用原料製造纖維產品的方法和機器及新型纖維產品的製作方法

2023-07-01 12:46:01

專利名稱：用原料製造纖維產品的方法和機器及新型纖維產品的製作方法
技術領域：
本發明涉及用原料生產纖維產品，特別涉及三維物品，例如雞蛋盒，以 及其它包裝產品，但也涉及其它物品，諸如裝飲料的喝水杯或者盤子，例如 食物盤。
背景技術：
纖維產品，例如雞蛋盒可以用原料在一道工序中製成，在該工序中產生 纖維層並成型為所希望的外形，然後這樣成型的纖維產品被脫水並可能進行 某種形式的後續處理操作。
專利號為6103179的美國專利披露了一種用於生產纖維產品的方法，該 方法是第一陽模插入裝有原料的模製槽中。利用真空，成型用於纖維產品的 預定厚度的纖維層。然後第一陽模從模製槽中移開。循環連續的運動與陰模 一起完成，在該陰模中，在第一壓制階段，陰模受壓與陽模相對以便第一次 擠出原料中的水發生在纖維產品被傳送入移動到第二位置的陰模後。纖維產 品然後經受第二次擠壓，之後利用微波或者IR射線進行纖維產品最後的幹 燥。
專利號為6451235的美國專利^C露了 一種用纖維漿料成形三維纖維束的 方法。在這種方法中，使用了溼法成型臺，該溼法成型臺包括一個基本上剛 性可移動的帶有三維第一成型面的溼成型模具和一個基本上剛性固定的帶 有第二成型面的溼成型模具。穩紙框(deckle)包括一個基本上剛性不可滲透的 框架，該框架圍繞穩紙框的包括一個包含稜柱形體積的內部空間，以便可移 動溼成型模具能夠橫斷穩紙框內部空間的稜柱形體積的軸長，該稜柱形體積 包括圍繞第一模具周向表面的截面輪廓。在穩紙框內部空間中，第二成型表 面的預定區域之上有一個漿料空間。也有用於向漿料空間增加纖維漿料的填 充裝置和用於沿著稜柱體積的軸長推動可移動溼成型模具的推壓裝置。此方 法包括加入預定量的纖維漿料到漿料空間中並以預先選定的比例壓縮裝在 漿料空間中的纖維漿料。然後預先成型的纖維束從穩紙框內部空間中移出並
移動到纖維束修整臺。在纖維束修整臺，潮溼的預先成型的纖維束進一步緊 密結合併在加熱的成型模具之間在增壓條件下乾燥以便生產出精整的纖維 束。經過修整臺的處理之後，由墊板運載修整的纖維束到後處理臺。後處理 被認為包括諸如連接到外層的操作。
專利號為6582562的美國專利披露了一種通過可配合的第一和第二多孔 模具用漿料生產模壓部件的方法。在這種方法中，第一模具移動到漿料中而 真空提供到第 一模具以？ 1起漿料在第 一模具上成型所希望的厚度。第二模具 由熱空氣源的熱空氣加熱而第一和第二模具配合而真空在第一和第二模具 配合過程中提供到第一和第二模具。這之後，模壓部件從第一模具彈出並且 該模壓部件隨著第二模具運動。第二模具移動而位於第二模具上的真空被釋 放以便允許模壓部件與第二模具分開。這可以與傳送帶連接而完成。已說明 300。F的乾燥溫度可以使用(相當於大約149°C)。
專利號為6136150的美國專利披露了 一種實現模製槽中的原料流動的方 法和裝置。該專利說明了模製槽被用於生產例如雞蛋盒或者其它包裝產品等 纖維產品。在這個專利中，提出了原料在模製槽中的流動被抽入模製槽底部 並允許向上流過該模製槽的邊緣。這導致了向上的流動並且該流動對於該方 法中使用的在陽模上成型均勻厚度的纖維層應該很重要。
在生產諸如雞蛋盒和喝水杯等纖維產品的過程中，希望最終產品的形狀 可以由可靠的方法控制。在許多應用中，也希望最終產品具有基本相等強度 性能使得最終產品在一個方向不比另一個方向容易彎曲。如果用熱對纖維產 品脫水，也希望熱量不燒壞纖維產品的表面。也希望水蒸汽可以高效地排空。
本發明的 一個目的是提供一種用原料生產纖維產品的改進的方法和改 進的機器。在本發明的優選實施例中，該方法以實現最終產品形狀改進的控 制的方式和這樣設計的機器完成。在本發明的有利實施例中，最終產品也可 以獲得基本相等的強度性能。本發明的其它目的包括高效脫水和避免燒壞最 終產品的表面。

發明內容
本發明涉及用原料生產纖維產品的方法。本發明的方法包括提供可透過 空氣和水的第一工具並提供第二工具。該第二工具被加熱到至少220。C的表 面溫度。設置一模製槽並且將原料送入模製槽。第一工具浸入模製槽中的原 200580047318.4
