几年来笔者在纸浆模塑模具设计与制造过程中下了一些功夫,取得了一些实践经验,总结出一套理论。最近在中国包装报(5月20日三版)上见到作者螈明写的一篇,《加快纸浆模塑制品发展促进市场繁荣》的文章,发点感触,望同仁评说。
我是一名退休的机械专业高级工程师,退休时恰逢一次性快餐具基材更新换代。当一些企业家们忙于借助“消灭白色污染”的浪潮,利用纸浆模塑这个项目赚钱时,我依靠自己在机械制造技术方面的功底投入了这个行业,开始研究行业技术。纸浆模塑是一项包含造纸、机械和模具的综合性技术,我在短时间内补上了造纸工艺技术这一课,开始了我的纸浆模塑技术的研究之旅,迎着夕阳,走的却是一条朝阳之路。
进入纸浆模塑行业之初,首先发明一种无网模技术,一改过去纸浆模塑必须利用网模成型,带着网模进行定型,最后在制品表面上留有网痕的弊端。可是还没等到这项技术完善,由于纸浆模塑制造快餐具制品成本高,不具备市场竞争优势而走入低谷。从业的企业又都忙于另辟蹊径去赚钱,而我仍抓住纸浆模塑模具这项技术深入研究,从利用纸浆模塑制造快餐具转而制造内工业包装制品。
利用纸浆模塑生产一次性快餐具,制品只有盒、碗和盘子,形状比较简单,而且制品都有一定的通用性。纸浆模塑用在工业内包装和其他方面时,制品比较大,形状复杂,而且一款一式都是“对号入座”,没有通用性,模具设计与制造就必须伴随始终。
为了进行技术交流,促进行业技术进步和发展,下面介绍几种纸浆模塑模具技术。
无网模技术
一种具有过滤性能的铜基球状粉末冶金材料非常适合制造纸浆模型定型模具,对于定型模具材料的要求是必须具有透气透水,耐高温和良好的导热性能,铜基粉末冶金材料完全具备了这种性能。实践证明利用粉末冶金制造的定型模具能生产出尺寸准确、棱角分明,表面光滑无网痕的纸浆模塑制品。
在工业内包装方面,一些细小、精密、数量大的小型物品都是采用一层层叠摞的包装方式,每层间的托盘必须两面光滑,搬运中不产生纸屑。例如大连市的日资万宝至公司生产的微型马达就是采用了这种包装。对于一些形状复杂,模腔狭窄,不易附网的成型模和定型模采用粉末冶金无网模尤为重要。
消失模的应用
纸浆模塑模具一般都是采用铸造成形的,传统的铸造用模型是由木模工利用木材制造,制造周期长、精度低。利用EPS发泡塑料制作的—种被称之为消失模的铸造用模型,浇铸时可以直接将模型埋到型砂中不用分箱,不用取出模型,熔融金属流将EPS发泡塑料气化消失掉,金属流充满消失后形成的模腔,制成铸件。利用EPS发泡塑料制造的消失模可以获得高精度的铸件,铸造模型制造容易,成本低。
制造EPS发泡塑料消失模的方法有两种。一种是利用先进的数控机床进行机械加工制造。首先将铸造模型加工方法编好程序,利用一种特殊的电热刀具在EPS发泡沫塑料上进行机械加工,获得一种基材为EPS发泡塑料的铸造用模型。电热刀具实际上就是—段直径为1.2—1.5mm的电阻丝弯曲成刀具形状,利用调节电压获得最佳加工温度进行切削加工。
第二种制造方法是利用模具过渡材料首先制造—个能制造EPS发泡塑料的模具,这种方法完全用手工来完成。利用石膏制造这种模具最经济、最方便,模具制好后用手将EPS发泡塑料原料装进模腔,然后将其放人具有热蒸汽氛围的箱体中加热发泡成型,冷却后开模取出模型。
两种方法比较起来,当然是数控机床加工的精度高,但是利用石膏手工制造的模型更经济.其精度也足够了。
一种柔性转移模
纸浆模塑制品是在单一的凸或凹的成型模上成形,再由与之对应的转移模合模后在模腔中进行转移。这道工序要求成型模与转移摸形状匹配、尺寸同步精度高。利用柔性材料制造转移模不但制造容易,而且可以避免由于精度问题引起转移时搓伤湿纸坯现象的发生。
