製造紙漿模製品的工藝的製作方法
2023-05-10 11:21:41
專利名稱：製造紙漿模製品的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製造紙漿模製品的工藝。特別是，它涉及一種適合於製造中空模製品、且其開口的橫截面小於其本體橫截面的製造紙漿模製品的工藝。
通常，使用一對包括凸模和凹模的組合模的工藝來製造紙漿模製品，其中，紙漿被灌入一對組合模之間，並通過對紙漿脫水而形成淺的碟子、盤子等，或者也可使用一對組合模來模製兩個分離的模具的工藝，通過將兩個分離的模具結合在一起而形成諸如瓶子的中空模製品。
在使用凸模和凹模的工藝裡，不容易製造具有複雜形狀、諸如側凹的容器的模製品。在包括複合分離的模具的工藝裡，形成於表面上的接縫將破壞模製品的強度和外觀，且不容易製造開口處橫截面小於本體橫截面的中空模製品。
此外，紙漿模製品的製造還包括對通過造紙技術形成的含水紙漿層進行脫水的步驟，以改善加工性能和減少乾燥時間。已知的脫水方法包括日本專利申請公開號156600/93介紹的利用彈性件對紙漿層加壓的方法，以及日本專利申請公開號223230/95介紹的利用柔性薄膜對紙漿層加壓的方法。
在這些脫水方法裡，當增加壓力以減少溼的紙漿層的含水量時，造紙網將咬住紙漿層，並在紙漿模製品的表面留下它的痕跡，而這將損壞模製品的外觀。此外，需要大型設備來增加壓力。由於通過機械處理得到的脫水程度是有限的，且需要較長的時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、從而具有預定含水量的紙漿層(下面叫做粗製品)從造紙模上卸下來，再利用加熱模加熱進行乾燥。粗製品的含水量越少，在加熱模裡所需的乾燥時間越短。
然而，在粗製品在一加熱模裡乾燥的同時進行成形的情況下，模具內壁的形狀有時不能精確地成形在粗製品上，因為此時粗製品具有較低的含水量、從而使紙漿纖維不具有足夠的移動性。特別是，它難以製造出類似浮雕的文字、圖象、符號等細線或壓痕。
因此，本發明的一個目的是提供一種製造具有複雜形狀和無接縫的紙漿模製品的工藝。
本發明的另一個目的是提供一種易於製造中空紙漿模製品、且其開口處的橫截面小於其本體橫截面的工藝。
本發明的再一個目的是提供一種製造紙漿模製品的工藝，其中，利用簡單的裝置就能對紙漿層進行高效脫水，且模製品的表面上沒有造紙網的痕跡。
本發明的還有一個目的是提供一種製造紙漿模製品的工藝，其中，含水的粗製品可在改進的效率下進行乾燥，同時模具內壁的形狀可以令人滿意的精度進行傳遞。
上述目的是通過提供一種可製造具有開口的紙漿模製品的工藝完成的，該工藝包括在一模具型腔內壁上形成一紙漿層和乾燥該紙漿層，其中，在紙漿層成形後，將中空的、可膨脹的、但已縮小的、從而具有比對應紙漿模製品開口的紙漿層部分小的橫截面的加壓件插入模具型腔，並將加壓流體輸入插入的加壓件內側，使加壓件膨脹，從而將紙漿層壓在型腔的內壁上。
圖1示意地顯示了按照本發明的第一實施例形成和乾燥紙漿層的步驟，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裡取出粗製品的步驟，以及圖1E顯示了由此形成的紙漿模製品的剖視圖；圖2A是第一實施例中使用的加壓件的側視圖，而圖2B是圖2A中的主要部分的放大的剖視圖；圖3(與圖2A對應)示意地顯示了按照本發明第二實施例的一加壓件的結構；圖4(與圖1B對應)示意地顯示了利用圖3所示的加壓件對紙漿層進行加壓和脫水的步驟；圖5(與圖1B對應)顯示了在本發明的第四實施例中插入一加壓件的步驟；圖6顯示了在本發明的第五實施例中進行脫水的步驟，其中，圖6A顯示了插入一加壓件的步驟，圖6B顯示了進行加壓和脫水的步驟，而圖6C顯示了打開模具並從模具裡取出粗製品的步驟；圖7A是第五實施例中使用的加壓件的側視圖，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施例中進行脫水的步驟，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是進行加壓和脫水的步驟；圖9(與圖8A對應)顯示了在第六和第七實施例中插入圓柱件的另一種方式。