說明書第2/6頁
例如，因為用於乾燥部的堅固支撐梁，因此所有的乾燥織物必定具 有接縫。織物的安裝包括將織物本體拉到機器上以及接合織物端部以形 成無終端環帶。任何可用織物的接縫區域在使用時必須表現為非常接近 於織物本體，以防止接縫區域對所製成的紙產品造成周期性的印痕。
織物可完全由螺旋線圏來製成(稱為"螺旋連結織物")，如Gauthier 的美國專利4567077所教示，其內容在此通過參引結合進本文。在此種 織物內，螺旋線圏通過至少一個連接銷、銷軸或類似裝置互相連接。因 此，理論上，接縫可設在織物本體上的可拆下連接銷的任何位置處。螺 旋連結織物提供很多勝於傳統織物的優點。例如，螺旋連結織物的接縫 與織物本體在幾何形狀上相似，因此使紙張出現印痕的可能性小。此外， 螺旋連結織物可承受展平作用，因此使其對於否則將自其穿過的流體 (尤其是空氣)具有恆定的滲透性。由於這些有利的特徵，螺旋連結織物 用於造紙機中，特別是用於乾燥紙張，其中水蒸氣通過螺旋連結織物而 被去除。螺旋連結織物還具有其它的工業應用，其中它們可用作工業用 輸送帶，並可依據應用而塗覆或另外浸漬有樹脂。
不幸地，螺旋連結織物的製造是勞力密集並且成本高昂的。例如， 螺旋連結織物是由很多必須進行盤巻並組裝的小螺旋元件構成。盤巻、 互相交叉和互相連接螺旋線團的多個製造步驟使得工藝成本較高。另 外，因為需將銷、銷軸或類似物插穿過由互相交叉的螺旋線圏所形成的 小通道，所以互相連接螺旋線圏也較困難。因為螺旋線圏的寬度小，因 而當織物形成5至33英尺以上的寬度及40至400英尺以上的長度時， 需用大量的銷軸，製造此種織物相當費時。進一步地，大量的銷軸幾乎 遍布織物，這導致織物在操作時形成斜向的硬挺現象。
此外，通常將紗線或類似物形式的"填料"塞入各螺旋線圏的內部 空間以減低織物的滲透性。當前，填料是一次一部分地壓入或填入各螺 旋線圏的內部空間中的。可以理解，因為填料必須具有足夠的硬度和剛 性才便於插入小的線圏開孔內並穿過織物的整個寬度，此種填充方法限 制了可用作填料的材料。進一步地，因為是將填料壓入織物內，因而塞 入填料的過程緩慢且耗費勞力。
本發明通過提供一種具有寬螺旋線圏的螺旋連結織物而克服了上述 這些缺點。
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源，連接到第一工具。熱源，即，加熱裝置，設置為加熱第二工具並能夠加
熱第二工具的表面到至少220。C的溫度，以便當溼纖維產品夾在第一和第二
工具之間時蒸發溼纖維產品中的水分。該機器進一步包括微波加熱器，用於 從前面已經在第一和第二工具之間脫水的纖維產品中另外去除水分。還有用 於從第二工具到微波加熱器傳送纖維產品的裝置。
優選地，機器箱設置為將原料通過管道提供給模製槽。也可以有選擇地 使用旁路管道，從而來自機器箱的原料可以直接傳送到模製槽或者抽吸成環
流(looped flow)。
在有利的實施例中，蒸汽浴可以布置在微波加熱器之前，以便將要通過 微波加熱器的纖維產品可以在被微波加熱器處理前進行蒸汽浴。
第一工具優選地包括已經燒結到一起以形成多孔主體的顆粒。在優選實 施例中，第二工具也包括已經燒結到一起以形成多孔主體的顆粒。當然，應 該理解除了燒結工具之外的其它工具也可以考慮。
在有利的實施例中，第一和第二工具設置在可以在不同角位之間旋轉的 支架上。
除了第一和第二工具之外，其它工具可以設置在從第一和第二工具對到 微波加熱器的路徑中，附加工具形成協作工具對，在此纖維產品進行附加的 脫水，附加工具進一步布置成向^f敬波加熱器傳送纖維產品。


圖1是本發明方法中使用的機器布置的簡圖表示。
圖2a-2h顯示了成型工具浸入槽中裝的原料中的順序。
圖3顯示了成型工具浸入原料中的更大的詳圖。
圖4顯示了圖3的成型工具，其中纖維產品成型在工具上。
圖5顯示了第一工具與第二工具配合以及纖維產品怎樣夾在兩個工具中
圖6以透視圖顯示了一組工具支架設置成一個序列。
圖7顯示了與圖6—樣的一組工具支架，但是是從上面看。