当模具是具有成排成行有规则的形腔时,两种模具由于工作温差产生的线膨胀变化不同,会影响配合精度,形腔较深,尤其是在回转机上(转移模具运动轨迹呈弧形)采用柔性转移模更为重要。
无压力装置的单一模具的整形机
纸浆模塑制品整形是指经过初烘干(含水量在25-30%)的制品放进整形模腔中进行高温、高压的熨烫而使制品获得准确形状的工艺过程。
传统的整形,制品是在凸凹模合模后的模腔中进行的,同时必须保证压力(5—8kg/cml)、温度(160—180C)和时间,压力一般采用气压或液压缸获得。
一种只有单一模具而且无需压力缸的整形机,制造和使用都很简单,尤其是更具有使用的经济性。
一种结构型模具
目前纸浆模具成型模具都是采用实体材料(铜或铝)进行机械加工或铸造制成的,模具质量大,制造成本高,周期长。而利用钢丝网为原料,通过焊接手段制成一种结构型模具,既轻便又便宜。
结构型模具制造方法是:第一步选择一种合适的网孔和网丝的钢丝网进行退火处理,消除拉丝时的内应力;第二步利用母模将钢丝网压制成形;第三步将两个以上同样的网模点焊成一体,目的在于保证模具有固定的形状和结构,必要时可以在适当位置增加加强筋,其材料仍然使用钢丝网;第四步是在模具工作面上焊接一层抄纸网(网孔为60目),结构型模具制造完成。当然制造过程中一定要注意形腔和结构尺寸留有余量,结构上又要考虑模具安装方式。
工业内包装制品快速打样技术
承做纸浆模塑工业内包装制品,在拿到客户订单之前,客户一般都要求看一下样品,有了样品也好报价,有了样品便于客户试验、试用并提出修改意见。有了样品为下一步设计、制造模具确定工艺数据打下基础;有了样品便于研究工艺配方和制订生产工艺。
按目前技术条件,模具不上成型机是不可能制出样品来的。利用一种新的发明,只要花上几十元线,在一两天时间内不用成型机,完全用于手工就可以制造出各种复杂形状的样品,样品外观可以达到整形标准。这项技术给企业经营创造了方便条件。
最近山东省 一家水果出口公司为了与国际市场接轨,委托纸箱厂生产—种全新的水果箱,外形尺寸为600x400x150mm,比现有纸箱大了许多,胶东半岛生产内包装水果托的有几十家企业,竞争激烈。开发这种全新的水果托,要制造6套模具(每套16件),更换成型机,改造烘干道,总投资需要30多万元。众多厂家正在举棋不定的时候,莱阳市一厂家在短短几天内,利用快速打样技术,拿出新型水果托样品,每种款式都制出三种厚度供用户选用。用户非常满意,达成订货意向,并决定协助解决扩建资金。
纸浆模塑与蜂窝纸板结合技术
文章中建议将蜂窝纸板与纸浆模塑组合应用,作者是想通过组合来发挥二者的长处。能获得实际应用的不是二者的组合,而是二者结十成一体的一种新产品。
一种纸浆模塑与蜂窝纸板结合制成—种新的包装制品已经试验成功。由纸浆模塑生产厂家利用蜂窝纸板为原料,采用一种全新的工艺将二者结合成一体制成一种新产品,克服了各自的不足,具备了两者的技术优势。蜂窝纸扳质轻(容重只有0.035克/cm),耐压强度高,刚性好,适合制造大面积、承重较大的包装制品,缺点是加工手段困难,不易造型,而纸浆模塑制品刚度差,不耐压,但是采用模具成型,可以制成各种复杂形状。这项新产品研制成功,实现了全纸包装,可以完全替代EPS发泡塑料。
(文/刘志忱)
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