下面將主要通過參考附圖的實施例來介紹按照本發明的製造紙漿模製品的工藝。第一實施例表示了製造中空模製品的工藝，該模製品具有瓶子的形狀，且其開口的直徑小於本體的直徑。在有關構成該工藝的步驟中，圖1顯示了對紙漿層進行成形和脫水的步驟，以準備紙漿粗製品，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裡取出粗製品的步驟。
在第一實施例裡，使兩個用來造紙的分離的模具配合以形成一一具有預定形狀的型腔，並在型腔裡輸入紙漿，從而在型腔壁上形成一紙漿層(未脫水的粗製品)。將一加壓件插入該粗製品裡，並在加壓件內輸入預定的加壓流體，使加壓件膨脹，從而通過作用在型腔壁上的膨脹的加壓件對溼的粗製品加壓和脫水。
在圖1A中，兩分離的模具2和3通過對接形成一具有預定形狀的型腔4的模具1。在這種情形下，一紙漿流道5形成於模具1的上部，它使型腔4與模具1外部連通，而紙漿通過它輸入。組合模2和3具有許多使型腔4和外表面連通的導管6，組合模2和3的內壁覆蓋著具有預定網眼尺寸的網(未畫出)。
紙漿通過紙漿流道5輸入型腔4裡，而型腔4通過導管6從組合模2和3的外側抽吸進行排洩，從而吸取紙漿裡的水分，使網上的紙漿纖維覆蓋在型腔4的內壁上。結果，由紙漿纖維形成的紙漿層7形成在網上。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製品的開口對應的開口7a。開口7a具有圓形橫截面。
在預定量的紙漿輸入型腔4之後，停止輸入，並通過抽吸進行完全脫水。接著，一加壓裝置8通過紙漿流道5插入型腔4，同時抽吸型腔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裡的支承件82。在加壓裝置8插入型腔4之前，加壓件81被扭轉環繞在支承件82上，以便使加壓裝置8的截面輪廓小於開口7a，並將在扭轉狀態下的加壓裝置8插入型腔4裡。
圖2A和2B分別顯示了加壓裝置8的側視圖和它的放大的剖視圖。加壓件81是一可膨脹的中空包，並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是用可膨脹的材料製造的。這裡使用的術語「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、矽橡膠和彈性體製成的。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)、其中沉澱著鋁或矽的塑料薄膜、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可改善對紙漿層7的加壓、脫水和加熱乾燥的效率，這將在下面詳細介紹。按照JISP8117進行測量，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。由於這種程度的空氣滲透性，通過加壓進行脫水和通過氣道進行脫水將處於良好的平衡，以獲得有效的脫水。空氣滲透性的上述特定程度等於按照JISL1096對設定在100ml氣流量進行測量所獲得的數據。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製造的，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製造的，用無彈性而有伸展性的纖維或紙製造的，用打孔的塑料薄膜製造的，以及用多孔塑料薄膜製造的。
在本具體實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製造的。
支承件82是一圓柱形管子，如圖2A和2B所示，其側壁上具有許多小孔83。該管子支承件82具有許多環形的導向惰輪84，它們保持鬆弛的配合，在支承件82和環形導向惰輪84之間具有一定間隙，以便環形導向惰輪84轉動。