圖8顯示了圖6和圖7中顯示的工具支架的側-現圖。
圖9顯示了已經乾燥的纖維產品是怎樣傳送到輸送帶的。
圖IO顯示了圖1中顯示的機器的一部分。
圖11顯示了本發明中使用的工具對的分解圖。 圖12顯示了圖11中顯示的工具對的截面。
圖13顯示了圖12中顯示的工具的孩O見結構的更多細節。 圖14以透視圖顯示了配備多個工具的工具支架。
圖15A - C顯示了和現有技術相比較的根據本發明製造的模壓產品的性質。
圖16詳細顯示了本發明方法中使用的工具的 一 個有利實施例。
具體實施例方式
現在參照圖1。在圖1中，顯示了用於生產纖維產品的機器。在圖1的 左側，原料準備部分指示漿料包20可以被分解和溶於碎漿機22中的原料內 而隨後傳送到機器箱(machinevat)7。在機器箱7中，原料可以通過攪拌裝置 21保持運動以避免絮凝。原料可以從機器箱7通過管道8送入根據本發明的 過程中使用的槽6。在本發明的優選實施例中，在實際成型工序中沒有原料 被送入模製槽6中。這可以例如通過在實際成型工序中使原料從機器箱7繞 過模製槽6而實現。在成型工序之後，機器箱7中的原料可以再次被送入模 制槽6中。成型工序適宜持續l-2秒。當沒有漿料送到模製槽6時，模製 槽6中的漿料19可以處於靜止狀態。這就使得成型的纖維產品在所有方向 獲得更一致的性能，因為纖維的取向將更隨機。為了避免在通向模製槽6的 管道中絮凝，原料可以在成型過程中通過一個旁路管道9送入以便原料保持 運動。在纖維產品在工具1上成型後，纖維產品在相對的工具對之間;故脫水 並接著送到微波加熱裝置17進行最後乾燥，上述工具浸入保持在槽6中的 原料內。傳送帶15可以用於傳送纖維產品IO到微波加熱器17。在生產線的 末端，可以有一收集單元23,該單元用於將最終產品10放入架子24中，收 集單元23可以有一吸引裝置(未顯示)以便能夠拾取已乾燥的產品10。
現在將參考圖2a-2h和圖3-5解釋這個過程的功用。在圖2a中，第 一工具1設置在支架14上，該支架可以在軸或銷14上旋轉。在圖2b中， 支架13被樞轉或旋轉到第一工具1與裝在槽6中的原料19面對的位置。第 一工具1設置在支架13上，使之可以被降低到原料19中。這可以通過用於 降低和提升與支架13有關的第一工具1的特殊裝置實現。這樣的裝置可以 包括可伸縮的液壓操作臂18,該操作臂在例如圖2c中示意性地表示。第一
工具1現在降低到原料19中，直到它到達圖2d所示的位置。這個位置在圖
3中更詳細地顯示。如可以在圖3中看出，第一工具1有一個與將要成型的 纖維產品的形狀相對應的輪廓表面25。第一工具1可以透過空氣和水。其也 與一負壓源連接，即，能夠施加吸力通過第一工具1的吸引裝置2,因此水 和纖維被吸入第一工具1。水將穿過第一工具1並可以通過一個回流管(未顯 示)被送回原料19中。然而，纖維將停留在第一工具1的輪廓表面25並形 成如圖4中表示的初級纖維產品10。這樣，第一工具1作為用於初始成型纖 維產品的成型工具。使用的原料優選基於化學熱機械漿料(CTMP),但也可 以是其它可構想到CTMP的漿料。CTMP在這個背景下是一種優選的漿料， 因為它是基於CTMP的相對容易脫水的原料。原料的濃度可以是以重量計 0.5%或者以重量計大約0.5%。然而其它濃度值也可以被構想到。
初始成型工藝可能花費l-2秒。當初始成型工藝完成時，第一工具l(成 型工具)被從如圖2e所表示的原料19中升起。成型的纖維產品10此刻的幹 固體物質含量大約為20 %但是幹固體物質含量也可以稍微低點或者稍微高 點，實際上在一個範圍內，例如18-22%。如圖2f-2h所示，然後支架13 可以旋轉而第一工具1再次被臂18移動離開支架13的主體。在圖2f-2h 中，第一工具1水平移動到圖中右側。然而，應該理解其它方向和移動的類 型也是可能的。第一工具移動是為了與如圖2h和圖5中更詳細的象徵性表 示的第二工具3配合。在這個移動過程中，吸引裝置2持續活動因此初級纖 維產品IO被第一工具1緊緊夾持住。第二工具3的輪廓表面26與第一工具 1的輪廓表面25匹配。當第一工具1遇到第二工具3時，成型的纖維產品 10保持在工具1、 3之間。