
較佳的是在圓柱件19和加壓件81之間施加潤(rùn)滑物，以便使加壓件81光滑地插入紙漿層7里。最方便和經(jīng)濟(jì)的是使用形成紙漿層7的水作潤(rùn)滑物。其它的潤(rùn)滑物也可使用，例如諸如動(dòng)物或植物油和合成油之類的潤(rùn)滑油；諸如液體乙二醇和液體丙三醇之類的多元醇；諸如淀粉、凝膠、瓊脂之類的天然聚合物的水溶液或凝膠；諸如聚乙烯醇、聚丙烯聚合物、氨基甲酸乙酯聚合物之類的合成聚合物；以及諸如硅石和聚四氟乙烯之類的特殊潤(rùn)滑劑。
對(duì)于加壓件81光滑地插入紙漿層7也有效的是，圓柱件19與加壓件81接觸的表面用一種相對(duì)加壓件81具有較小摩擦系數(shù)的材料、諸如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、硅化合物、含氟化合物等制造，或用這種材料對(duì)該表面進(jìn)行處理，或是包括該材料的合成物。
在將圓柱件19插入紙漿流道后，可提起并從模具1上卸下圓柱件19和將加壓件81插入紙漿層7，如圖8B所示。插入加壓件81和提起圓柱件19可同時(shí)進(jìn)行，或可在插入加壓件81后提起圓柱件19。
在受到支承件82支承的同時(shí)將加壓件81插入紙漿層7。當(dāng)插入完成時(shí)，加壓件81的下端位于紙漿層7的底部附近，如圖8B所示。
如圖8C所示，將加壓流體輸入支承件82的內(nèi)側(cè)。輸入的流體通過(guò)在支承件82側(cè)壁上形成的小孔83提供給加壓件81的內(nèi)側(cè)。在加壓流體輸入的同時(shí)，通過(guò)從外側(cè)抽吸抽空組合模2和3的內(nèi)側(cè)，由此使加壓件81膨脹并對(duì)紙漿層7加壓和脫水。
第七實(shí)施例的大部分類似于第六實(shí)施例。差別在于在第六實(shí)施例里，變得較小的加壓件81放置在圓柱件19里，然后插入紙漿層7，而在第七實(shí)施例里，僅有圓柱件19插入紙漿流道5里，然后將變得較小的加壓件81通過(guò)圓柱件19插入紙漿層7里，接著通過(guò)輸入加壓流體使加壓件81膨脹。與第六實(shí)施例相同的是，加壓件81可高效地插入紙漿層7里而不會(huì)使該實(shí)施例里的紙漿層7變形或損壞。
第七實(shí)施例的另一個(gè)例子是，在預(yù)定長(zhǎng)度的圓柱件19插入紙漿流道5的同時(shí)，將已變得較小的加壓件81通過(guò)圓柱件19插入型腔4里。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變化和改進(jìn)。例如，按照第五實(shí)施例的加壓件81的折疊形狀可改變，以適合型腔4的形狀。
雖然在第六和第七實(shí)施例里通過(guò)抽吸進(jìn)行抽空，以使加壓件81變小，但這種方法也可通過(guò)使加壓件81環(huán)繞著支承件82扭轉(zhuǎn)或?qū)⒓訅杭?1折疊成預(yù)定形狀等方法代替。雖然在第六和第七實(shí)施例里將圓柱件19插入紙漿流道5，且直至它的下端19b位于瓶子狀的紙漿層7的肩部，但也可使圓柱件19的插入在其下端19b到達(dá)紙漿流道5的中部時(shí)停止，如圖9所示，這取決于模制品所需的形狀。還可想象的是，在將圓柱件19插入時(shí)，使它的下端19b下降到紙漿層7底部的附近。圓柱件19不限于上述實(shí)施例使用的形狀，只要它既不會(huì)使紙漿層7變形、也不會(huì)損壞紙漿層7、且不使加壓件81插入發(fā)生困難就可以了。
雖然本發(fā)明的工藝適合于制造瓶子狀的、且開口的橫截面小于本體的橫截面的模制品，但它也能用來(lái)制造其它形狀的模制品，諸如具有較大開口的紙板盒。
由于本發(fā)明的工藝可用來(lái)制造具有較大開口的、且不需要加壓件81具備很高膨脹性就可具有如此形狀的模制品，加壓件只需要具有能被折疊和松開、或被扭轉(zhuǎn)和松開的膨脹性就可以了，即只需要無(wú)彈性的伸展性。在這種情況下，加壓件81可用聚乙烯、聚丙烯等材料制造。
在造紙步驟和加熱與干燥步驟中使用的工具、諸如加壓件可具有不同的形狀和/或用不同的材料制造。
