“以纸代塑”已经列入我国包装行业“九五规划”,大力开发应用纸基材料’包括纸模制品(包装物正是包装工业落实“九五规划”的一个重点。纸,作为包装材料历史已经很久远了,但是由于其可塑性差和较小的延伸率,传统的纸制品都是采用折叠方式成形来适应包装需求,如各种瓦楞纸、蜂窝纸、纸箱、纸袋、纸筒等。纸浆模塑制品是纸质包装家族中的后起之秀,它源于造纸,并且有独自的优势和个性。
纸浆模塑制品除了具有一般纸制品的强度和韧性之外,还可以根据要求制成各种形状来适应被包装物对包装的承载、定位和缓冲的要求,完全可以取代泡沫塑料进入包装行列。
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吸附成形模具的预留量:吸附成形模具的预留量是模具设计的关键。
纸浆模塑制品从湿纸坯到完成制品,由于水的析出而发生收缩。同一个制品的不同位置收缩率不相同又没有规律,致使制品在成形过程中发生多向、多变的收缩变化,给模具设计时确定预留量造成困难,好在目前包装业对纸浆模塑制品制造精度要求不算高,用经验设计法还可以满足要求。为了获得更高的制品制造精度,完善模具设计方法,笔者通过长时间测试和理论推导总结确定了一项具有普遍使用价值、精度很高的模具预留量计算式(由于可以理解的原因不能公布)。这个计算式除了受结构、形状约束之外,还加进了浆料种类、成形条件和烘干方式的系数,所以这个计算式既有理论依据,又有经验系数。
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纸浆模塑模具种类
纸浆模塑制品成形过程中要经过多次进入模具才能完成制品制造过程,前面讲过纸浆模塑制品是在单一的凸或凹模上成形,成形之后又必须在凸凹模合模之后的模腔中转移,转移到定形模具的湿纸坯是在定形模具中加压、加热后成形。因此,纸浆模塑模具分为成形模具、定形模具、整形模具和模切模具等。其中成形工艺有两类,一类是吸附成形,另一类是压制成形,压制成形模具有些类似橡胶塑料模具,吸附成形模具较为特殊和复杂。
定形模具结构包括凸模、凹模、网模和加热元件,附有网模的凸或凹模上有排水排气孔,工作时湿纸坯在定形模内首先受到挤压,有20%的水被压榨排出,此时湿纸坯内含水为50-55%使湿纸坯在模内受热后余下来的水被汽化排除,湿纸坯被压榨烘干定形后形成制品。定形模具中的网模会使制品表面产生网痕,而且网模在频繁挤压中会很快破损。为了解决这个问题,有模具设计师设计了一种无网模,这种无网模是采用铜基球状粉末冶金制造。两年来经过多次结构改进和选择适当的粉末粒度,制造出来的无网定形模具寿命是网模的10倍,成本降低50%,制造出来的纸制品精度高,内、外表面光滑。
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制品精度:是指制品的尺寸、形状和位置与设计要求之间的误差。纸浆模塑制品精度按目前的制造方法,精度还有提高的空间,后续随着对制品质量要求的提高,对模具精度的要求会越来越高。
结构设计要点
纸浆模塑制品除了有纸制品的强度和韧性之外,还可以根据使用功能要求制成各种复杂形状。用作一次性快餐具时,形状比较简单,强度要求也不算高。用作工业内包装时,其形状就很复杂,它必须满足工业内包装的三大要求:一是定位要求。包装制品必须能保证被包装物品在包装箱内有固定位置,要求包装制品与被包装物品之间形状同步,接触贴切,尺寸准确。二是缓冲要求。制品整体要有一定的韧性和柔性,表面还应该有些松软,与被包装物品接触摩擦时不能损伤被包装物品表面光泽,能消除包装物品在搬运中受到碰撞、振动时产生的冲击。三是承载。要求制品有一定的强度和刚性来支撑被包装物和承受外界压力。为了满足制品上述功能要求,除了选择适当的原材料、助剂和生产工艺之外,更重要的是结构设计。
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网模用网有金属网和塑料网,金属网又分黄铜网、不锈钢网和镀铬网,网丝直径在0.15-0.25mm之间。按网的编织方法分为单经网、三经网、捻织网和双层织网等。网孔几何形状有正方孔、长方孔和六边形孔。网目一般在40-65目之间。
模具过渡材料。过渡材料是用来制造初造形的母模或在样品上翻倒制模所用材料。过渡材料有木材、型砂、石蜡、硅橡胶、石膏、树脂等。
模具技术进步使纸浆模塑大有用武之地
有行内大咖正在构思一种能连续运转的成形模具,一种纸模连续抄造机,可以生产出一次成形的蜂窝纸板。这种一次成形的蜂窝纸板除了可以用作包装材料之外,另一个更大的用处是可以用来生产播种纸。
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