在圖中，第一工具1顯示為陽模(maletool)而第二 工具3顯示為陰模(femaletoo1)。這被認為是最合適的解決方法，因為它使得 成型過程更容易，但是第一工具1也可以是陰模。加熱裝置5設置為用來加 熱第二工具3，因此第二工具3的輪廓表面26溫度優選達到至少220°C。大 大高於220。C的溫度也可以使用。第二工具3實際的表面溫度區間可以是 220°C - 400°C。儘管第二工具3的表面溫度應該優選至少220。C以便實現有 效脫水，應當理解可以想到低於220°C的溫度。例如，溫度可以低到200°C 。 因此，溫度區間可以是200。C-400°C。在優選實施例中，第二工具3也是一 個可滲透的工具，而吸引裝置4也可以與第二工具3連接以便當第二工具3 與第一工具1相匹配時通過第二工具3施加吸力。由於第二工具3的高的溫度，纖維產品10中的水蒸發。因為至少第一工具1是可滲透的，蒸汽可以 從第一工具l排出。如果第一工具的吸引裝置2起作用，這將有利於蒸汽的
排出。如果第二工具3也是可滲透的，蒸汽也可以通過第二工具3排出，而 且如果第二工具的吸引裝置4起作用，這個過程將更高效。纖維產品10在 蒸發過程中保持在工具1, 3之間。當水在這樣的高溫下蒸發時，蒸發過程 將是很激烈和突然的。根據一個流傳廣泛的理論，纖維產品將經受所謂的"沖 擊乾燥(impulse drying)"過程。這意味著蒸發後離開纖維產品的水分將迫使纖 維之間沒有蒸發的剩餘水分脫出。這導致非常高效的脫水。本發明沒有被任 何特定的理論所束縛在這樣的環境下確切發生了什麼。然而，實際經驗表明 表面220。C的溫度導致很高效的脫水。觀察到的是50%和更大的乾燥度已經 可以在工具l、 3之間的第一脫水工序中獲得。在工具l、 3之間的壓區(nip) 中的時間應該優選為非常短而不多於1秒的時間為合適時間。在一些情況下， 少於1秒的時間也是合適的。工具1、 3之間的壓區中的壓力應該優選為不 高於lMPa。優選地，機械壓力不應該高於卯OKPa。例如，機械壓力可以在 10-900MPa的範圍內。在一些情況下，壓力可以實際為零。
現在參考圖6。在圖6中，可以看出數個工具支架13是怎麼設置成一排 的。如作為例子的圖8中所表示的，每一個工具支架13是可樞轉的並為了 這個目的有一個軸14。軸14可以與工具支架一起旋轉或者工具支架13可以 支承在軸14上。在每一個工具支架13上有附加工具11、 12,例如陽模11 和陰衝莫12。每一個工具11、 12可以與至少一個在鄰近的工具支架13上的其 它工具一起形成壓區。每一個工具11、 12可以是可滲透的並與吸引裝置連 接，正如第一工具1和第二工具3—樣。工具ll、 12可以設置在一個或者 數個可伸縮臂18上或一些其它致動器上來移動工具11、 12遠離或者朝向它 們各自的支架13。這樣， 一個支架13上的工具11可以水平向相鄰支架13 上的工具12移動以便為保持在工具11、 12之間的纖維產品脫水。工具ll、 12和它們的工具支架13也作為傳送裝置將纖維產品IO傳向微波加熱器17。 這個功能以下面的方式執行。纖維產品10利用通過可滲透工具1、 3、 11、 12吸引而保持在陽模1、 11或者陰模3、 12上。作為一個例子，現在涉及纖 維產品IO初始保持在陽模1、 ll上的情況。臂18(或者臂組18)向陰模3、 12移動陽模1、 11。纖維產品10脫水。通過陽模l、 11的吸引得以釋放而 纖維產品10此時將被通過陰模3、 12的吸力所保持。陽模l、 11回到其初
始位置。陰模3、 12的工具支架13此時將旋轉180。因此纖維產品將面對新 的陽模12。此時可以理解這個過程可以以這樣的方式重複纖維產品10被 傳送到下一個陽模並進一步朝向微波乾燥器傳送。工具11、 12和它們的支 架13因此設置為向微波加熱器傳送纖維產品10。為了另外說明附加工具11、 12的配置，還參考圖7。