如圖2A所示，支承件82具有敞開的下端82′。加壓件81在其底部內側具有預定形狀的突起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，以便在轉動時增加扭矩。支承件82的上端也是開口的。該開口的上端與環形接頭9c的一端連接，而該環形接頭9c通過一滾珠軸承(未畫出)固定在上固定板9a上。接頭9c與一驅動裝置、諸如一電動機(未畫出)連接，使接頭9c可沿本身軸線轉動。接頭9c的另一端通過滾珠軸承(未畫出)與一連接件9d連接，該連接件9d用來輸入下面介紹的加壓流體。這樣，形成一從連接件9d通過接頭9c和支承件82的內側至小孔83的輸入加壓流體的通道。
在環繞著支承件82扭轉的加壓件81裡，接頭9c通過上述驅動裝置轉動。直接連接在接頭9c上的支承件82也隨接頭9c轉動，但通過滾珠軸承與接頭9c連接的連接件9d不轉動。另一方面，由於加壓件81具有夾在上固定板9a和下固定板9b之間的凸緣81′，以及其底部的內側固定在支承件82的下端82′上，因此它隨支承件82轉動而扭轉。由於環形導向惰輪84與支承件82之間存在著配合間隙，因此加壓件81由環形導向惰輪84引導而扭轉。當加壓件81被扭轉時，可自由轉動的環形導向惰輪84不隨支承件82的轉動而轉動。結果，加壓件81非常平穩地從其固定在支承件82上、作為開始點的底部扭轉。大約2至2.5轉的支承件82足以給加壓件提供環繞著支承件82的扭轉，而轉動的次數取決於加壓件81和支承件82的形狀和尺寸。
由於加壓件81環繞著支承件82扭轉，加壓裝置8的截面輪廓可小於開口7a的截面輪廓。較佳的是，通過抽吸抽空加壓件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裡而不與在開口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鬆開和膨脹時與型腔4一樣大或略微大於型腔4，從而加壓件81可以減少的伸展比率對紙漿層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，以便鬆開加壓件81。與此同時，將預定的加壓流體從其儲存源通過連接件9d輸入支承件82內側。加壓流體通過形成在支承件82側壁上的小孔83，在支承件82和環形導向惰輪(未畫出)的間隙，以及在相鄰的環形導向惰輪之間的空隙進入加壓件81的內側。在輸入加壓流體的同時，自外側進行的抽吸使組合模2和3的內側排空，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變成類似於型腔4的樣子。可用來使加壓件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。從操作方便的觀點看，較佳的是使用空氣、熱空氣、蒸汽或過熱的蒸汽。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。
當膨脹的加壓件81對紙漿層7加壓時，紙漿層7將成為型腔4的形狀，且對紙漿層7進行脫水。由於紙漿層7是從內側壓向型腔4的內壁，型腔4的形狀(即使可能非常複雜)也將非常逼真地傳遞給紙漿層7。由於膨脹的加壓件81的形狀如上所述非常類似於型腔4的形狀，因此紙漿層7實際上是在每個部位上受到同一壓力，從而具有具有均勻的壁厚。與傳統的製造中空紙漿模製品的工藝不同，它不需要將兩個分離的部件結合。由此形成的紙漿模製品既沒有接縫，也沒有不均勻的壁厚。這樣，由此形成的紙漿模製品具有增加的強度和改善的外觀。
由於加壓件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較低壓力下，紙漿層7也可以足夠高的效率被脫水。結果，裝置的尺寸可縮小，而造紙網幾乎不在紙漿層7的表面留下痕跡。由於利用加熱的流體作加壓流體輸入加壓件81，因此可同時進行機械脫水和通過熱交換通風脫水，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的含水量減少到預定程度後，從加壓件81裡抽出加壓流體，如圖1D所示。與此同時，轉動接頭9c，從而轉動支承件82，使加壓件81卷繞在支承件82上。由此使加壓件81回復到其原先的扭轉狀態。將帶有扭轉的加壓件81的加壓裝置8從型腔裡取出。由於加壓裝置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，模具1打開，以便取出具有預定含水量的溼的紙漿粗製品7′。