如果需要，可在模制品20的外表面和/或內(nèi)表面上提供樹脂層或涂層等，以提高模制品20的強(qiáng)度或防止里面的東西泄漏或出于裝飾的目的。
還可以在使用時(shí)在模制品20承受負(fù)載的的部位上、諸如瓶口21和底部23提供用樹脂等材料制造的加強(qiáng)件，以提高使用壽命。此外，這些部位也可部分地用樹脂制造。模制品20的瓶口21可具有多邊形的截面。
本發(fā)明的工藝不僅可用來(lái)制造作為容器使用的中空制品，還可用來(lái)制造工藝品。
由于可在上述實(shí)施例中使用不透氣的加壓件81，因此可在將紙漿層7壓向型腔4的內(nèi)壁后通過(guò)抽吸抽空將加壓流體從加壓件81內(nèi)側(cè)抽出來(lái)，以防止加壓流體部分留存在加壓件81里。
雖然在上述實(shí)施例里成形和脫水的步驟以及加熱和干燥的步驟是在不同的模具里進(jìn)行的，但這些步驟也可在同一個(gè)模具里進(jìn)行。即，濕的紙漿層可在通過(guò)加熱模具進(jìn)行脫水的同時(shí)進(jìn)行加熱干燥，而不需要從模具里取出該紙漿層。
雖然上述實(shí)施例使用的造紙組合模是由兩個(gè)分離的模具組合而成，但該組合模也可由三個(gè)或更多的模塊構(gòu)成。這也適用于加熱模。
造紙模具的型腔不具體地限于上述實(shí)施例，只要加熱模的型腔形狀與紙漿模制品所需的外形相同就可以了。
在第二和第三實(shí)施例中，雖然粗制品7的開口7a在脫水后具有較高的含水量，但脫水步驟也可這樣設(shè)計(jì)，即型腔壁上的復(fù)雜表面形狀將傳送的粗制品的其它部位都可以具有較高的含水量。例如，在要將文字、圖形或符號(hào)以浮雕方式制作在紙漿模制品的本體上的情況下，脫水可以這種方式進(jìn)行，即粗制品本體的含水量可高于粗制品的其它部位。
上述實(shí)施例是可互換的。
按照本發(fā)明的工藝，可在它們的表面上獲得沒有接縫的復(fù)雜形狀的紙漿模制品。本發(fā)明在制造開口橫截面小于本體橫截面的中空模制品方面特別有效。
特別是，在使用可透氣的加壓件時(shí)，可用簡(jiǎn)單的設(shè)備高效地對(duì)模制品進(jìn)行脫水，而不在模制品的表面上留下造紙網(wǎng)痕跡。
由于用造紙方法形成的紙漿層被一加壓件加壓，且紙漿層一預(yù)定部位受到比其它部位低的壓力，因此改進(jìn)了紙漿層的干燥效率，而模具型腔壁上的形狀也可以改進(jìn)的精度傳送給紙漿層的預(yù)定部位。
由于圓柱件與加壓件一起使用，因此在加壓和脫水步驟中可進(jìn)一步確保紙漿層不被變形和損壞。
下面將參考具體例子更詳細(xì)地介紹本發(fā)明。
例子1按照?qǐng)D1介紹的工藝、用圖2所示的加壓件使一瓶子狀粗制品成形、加壓和脫水。用來(lái)加壓和脫水的可膨脹的加壓件的材料和透氣性如下面的表1所示。通過(guò)對(duì)加壓件輸入空氣(初始?jí)毫?00kPa)進(jìn)行的加壓和脫水持續(xù)15秒。在加壓和脫水前的模制品的含水量是77％。經(jīng)過(guò)加壓和脫水后的粗制品的含水量如表1所示。
表1
例子2按照?qǐng)D1介紹的工藝、用與例子1相同的加壓件使一瓶子狀粗制品成形、加壓和脫水。加壓和脫水的條件與例子1相同。經(jīng)過(guò)加壓和脫水后的粗制品的含水量使60％。
將粗制品從造紙模具里取出并放入一加熱模里加熱到200℃。將圖2所示的加壓件插入該粗制品里，并將在220℃的過(guò)熱蒸汽輸入加壓件里，以加熱和干燥粗制品。所使用的加壓件的材料和透氣性如表1所示。而將粗制品的含水量降低至20％所需的時(shí)間如表2所示表權(quán)利要求
1.一種制造具有開口的紙漿模制品的工藝，它包括在一模具型腔內(nèi)壁上形成一紙漿層和干燥該紙漿層，其中，在紙漿層成形后，將中空的、可膨脹的、但已縮小的、從而具有比對(duì)應(yīng)所述紙漿模制品開口的紙漿層部分小的橫截面的加壓件插入型腔，并將加壓流體輸入插入的加壓件內(nèi)側(cè)，使所述加壓件膨脹，從而將紙漿層壓在型腔的內(nèi)壁上。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述加壓件通過(guò)扭轉(zhuǎn)在一插入所述加壓件里的支承件而縮小。