如可以在圖14中最清楚的看到，每一個工具支架13可以有多個工具12 設置為互相緊挨著以便多個纖維產品IO可以同時生產和精加工。應該理解 每一個附加工具對11、 12可以和第一工具l(成型工具)和第二工具3以同樣 的方式起作用，而進一步的脫水可以在形成於附加工具對11、 12之間的壓 區中發生。附加工具對ll、 12這時既可用於脫水也可用於傳送纖維產品10。 在本發明的有利實施例中，第一工具1和第二工具3之間的壓力可以保持相 對低同時在隨後的工具對11、 12之間使用更高的壓力和更低的溫度。例如， 高達lMPa的較高壓力可以在上一個工具對11、 12之間的加壓壓區中使用。 應該理解，通常，附加脫水發生在附加工具11、 12之間的加壓壓區中。當 使用了多於兩個壓區時，壓區中的壓力可以從壓區到壓區增加，因此在第一 個壓區中使用了最低的壓力，在隨後的壓區中使用了更高的壓力並且在最後 的壓區中使用了最高的壓力。壓力可因此從壓區到壓區逐步地增加。
參考圖9a-9h，傳送帶15可以設置在工具路徑末端。圖9a顯示了最後 一個工具支架13是如何在水平位置的。應該理解，纖維產品10由吸力保持 到陽模11上。工具支架13設置在傳送帶15之上。在圖9b中，工具支架13 旋轉因此工具11此時面對傳送帶15。工具11如圖9c所示向下移動，而吸 力不起作用引起纖維產品落在傳送帶15上。可能地，空氣也可以吹透工具 11以有助於纖維產品10離開工具11。然後纖維產品將被輸送向微波加熱器， 同時工具11回到其如圖9e-9h所示的初始位置。
在圖10中，可以看出微波加熱器17如何在前方具有用於在纖維產品10 上吹蒸汽的蒸汽浴16。這樣做的目的是在纖維產品10中達到一個更平均的 溼度分配。應該理解，蒸汽的使用是本發明的一個可選擇的特徵，也可以設 想本發明的實施例沒有使用蒸汽。優選地，纖維產品在到達微波加熱器17 前被脫水到幹固體物質含量至少70%。然而，應當理解，纖維產品也可以以 幹固體物質含量低於70%到達微波加熱器。
現在將參照圖11-13下更加詳細地解釋根據本發明可能實施例的工具1、 3、 11、 12的設計。圖11是第一工具1和第二工具3的分解圖。如圖11 所示，加熱器5可以設置為接近第二工具3，儘可能直接與第二工具3連接 或者與第二工具3有一定距離。如可以在圖12中看出，工具l、 3都設置有 水和空氣可以通過的通道27。如圖12中所示，工具l、 3可以包括不同的層 28、 29、 30。這些層是具有不同滲透性的工具結構的一部分。內層28形成 具有較高程度滲透性的底部結構。中間層29具有相對較低的滲透性而薄的 表面層30有更低的滲透性。工具可以有利地用燒結到一起的小金屬球體制 成以形成不同的層。如圖13所示，表面層30可由小球體31形成而中間層 29可以由稍微大的金屬球體32形成。底部結構28是由最大的球體33形成。 最小的顆粒31的直徑可以在0.01mm-0.18mm的範圍內，而中間層29中的 顆粒32的直徑可以在0.18mm - 0.25mm的範圍內。底部層中的較大顆粒或 者球體33的直徑可以在0.71mm-lmm之間。顆粒31、 32、 33可以是以金 屬粉末形式出售的顆粒類型，可以從瑞典CALLO AB, Poppelgatan1557139 Nassjo獲得。CALLOAB銷售一種叫Callo25的金屬粉末，這是一種顆粒直 徑為0.09 _ 0.18mm的球形金屬粉末。化學組成為89%的銅和11 %的鋅。合 適的顆鬥立也可以由英4各蘭Lancashire OL12 9DT， Rochdale, Buckley Road的 Makin金屬粉末有限公司獲得。
工具1的孔隙度大約是40%。 40%的孔隙度值可以應用於所有層。本發 明的實施例也可以設想為工具的不同層有不同的孔隙度。
較小球體31形成一個細微的表面層，該表面層有助於給纖維產品提供 光滑的表面同時內部層28、 29改善滲透性。穿過燒結結構的管道27可以具 有到達工具表面改善滲透性的尖頭。
現在參考圖16。在圖16的實施例中，第一工具1的表面25的一部分 34已被覆蓋或塗覆以便不可滲透或者基本不可滲透。在不可滲透點34上， 將不形成纖維層。因此，纖維產品將具有形狀與不可滲透點34相對應的孔。 不可滲透點34可以通過例如油漆表面25的一部分或者用一張不可滲透材料 覆蓋表面25的一部分獲得。應當理解，這個特徵(不可滲透點)完全是可選擇 的，而且本發明可以在沒有這個可選擇的特徵下實施。就方法而言，應當理 解，可以理解本發明包括(選擇性的)使用帶有不可滲透點34的工具的步驟。 可以獨立於工具、機器或者方法是怎樣設計或者完成的而採用如上使用了帶 有不可滲透點的工具的觀點。