然後，粗製品7′進入加熱和乾燥步驟。加熱和乾燥步驟是通過與圖1所示的準備粗製品相同的步驟進行的，除了形成紙漿層和對紙漿層進行脫水的步驟不進行和使用加熱的組合模之外。即，將通過對接形成與所需的紙漿模製品相同的型腔的兩個分離的模具加熱到預定的溫度，以提供一個加熱的模具。將溼的粗製品放入加熱模具的型腔裡，將類似於上述加壓裝置8的加壓件在相同的扭轉狀態下插入，使加壓件膨脹，從而將粗製品壓在加熱模具的內壁上，對粗製品進行加熱和乾燥，並將由此產生的紙漿模製品從模具裡取出。
當在加熱和乾燥步驟裡使用的加壓件81具有如上面在加壓和脫水步驟裡所述的透氣性時，可實現氣流乾燥，從而有效地改善乾燥效率。特別是，當將諸如熱空氣之類的加熱流體輸入加壓件時，可實現通過熱交換進行的氣流乾燥，從而更有效地改善乾燥效率。
如圖1E所示，由此獲得的紙漿模製品20是一瓶子形狀的圓柱形中空製品，它包括瓶口21、本體22和底部23，而瓶口21的橫截面小於本體22的橫截面。這種紙漿瓶子可用作各種容量的容器。紙漿模製品20在底部23和本體22之間幾乎是一直角，並可具有50mm、較佳的是100mm以上的高度。儘管該容器是如此深，且瓶口21的橫截面是如此小，按照本發明工藝製造的紙漿模製品20不會在瓶口21處受到擦刮，且在其本體22上也沒有接縫。此外，紙漿模製品20的內外表面都是光滑的。例如，根據JISB0601進行測量，其內外表面可具有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，由此形成的紙漿模製品具有格外漂亮的外觀，沒有或(即使有的話，也是)覺察不到的造紙網痕跡。
下面將參考圖3至9描述本發明的第二至第七實施例。第一實施例中適合於第二至第七實施例的內容這裡不再重複。且圖3至9中與圖1和2中相同的零件將用相同的標號。
在第二和第三實施例中，對通過造紙方法形成的溼的紙漿層是用如下方式進行加壓和脫水的，即由此產生的粗製品的一預定部分可具有比其它部分更高的含水量。
在第二實施例中，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內的支承件82、以及一環繞著加壓件81上部的剛性保護件85。
保護件85是圓柱形的，它具有凸緣85a，而凸緣85a通過一固定件86與上固定板9a的下表面配合。保護件85的內徑大於扭轉的加壓件81的外徑，但小於形成在模具1內壁上的紙漿層7的開口7a的內徑。保護件85的高度是這樣的，它可以在插入紙漿層7的內側後面向紙漿層7的開口7a。保護件85是用金屬、樹脂等製成的。具體地說，它是用幾乎不可伸展的、具有高的抗拉強度和高的彈性模數的材料、諸如氨基甲酸乙酯、橡膠和矽膠製成。
將圖3所示的加壓裝置8插入通過造紙形成的紙漿層7的內側，如圖4所示。由於保護件85環繞著加壓件81的上部周邊，加壓件81可在不與開口7a的內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的內側，模具1的紙漿流道5被固定件86封閉。在這種情況下，保護件85位於面向紙漿層8的開口7a的位置上，且保護件85和開口7a之間形成一定的間隙。然後，將預定的加壓流體從其儲存源輸入加壓件81內側。在輸入加壓流體的同時，自外側通過抽吸將組合模2和3的內側抽空，從而使加壓件81膨脹，將紙漿層7壓向型腔4的內壁。其間，保護件85防止開口7a受到來自加壓件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上的壓力小於施加在紙漿層7的其它部位上的壓力。由此形成的粗製品的開口7a具有比其它部位高的含水量。除了開口7a，該粗製品具有均勻的壁厚。在該實施例裡，考慮到在接著進行的加熱和乾燥步驟裡開口7a的形狀保持力和該部分的可塑性之間的平衡，粗製品的開口7a較佳的是具有重量在65至80％、最好在70至75％的含水量。至於粗製品除了開口7a以外的其它部分，較佳的含水量按重量計算是40至70％，最好是55至65％，以便在接著進行的加熱和乾燥步驟中保證在粗製品的表面上沒有造紙網的痕跡這種改進的外觀和改進的效率。
