一种高效对辊式纸浆模塑成型机的研制

摘要：本文介绍纸浆模塑成型过程和实现的原理，开发了能提高产量的对辊式成型机，为纸浆模塑包装行业提供了高效的生产设备方案。

关键词：对辊式成型机；纸浆模塑；成型模；转移模

引言：

纸浆模塑技术是一种立体造纸技术。其产品广泛用于电子、电器、食品等包装领域。随着可降解纸材料的环保包装市场的迅速扩大，提高产量，是纸浆模塑制品行业的迫切需求。

国内纸浆模塑行业发展有20年历史，成型设备经历了从手动到半自动再到现在的全自动单机设备过程。以材料为废纸的蛋托为例，单机产量从每小时50件发展到现在的每小时7000件。这样的产能状态，已经延续5年。

（一）生产流程简介：

纸模成型生产线是及集造纸、机械电子、液压气动、自动化等技术为一体的设备。生产线主要由制浆设备、成型机、烘干设备和热压整型机四大部分组成。生产的原料是废报纸、纸箱纸、旧印刷品及各种纸品的边角料等。这些原料经水力碎解、筛选、稀释等工艺调配成一定浓度的浆料，然后在特制的模具上经真空吸附成湿坯制品，成型好的湿坯转移至烘干设备干燥，干燥后再进行热压整形，从而形成最终制品。其工艺流程图如图所示（18）：

本文介绍整条生产线的一个主要部分：成型机。

（二）通用转鼓式成型机原理（89-90）：

转鼓式成型机（图1），包含一个多面组合成的转股和一套产品转移机构。成型模被安装在转股每个面上；转移模只有一套，安装在产品转移机构上。每个模具有管道连接，管道通过一个旋转阀门连接到机器外部（示意图未绘出），用于通真空和压缩空气。产品的转移模机构是一个摆杆机构驱动一个滑块机构，这个复合结构能够让转移模在摆杆带动下，从模具结合位置转动90度，以便产品放到输送线上。产品从成型模转移到转移模的过程中，转股静止，以便转移模准确与成型模对接。

转鼓机工作原理是：转鼓间断性的旋转成型，产品随着转鼓在转动过程中，经历从吸浆成型到脱水到转移这个过程，产品的含水逐渐减少。当成型模具的其中一面在下方浸入纸浆时，管道连接真空，模具吸气，纸浆纤维被附着在模具上；当产品转到转移位置时，转移模和这个模结合，转移模吸气，成型模吹气，产品转移到转移模上；转移模真空保持，再由转移模带到烘干输送带上方，转移模吹气，产品放到输送带上。转移模是通过摆杆往复运动转移产品的，成型模做间歇运动以适应转移模动作，即运转--停止--运转--停止的间歇式运动，该运动特点限制了转鼓机速度，每分钟能生产25板（面）产品。

（三） 对辊式成型机原理 （图2）：

1 对辊式成型机有两个相同面的转鼓，一个装有吸浆模，能在运转的过程中连续吸浆、脱水，另一个装有转移模，吸浆模转到与转移模相遇时将产品转移到转移模，再从转移模转到烘干线。此机特点是两个转鼓连续运转，速度达到每分钟70板（面）。

2 高效对辊式纸浆模塑成型机的产品从成型到吸干再到输送这个过程是由两个滚轮实现的。对辊式成型机一般原理是：连续旋转生产。以六面旋转转移成型机为例，六套成型模配六套转移模，转移模被安装在转移轮每个面上，转移轮和成型轮的每个面相对应，在旋转中，成型轮每一面的成型制品会对应的转移到转移轮的每个模具对应面中。当成型模具的其中一面在下方浸入纸浆时，模具吸气，纸浆纤维附着在模具上，模具随转鼓旋转离开纸浆，真空保持，成型模脱水，到达转移位置时，成型模具通入压缩空气，转移模具吸气，将纸坯吹到转移模中转移。转移模接到产品后，转移模保持真空，产品不掉落，继续旋转到放置产品的位置，真空切换成压缩空气，制品吹落。转移轮和成型轮是连续旋转的，减少了以往成型机转移时的间歇等待时间，提高了生产效率。对辊机部分结构示意（图4）所示：

3 配合旋转，转移模和成型模自动配入真空和压缩空气。转鼓机的转移模配气采用的是电磁阀控制真空和压缩气体切换，对辊机是靠配气机械结构在旋转过程中，自动产生配气，减少了外部电器控制的复杂程度。

4 因为两个轮子上的模具在运动过程中配合必须配合一致才能完成制品并转移而不碰伤模具，因此两个轮的各连接一个大齿轮。传动通过这对大齿轮的啮合来匹配，大齿轮的动力来自减速机。在转移轮上的模板之下安装了弹簧的伸缩结构，使模具在安装不平整时进行自适应调整，起到保护了模具的作用。

5 转移模在旋转过程匹配成型模，在不同位置有不同的摆动角度。这个摆动角度，通过连接模板的摆杆沿凸轮曲面运动形成控制（图2、3）。

6 对辊机可一机多模。对辊设备的模具是一一对应的，以每面4个产品为例，该设备能同时制造24种不同产品，避免了用户重复投资成型机设备。

（四）下面列表比较两种设备的特点

根据上述原理，广州华工环源绿色包装技术有限公司研发了一种新型结构的设备。该设备已经获得2项发明专利，3项实用新型专利。

结语：

1 根据对辊式成型机工作原理而开发的设备，能够极大提升产品产能，为用户节约成本。

2 该技术使用在国内是第一家，HGHY有很好的经验和总结，为中国的纸浆模塑发展提供了基础和理论支持。

参考文献

[1]印刷工业出版社 《纸浆模塑生产实用技术》黄俊彦 朱婷婷 （18），（89-90）

作者簡介：陈忠，1968年4月生，汉族，大学本科，工程师职称.研究方向：纸浆模塑。工作单位：广州华工环源绿色包装股份有限公司，任技术总监职务。

（作者单位：华南理工大学华工环源绿色包装技术股份有限公司）