由燒結金屬顆粒31、 32、 33提供的多孔結構具有水和蒸汽可以容易地 經過工具1、 3、 11、 12排出的優勢。這降低了蒸發過程中分層的危險。這
高溫使得高效脫水的優勢得以實現。在微波加熱器(當纖維產品潮溼時) 之前以相對高的壓力加壓具有能夠在微波乾燥之前就獲得良好的表面性能 的優勢。因此，在微波乾燥後不一定必須擠壓纖維產品，該擠壓可能對纖維 產品有害。微波加熱工序具有改善的衛生條件的優勢。高溫的使用也使得纖 維產品的表面變得更緊密而在彎曲剛度方面具有優勢。
應當理解，在特定實施例中，可去掉微波加熱或者用一些其它加熱方法 代替;徵波加熱，例如IR加熱。
應當理解，在成型過程中停止原料向模具6的進給可以與該過程是以何 其它方式完成的無關。
本發明也涉及一種可以通過上述方法獲得的纖維產品。在圖15A-15C 中，顯示了按照本發明製造的模壓產品的性能。圖15A顯示，質量方面(在 許多使用模壓纖維漿產品的領域，例如包裝工業中很重要)可以得到明顯地 改善，因為本發明與現有技術的產品有關，例如通過熱成型或者傳統漿料成 型製造的產品。據認為，根據本發明的產品質量高的一個原因是可以獲得在 600-900kg/m3範圍內的高密度，而不會在纖維網絡中引起任何薄弱環節。 根據傳統現有技術方法，將很少達到大於500的密度，也至少在質量方面不 能低於所希望的水平。如圖15C中可以看出，熱成型漿料產品可以獲得高於 500kg/m3的水平。然而當4吏用包括在加壓後加熱的熱成型時，纖維網絡將部 分分裂並將顯著降低一些方面的質量，例如抗拉指數。特別是拐彎處和主體 其它表現出尖銳彎曲/曲線的區域將在擠壓後受到這些熱量負面影響，而根據 本發明，拐彎和有尖銳半徑的區域也顯示出和主體的基本平面區域基本上同 類的連續、同質的網狀結構，該結構又為產品基本上所有部分提供了同樣良 好的質量。在有利實施例中，本產品的纖維網具有均勻的厚度或者基本均勻 的厚度。然而，應當理解，通過所描述的方法得到的纖維產品可能、至少在 特定情況下具有低於600 kg/m3或者高於900 kg/m3的密度。
根據本發明的另外一個主要優勢是可以製造出主體兩側上非常光滑的 表面。根據本發明生產出的產品可以容易地獲得在約750- 1000ml/min範圍 內的粗糙度。(IS08729-2, Bendtsen),然而傳統模壓漿料產品至少在一側
通常的粗糙度大大超過1500ml/min。可能提到過，傳統產品通常表現出更高 的粗糙度的 一個原因是多數傳統技術不使用金屬線網形成表面。
根據本發明的另外一個優勢是產品將獲得高的抗拉指數，通常在65-100kNm/kg的範圍內，與傳統模壓漿料產品相比，該抗拉指數真正是一個顯 著優勢。(參見圖15B)而且也獲得良好的破損指數。另一個優勢是表面層的 結合強度將一定程度上高於在形成主體的網的中心部分附近的中間層的結 合強度，因為本發明的方法將在表面層中的纖維之間獲得更高的結合量。因 此，獲得了和I形梁相似的功能，即，剛度和抗彎強度得到改善。
最後，根據本發明的產品的一個方面當然的優勢是該產品可以通過不 需要任何後續擠壓獲得，否則該過程將增加生產成本並如上所述對至少一些 或者一個方面的質量也產生負面影響。在圖15B中，顯示了由於所有上述優 點，根據本發明生產的產品的抗拉指數的值可以更高而和主體的形狀無關； 而根據傳統方法，產品將表現出抗拉指數隨著主體形狀複雜度增加而降低。 在表15C中，和本發明對照，表示了一些根據經驗發現的兩種現有技術方法 的平均值，即，傳統漿料模壓和熱成型。從這個表中明顯看出，根據本發明 的產品與現有技術的產品相比在有關質量方面有多個優勢。
權利要求