然後，使經過加壓和脫水的粗製品通過加熱進行乾燥。第二實施例中的加熱和乾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件之外。換句話說，與加壓和脫水步驟不同，粗製品7的每個部分都受到壓力。由於開口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)動的，這樣，在加壓件將紙漿層7壓向型腔壁的同時，加熱模具上的相應開口部的表面形狀、例如螺紋可精確地傳遞給該部分。另一方面，除了開口7a的其它部分迅速地乾燥，因為它們的含水量已在加壓和脫水步驟中被預先降低到一預定程度。這樣，第二實施例在改善溼的粗製品的乾燥效率方面、以及改善模具內表面的複雜形狀的再現方面是有益的。
第三實施例使用了沒有保護件的加壓件，從而不同於第二實施例。在不使用保護件後，第三實施例使用的加壓件81在與開口7a對應的地方是用比其它地方厚的材料製成。這樣，當加壓流體輸入加壓件81時，將對紙漿層7的開口7a加壓，但由於開口處較厚，因此對應於開口7a的部位的膨脹小於其它部位的膨脹。結果，對應於開口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製品的開口7a處的含水量比其它部位高。參考第二實施例介紹的粗製品的開口7a和其它部位的含水量的較佳值也適用於第三實施例。
雖然在第二和第三實施例中通過使加壓件81扭轉在支承件82上而使加壓件81的橫截面小於開口7a的橫截面，但也可以通過其它方式使加壓件81的橫截面小於開口7a的橫截面，例如，在後面介紹的第四和第五實施例中採用的方式。
在第四實施例中，是通過抽吸抽空加壓件而使加壓件的橫截面小於與最終形成的紙漿模製品的開口對應的紙漿層的開口的橫截面的。如圖5所示，該實施例較佳的是通過插入支承件82實現的，該支承件82包括在加壓件81裡的圓柱形管子，加壓件81的預定部分固定在支承件82的預定部分上，從而由支承件82支承加壓件81，然後通過對加壓件抽吸而使它變小。這樣，加壓件81可以穩定地插入型腔4裡。
如圖5所示，加壓件82的壁上具有許多小孔83。當加壓裝置8對紙漿層7加壓時，加壓流體輸入支承件82內側並通過小孔83釋放進入加壓件81的內側。加壓件81與支承件82之間的固定是通過與第一實施例相同的方式實現的。
在第五實施例中，是通過預定的方式使加壓件摺疊或打褶而使加壓件的橫截面小於紙漿層開口的橫截面的。在形成紙漿層7後，將已摺疊的、從而具有比開口7a小的橫截面的加壓件81在摺疊狀態下插入型腔4，同時通過抽吸抽空型腔4，如圖6A所示。在被插入時，較佳的是通過抽吸抽空加壓件81，以便使它的橫截面更小。在該具體實施例裡，加壓件81被打褶，從而在它插入型腔4時有許多沿著插入方向的摺疊。
圖7A和7B分別顯示了第五實施例使用的加壓件81的側視圖和沿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，它是用來輸入加壓流體的。加壓流體通過連接件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個徑向褶，其中的摺疊8e都在用點劃線畫的圓圈C裡。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。