3.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，所述支承件是一圓柱形管，它具有許多環(huán)繞著它形成的、并具有間隙以便轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形導(dǎo)向惰輪，所述支承件的下端固定在所述加壓件上，且所述支承件轉(zhuǎn)動(dòng)使所述加壓件環(huán)繞著它扭轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于，所述加壓件的內(nèi)側(cè)底部具有一預(yù)定形狀的突起，而所述突起與所述支承件的下端配合固定。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，用所述加壓件對(duì)紙漿層進(jìn)行的所述加壓是這樣進(jìn)行的，即所述紙漿層的一預(yù)定部分在比其它部分低的壓力下被加壓。
6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，在所述紙漿層的所述預(yù)定部分設(shè)置一保護(hù)件，以避免所述加壓件對(duì)所述預(yù)定部分施加的壓力。
7.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述加壓件具有透氣性。
8.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，將所述加壓件插入所述型腔，同時(shí)將側(cè)壁上具有大量小孔的支承件插入所述加壓件里，并將所述加壓流體輸入所述支承件內(nèi)側(cè)，并通過(guò)所述小孔提供給所述加壓件內(nèi)側(cè)。
9.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述加壓件通過(guò)折疊被縮小。
10.如權(quán)利要求9所述的工藝，其特征在于，所述加壓件被打褶，并沿著它插入所述型腔的方向有許多折疊。
11.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述加壓件通過(guò)抽吸被縮小。
12.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述模具具有一連接所述型腔和外界、并通過(guò)它注入紙漿的紙漿流道，將具有預(yù)定長(zhǎng)度、且其中已放入所述加壓件的一圓柱件插入所述紙漿流道，然后將在所述圓柱件里的所述加壓件插入所述型腔。
13.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述模具具有一連接所述型腔和外界、并通過(guò)它注入紙漿的紙漿流道，將具有預(yù)定長(zhǎng)度的一圓柱件插入所述紙漿流道，然后將已縮小的所述加壓件通過(guò)所述圓柱件插入所述型腔，或在所述具有預(yù)定長(zhǎng)度的圓柱件插入所述紙漿流道的同時(shí)，將已被縮小的所述加壓件通過(guò)所述圓柱件插入所述型腔。
全文摘要
一種制造紙漿模制品的工藝,它包括將一中空的、可膨脹的、但已縮小的、從而具有較小橫截面的加壓件(81)插入模具(1)的型腔(4)里,其中已形成有紙漿層(7),并將加壓流體輸入插入的加壓件內(nèi),使加壓件(81)膨脹,從而將紙漿層(7)壓在型腔(4)的內(nèi)壁上。
文檔編號(hào)D21J3/10GK1263968SQ00102330
公開日2000年8月23日 申請(qǐng)日期2000年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月18日
發(fā)明者野野村著, 佐藤篤, 津浦德雄, 山田泰司, 小林洋昭, 小田嶋信吾, 惣野時(shí)人 申請(qǐng)人:花王株式會(huì)社