1.一種用原料生產纖維產品的方法，該方法包括步驟a)提供可透過空氣和水的第一工具(1)，b)提供第二工具(3)並加熱第二工具(3)到至少220℃的溫度，c)提供模製槽(6)並將原料送入模製槽(6)，d)將第一工具(1)浸入槽(6)中的原料中，e)通過第一工具(1)施加吸力，在第一工具(1)上成型初級纖維產品(10)，f)將第一工具(1)從原料中移出，g)將第一工具(1)抵靠在第二工具(3)上，使得形成的纖維產品(10)夾在第一和第二工具(1、3)之間並被第二工具(3)加熱，以便成型的纖維產品(10)中的至少一部分水分被蒸發，以及h)對成型的纖維產品(10)脫水直到其已經達到幹固體物質含量至少70％，之後纖維產品(10)通過微波進行乾燥。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在第一工具(l)和第二工 具(3)之間進行的加熱和蒸發工序持續不超過1秒。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在成型工序過程中，原料 不送入模製槽(6)中。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，在成型工序過程中，來自 機器箱(7)的原料繞過模製槽(6)，並且在成型工序之後，來自機器箱(7)的原 料被送入模製槽(6)中。
5. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，成型工序持續1-2秒。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，纖維產品(10)在相對的工 具之間的多道脫水工序中脫水，接著在其被微波乾燥前經過蒸汽。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，原料的幹固體物質含量以 重量計為0.4-0.7%,並優選以重量計為0.5%。
8. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在成型工序過程中，纖維 產品(10)脫水到幹固體物質含量以重量計為18-22%,優選以重量計為20 %。
9. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，以產生不超過lMPa並優 選不超過卯OKPa的過壓的力，將第 一工具(1 )和第二工具(3)彼此壓靠。
10. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，壓力在10-900KPa的範圍內。
11. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，原料由化學熱機械漿料 (CTMP)製成。
12. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，吸力也在纖維產品(IO) 夾在第 一工具(l)和加熱後的第二工具(3)之間時施加到第 一工具(l)上。
13. 根據權利要求12所述的方法，其特徵在於，第二工具(3)也可以透 過空氣和水，並且當纖維產品(IO)夾在工具(I、 3)之間時吸力也施加到第二 工具(3)上，以便蒸汽和水可以通過第一工具(1)和第二工具(3)排出。
14. 一種用原料製造纖維產品(10)的機器，該機器包括a) 用於容納原料的模製槽(6),b) 可透過空氣和水的第一工具(l),c) 可透過空氣和水的第二工具(3)，d) 連接到第一工具(l)的裝置，用於降低第一工具(1)到模製槽(6)中和將 第一工具(1)從模製槽(6)中提升以及將第一工具(1)與第二工具(3)抵靠，e) 連接到第一工具(1)的負壓源(2),f) 熱源(5)，設置為用來加熱第二工具(3)並能夠加熱第二工具。)的表面 到至少22(TC的溫度，以便當溼纖維產品(10)夾在第一和第二工具(1、 3)之間 時蒸發溼纖維產品(10)中的水分，g) 微波加熱器(17),用於另外從已經預先在第一工具(1)和第二工具(3) 之間脫水的纖維產品(10)中去除水分，以及h) 用於將纖維產品(10)從第二工具(3)轉移到微波加熱器(17)的裝置。