將摺疊狀態的加壓件81插入型腔4後，下固定板9b將封閉紙漿流道5，如圖6B所示。將預定的加壓流體從其儲存源通過連接件9d輸入加壓件81的內側，同時，通過抽吸抽空型腔4，從而打開摺疊的加壓件81。加壓流體的輸入繼續使可膨脹的加壓件81膨脹，將紙漿層7壓向型腔4的內壁。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預定水平後，抽出加壓流體，並通過抽吸進一步抽空加壓件81，如圖6C所示。結果，加壓件81收縮並回復到它原先的摺疊狀態。然後，將被摺疊的加壓件81從型腔4裡取出。由於被摺疊的加壓件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。
在第六實施例裡，將一預定長度的、在其內側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，然後讓圓柱件裡的加壓件進入模具的型腔裡。
具體地說，在紙漿層形成後，如圖8A所示，將一預定長度的、包含一加壓件81的圓柱件19插入紙漿流道5，同時通過導管6抽空造紙模具1。圓柱件19被作為保護件或注施器，這樣，當加壓件81插入型腔時不會使溼的紙漿層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時不會與紙漿層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。
當將圓柱件19插入紙漿流道5後，圓柱件19的下端19b位於連接開口7a和本體7b的紙漿層7的肩部7c附近。由於最可能與加壓件81接觸的開口7a受到圓柱件19的保護，因此，加壓件81可高效插入而不使紙漿層7變形或損壞。
在與第四實施例類似的一種方式裡，加壓件81的內側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裡。通過抽吸抽空加壓件81，從而使它具有比開口7a和圓柱件19小的橫截面。與第四實施例相同，支承件82的側壁上具有許多小孔。
較佳的是在圓柱件19和加壓件81之間施加潤滑物，以便使加壓件81光滑地插入紙漿層7裡。最方便和經濟的是使用形成紙漿層7的水作潤滑物。其它的潤滑物也可使用，例如諸如動物或植物油和合成油之類的潤滑油；諸如液體乙二醇和液體丙三醇之類的多元醇；諸如澱粉、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；以及諸如矽石和聚四氟乙烯之類的特殊潤滑劑。
對於加壓件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加壓件81具有較小摩擦係數的材料、諸如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、矽化合物、含氟化合物等製造，或用這種材料對該表面進行處理，或是包括該材料的合成物。
在將圓柱件19插入紙漿流道後，可提起並從模具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可同時進行，或可在插入加壓件81後提起圓柱件19。
在受到支承件82支承的同時將加壓件81插入紙漿層7。當插入完成時，加壓件81的下端位於紙漿層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的內側。輸入的流體通過在支承件82側壁上形成的小孔83提供給加壓件81的內側。在加壓流體輸入的同時，通過從外側抽吸抽空組合模2和3的內側，由此使加壓件81膨脹並對紙漿層7加壓和脫水。
第七實施例的大部分類似於第六實施例。差別在於在第六實施例裡，變得較小的加壓件81放置在圓柱件19裡，然後插入紙漿層7，而在第七實施例裡，僅有圓柱件19插入紙漿流道5裡，然後將變得較小的加壓件81通過圓柱件19插入紙漿層7裡，接著通過輸入加壓流體使加壓件81膨脹。與第六實施例相同的是，加壓件81可高效地插入紙漿層7裡而不會使該實施例裡的紙漿層7變形或損壞。
第七實施例的另一個例子是，在預定長度的圓柱件19插入紙漿流道5的同時，將已變得較小的加壓件81通過圓柱件19插入型腔4裡。
本發明不限於上述實施例，還可以有許多變化和改進。例如，按照第五實施例的加壓件81的摺疊形狀可改變，以適合型腔4的形狀。
雖然在第六和第七實施例裡通過抽吸進行抽空，以使加壓件81變小，但這種方法也可通過使加壓件81環繞著支承件82扭轉或將加壓件81摺疊成預定形狀等方法代替。雖然在第六和第七實施例裡將圓柱件19插入紙漿流道5，且直至它的下端19b位於瓶子狀的紙漿層7的肩部，但也可使圓柱件19的插入在其下端19b到達紙漿流道5的中部時停止，如圖9所示，這取決於模製品所需的形狀。還可想像的是，在將圓柱件19插入時，使它的下端19b下降到紙漿層7底部的附近。圓柱件19不限於上述實施例使用的形狀，只要它既不會使紙漿層7變形、也不會損壞紙漿層7、且不使加壓件81插入發生困難就可以了。
雖然本發明的工藝適合於製造瓶子狀的、且開口的橫截面小於本體的橫截面的模製品，但它也能用來製造其它形狀的模製品，諸如具有較大開口的紙板盒。
由於本發明的工藝可用來製造具有較大開口的、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製品，加壓件只需要具有能被摺疊和鬆開、或被扭轉和鬆開的膨脹性就可以了，即只需要無彈性的伸展性。在這種情況下，加壓件81可用聚乙烯、聚丙烯等材料製造。
在造紙步驟和加熱與乾燥步驟中使用的工具、諸如加壓件可具有不同的形狀和/或用不同的材料製造。
如果需要，可在模製品20的外表面和/或內表面上提供樹脂層或塗層等，以提高模製品20的強度或防止裡面的東西洩漏或出於裝飾的目的。
還可以在使用時在模製品20承受負載的的部位上、諸如瓶口21和底部23提供用樹脂等材料製造的加強件，以提高使用壽命。此外，這些部位也可部分地用樹脂製造。模製品20的瓶口21可具有多邊形的截面。
本發明的工藝不僅可用來製造作為容器使用的中空製品，還可用來製造工藝品。
由於可在上述實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的內壁後通過抽吸抽空將加壓流體從加壓件81內側抽出來，以防止加壓流體部分留存在加壓件81裡。
雖然在上述實施例裡成形和脫水的步驟以及加熱和乾燥的步驟是在不同的模具裡進行的，但這些步驟也可在同一個模具裡進行。即，溼的紙漿層可在通過加熱模具進行脫水的同時進行加熱乾燥，而不需要從模具裡取出該紙漿層。
雖然上述實施例使用的造紙組合模是由兩個分離的模具組合而成，但該組合模也可由三個或更多的模塊構成。這也適用於加熱模。
造紙模具的型腔不具體地限於上述實施例，只要加熱模的型腔形狀與紙漿模製品所需的外形相同就可以了。
在第二和第三實施例中，雖然粗製品7的開口7a在脫水後具有較高的含水量，但脫水步驟也可這樣設計，即型腔壁上的複雜表面形狀將傳送的粗製品的其它部位都可以具有較高的含水量。例如，在要將文字、圖形或符號以浮雕方式製作在紙漿模製品的本體上的情況下，脫水可以這種方式進行，即粗製品本體的含水量可高於粗製品的其它部位。
上述實施例是可互換的。
按照本發明的工藝，可在它們的表面上獲得沒有接縫的複雜形狀的紙漿模製品。本發明在製造開口橫截面小於本體橫截面的中空模製品方面特別有效。
特別是，在使用可透氣的加壓件時，可用簡單的設備高效地對模製品進行脫水，而不在模製品的表面上留下造紙網痕跡。
由於用造紙方法形成的紙漿層被一加壓件加壓，且紙漿層一預定部位受到比其它部位低的壓力，因此改進了紙漿層的乾燥效率，而模具型腔壁上的形狀也可以改進的精度傳送給紙漿層的預定部位。
由於圓柱件與加壓件一起使用，因此在加壓和脫水步驟中可進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地介紹本發明。
例子1按照圖1介紹的工藝、用圖2所示的加壓件使一瓶子狀粗製品成形、加壓和脫水。用來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。通過對加壓件輸入空氣(初始壓力為300kPa)進行的加壓和脫水持續15秒。在加壓和脫水前的模製品的含水量是77％。經過加壓和脫水後的粗製品的含水量如表1所示。