15. 根據權利要求14所述的機器，其特徵在於，機器箱(7)設置為通過 管道(8)向模製槽(6)提供原料，而也有一可以選擇性使用的旁路管道(9),使 得來自機器箱(7)的原料可以直接傳送到模製槽(6)或者抽吸成環流。
16. 根據權利要求14所述的機器，其特徵在於，蒸汽浴(16)布置在微波 加熱器(17)之前，使得將要穿過微波加熱器(17)的纖維產品(10)可以在被微波 加熱器(17)處理前進行蒸汽浴。
17. 根據權利要求14所述的機器，其特徵在於，第一工具(l)包括已經 燒結到一起以形成多孔主體的顆粒。
18. 根據權利要求17所述的機器，其特徵在於，第二工具(3)也包括已 經燒結到 一起以形成多孔主體的顆粒。
19. 根據權利要求14-18中任一項所述的機器，其特徵在於，第一和第 二工具(l、 3)設置在可以在不同角位之間旋轉的支架上。
20. 根據權利要求14-19中任一項所述的機器，其特徵在於，除了第一 和第二工具(l、 3)之外，附加工具設置在從第一和第二工具對到微波加熱器 (17)的路徑中，附加工具形成協作工具對，在此纖維產品進行附加的脫水， 並且附加工具進一步布置為向微波加熱器(17)傳送纖維產品(10)。
21. 成型主體，主要包括纖維，所述纖維形成連續和形狀穩定的網，優 選形成三維主體，其中克重在150-600 g/n^的範圍內，並且其中纖維的取^ 向是隨機的，從而獲得在網平面內與方向無關的基本上相同強度性能，其特 徵在於，密度在600 _ 900kg/m3的範圍內，優選至少700。
22. 根據權利要求21所述的成型主體，其特徵在於，拐彎和/或有尖銳 半徑的區域也顯示出和主體的基本平面表面基本上同類的連續、同質的網狀 結構。
23. 根據權利要求21 -22中任一項所述的成型主體，其特徵在於，根據 bendtsen IS08791 - 2 ，主體兩側表面的基本部分的粗糙度在750 -3000ml/min的範圍內，並優選為至少一側750 - 2000ml/min,更優選為750 - 1500ml/min。
24. 根據權利要求21 -23中任一項所述的成型主體，其特徵在於，抗拉 指數在50- 100 kNm/kg的範圍內，更優選的是65 - 100 kNm/kg，再優選的 是80 - 100 kNm/kg，最優選的是90 - 100 kNm/kg。
25. 根據權利要求21-24中任一項所述的成型主體，其特徵在於，破損 指數在5-15 Nm2/kg的範圍內，更優選的是8-15 Nm2/kg。
26. 根據權利要求21-25中任一項所述的成型主體，其特徵在於，主體 表面層的結合強度高於形成主體的網的中心部分附近的中間層的結合強度 為5-50%的範圍，優選為7-30%的範圍。
27. 根據權利要求21-26中任一項所述的成型主體，其特徵在於，包括 主體的拐彎/尖銳彎曲部分的網的空氣阻力通過gurley測定在60 - 200 sek的 範圍內，優選為至少70，更優選為至少80。
28. 根據權利要求21 - 27中任一項所述的成型主體，其特徵在於，主體 可以在沒有任何後續擠壓下獲得。
29.根據權利要求21-27中任一項所述的成型主體，其特徵在於，主體 可以在獲得幹固體物質含量至少為70%後、優選在獲得幹固體物質含量為 80%後、更優選在獲得幹固體物質含量為90%後，沒有任何超過1.5MPa的 後續擠壓操作下獲得。
全文摘要
本發明涉及一種製造纖維產品的方法和機器。本發明也涉及由本發明的方法產生的成型主體。根據本發明，纖維產品形成在第一工具上。成型的纖維產品然後夾在第一工具和第二工具之間，而第二工具的表面加熱到至少220℃以從纖維產品中蒸發水分。這些工具可透過空氣和水。當纖維產品已經脫水到至少70％的幹固體物質含量時，該纖維產品進行微波加熱。
文檔編號B65D1/00GK101111640SQ200580047277
公開日2008年1月23日 申請日期2005年11月25日 優先權日2004年11月26日
發明者利夫·巴斯克曼, 託比約恩·漢森, 拉斯·格拉夫頓, 比約恩·尼爾森 申請人:Pakit國際貿易股份有限公司