表1
例子2按照圖1介紹的工藝、用與例子1相同的加壓件使一瓶子狀粗製品成形、加壓和脫水。加壓和脫水的條件與例子1相同。經過加壓和脫水後的粗製品的含水量使60％。
將粗製品從造紙模具裡取出並放入一加熱模裡加熱到200℃。將圖2所示的加壓件插入該粗製品裡，並將在220℃的過熱蒸汽輸入加壓件裡，以加熱和乾燥粗製品。所使用的加壓件的材料和透氣性如表1所示。而將粗製品的含水量降低至20％所需的時間如表2所示表權利要求
1.一種製造具有開口的紙漿模製品的工藝，它包括在一模具型腔內壁上形成一紙漿層和乾燥該紙漿層，其中，在紙漿層成形後，將中空的、可膨脹的、但已縮小的、從而具有比對應所述紙漿模製品開口的紙漿層部分小的橫截面的加壓件插入型腔，並將加壓流體輸入插入的加壓件內側，使所述加壓件膨脹，從而將紙漿層壓在型腔的內壁上。
2.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述加壓件通過扭轉在一插入所述加壓件裡的支承件而縮小。
3.如權利要求2所述的工藝，其特徵在於，所述支承件是一圓柱形管，它具有許多環繞著它形成的、並具有間隙以便轉動的環形導向惰輪，所述支承件的下端固定在所述加壓件上，且所述支承件轉動使所述加壓件環繞著它扭轉。
4.如權利要求2所述的工藝，其特徵在於，所述加壓件的內側底部具有一預定形狀的突起，而所述突起與所述支承件的下端配合固定。
5.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，用所述加壓件對紙漿層進行的所述加壓是這樣進行的，即所述紙漿層的一預定部分在比其它部分低的壓力下被加壓。
6.如權利要求5所述的工藝，其特徵在於，在所述紙漿層的所述預定部分設置一保護件，以避免所述加壓件對所述預定部分施加的壓力。
7.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述加壓件具有透氣性。
8.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，將所述加壓件插入所述型腔，同時將側壁上具有大量小孔的支承件插入所述加壓件裡，並將所述加壓流體輸入所述支承件內側，並通過所述小孔提供給所述加壓件內側。
9.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述加壓件通過摺疊被縮小。
10.如權利要求9所述的工藝，其特徵在於，所述加壓件被打褶，並沿著它插入所述型腔的方向有許多摺疊。
11.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述加壓件通過抽吸被縮小。
12.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述模具具有一連接所述型腔和外界、並通過它注入紙漿的紙漿流道，將具有預定長度、且其中已放入所述加壓件的一圓柱件插入所述紙漿流道，然後將在所述圓柱件裡的所述加壓件插入所述型腔。
13.如權利要求1所述的工藝，其特徵在於，所述模具具有一連接所述型腔和外界、並通過它注入紙漿的紙漿流道，將具有預定長度的一圓柱件插入所述紙漿流道，然後將已縮小的所述加壓件通過所述圓柱件插入所述型腔，或在所述具有預定長度的圓柱件插入所述紙漿流道的同時，將已被縮小的所述加壓件通過所述圓柱件插入所述型腔。
全文摘要
一種製造紙漿模製品的工藝,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)裡,其中已形成有紙漿層(7),並將加壓流體輸入插入的加壓件內,使加壓件(81)膨脹,從而將紙漿層(7)壓在型腔(4)的內壁上。
文檔編號D21J3/10GK1263968SQ00102330
公開日2000年8月23日 申請日期2000年2月16日 優先權日1999年2月18日
發明者野野村著, 佐藤篤, 津浦德雄, 山田泰司, 小林洋昭, 小田嶋信吾, 惣野時人 申請人:花王株式會社