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1紙質(zhì)澆道管成型工藝流程

我們生活中使用的一次性紙質(zhì)快餐盒、碗和盤等也屬于紙漿模塑制品，因其結(jié)構(gòu)形狀簡單，成型容易，成型模具也較簡單。故其模具和制品都有一定的通用性。而鑄造用紙質(zhì)澆道管這一專利產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)上長徑比較大的型腔制品與快餐盒等用途不同，對原料要求不同，其成形模具更是前無先例，因此，紙質(zhì)澆道管模具設(shè)計(jì)也就成為紙質(zhì)澆道管成型的難題。

紙質(zhì)澆道管屬于紙漿模塑制品，其成型工藝與其它紙漿模塑制品成型有相似之處。紙質(zhì)澆道管成型體是用原料為0.8%左右濃度的纖維水溶液模塑而成。在成型過程中，必須不斷去除大量水分，所以，紙質(zhì)澆道管成型模具必須是帶孔網(wǎng)模。紙漿纖維留在網(wǎng)模上沉積起來，在帶孔網(wǎng)模形成一定厚度的紙制品。隨著沉積的時(shí)間越長，厚度增加，濾水性能降低，形成速度變慢，所以，模具內(nèi)網(wǎng)面各處壁厚同步增長，各處壁厚都一致。紙質(zhì)澆道管的壁厚是一個(gè)需關(guān)鍵保證的尺寸。它的厚度與模具內(nèi)成型過程中的真空度有關(guān)，一般成型時(shí)真空度為300~650Pa，所以，利用吸附成型方法紙模制品的厚度受到限制，紙質(zhì)澆道管成型后是一個(gè)含水量為70%左右的濕紙坯。由于濕紙坯很濕，強(qiáng)度低，成型后吸在網(wǎng)模上，為了脫模，需再利用壓縮空氣使?jié)窦埮髅撃?，再送入熱壓定型模具中進(jìn)行烘干整形。

針對紙質(zhì)澆道管成型的這些特點(diǎn)對其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)的影響，模具設(shè)計(jì)者必須全面考慮這些因素，才能設(shè)計(jì)出比較合理的模具，加工出滿足品質(zhì)要求的合格品。

2紙質(zhì)澆道管成型模設(shè)計(jì)

2.1紙質(zhì)澆道管結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)

首先，對紙質(zhì)澆道管進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，是否符合紙漿模塑制品成型工藝條件、模具設(shè)計(jì)和模具制造要求。紙漿模塑制品的成型工藝主要有真空吸附成型法和注漿成型法。真空吸附成型法是紙漿模塑制品生產(chǎn)中常用的一種成型方法，此方法生產(chǎn)效率高，制品厚薄均勻，適用于制作不太深的薄壁制品。紙質(zhì)澆道管成型就選擇采用了這種成型方法。紙質(zhì)澆道管結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)真空吸附成型的條件以及后續(xù)的熱壓整型工序，將原結(jié)構(gòu)的彎頭部加長，該端以半球形封閉，并在彎頭規(guī)定尺寸處添加一道切斷槽，使之成為型腔結(jié)構(gòu)。在經(jīng)過熱壓整型烘干后，將增加部分從切斷槽切除，以最終保證澆道管尺寸要求。

2.2紙質(zhì)澆道管模具設(shè)計(jì)

該模具結(jié)構(gòu)由網(wǎng)模、上模與下模組成的背腔、氣室和模具支座組成。其中網(wǎng)模是模具的主體，網(wǎng)模由直徑0.15~0.25mm、30~40目不銹鋼網(wǎng)，通過焊接方式貼附在模具型腔工作表面。模具工作面與背腔之間由均勻的小孔聯(lián)通。模具通過模具支座安裝在成型機(jī)的模板上，模板的另一面安裝有氣室，氣室與背腔相通，氣室壁上設(shè)有兩個(gè)通壓縮空氣或抽真空的通道。該模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意選擇材質(zhì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中：選擇材質(zhì)：模具材料選用鑄造鋁合金，網(wǎng)模材料選用30~40目的不銹鋼網(wǎng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：為了提高模具成型性能，防止紙漿纖維粘網(wǎng)，便于濕紙坯成型和脫模，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就注意以下幾點(diǎn)：

（1）模具開孔結(jié)構(gòu)紙質(zhì)澆道管成型大致工作過程如下：固定在下模板上的下模、上模，將上模整個(gè)浸入到漿液液面以下，接通真空系統(tǒng)，在壓力差的作用下，紙漿液流向模具表面，紙漿纖維因模具內(nèi)網(wǎng)的阻擋作用而被截流，形成纖維層，均勻地附著在成型模的內(nèi)網(wǎng)上，濾液經(jīng)過模具下孔被真空系統(tǒng)抽走，經(jīng)一定時(shí)間的過濾，在模具表面附著成一定厚度的濕紙坯，但由于模具表面結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，使得成型濕紙坯各部位的厚度分布不一定均勻。為使?jié){料能夠均勻分布在成型網(wǎng)模上，要在上、下模上布設(shè)進(jìn)氣小孔，并且使小孔的進(jìn)氣阻力小而且均勻。試驗(yàn)表明，成型模具開孔的孔徑、孔間距、開孔率對成型勻度影響較大。在保證一定鋼度的條件下，可以增大開孔率可以增加排液面積，從而減少吸濾時(shí)間。為了確保產(chǎn)品厚度均勻，模具上各部分脫水開孔率應(yīng)是不同的。一般情況下，角部的開孔率約為70%，棱邊開孔率約為60%，上頂面的開孔率約為40%，下部開孔率約為20%左右，這樣才能使?jié){料中分布較均勻。澆道管上模部分小孔較密，孔徑為φ3mm，成圓周陣列分布，行間距、列間距均為4mm。下模部分小孔分布較疏，孔徑為φ2mm，行間距、列間距均為6mm。

（2）氣室的設(shè)計(jì)應(yīng)利于排水安裝在支座上的上模、下模工作表面形成氣室，為了防止抽真空和增壓脫水后水積在氣室中，需將氣室整體傾斜3°~5°，以便于排水。

（3）澆道管型腔內(nèi)積水的排除將上模、下模彎頭部分分型面向上旋轉(zhuǎn)與水平方向成3°~5°，且上、下模帶彎頭部分整體抬起，保證成5°左右即可。

（4）模具上的棱角和角隅處均設(shè)計(jì)成圓角，以避免成型產(chǎn)品在此處形成應(yīng)力集中，從而造成破損。模內(nèi)圓角半徑一般等于或大于2.5mm（紙模厚度）。

3影響澆道管成型的質(zhì)量因素分析

在真空吸濾過程中，影響澆道管成型的品質(zhì)因素主要有孔洞、均勻性和裂口。

3.1孔洞

（1）紙質(zhì)澆道管某部位產(chǎn)生片狀的蜂窩孔洞，同時(shí)伴有漿料分布不均勻。這種孔洞解決方法：在吸漿口設(shè)計(jì)檔流板，降低漿料流入壓力，同時(shí)，使?jié){料均勻分布在模具型腔內(nèi)。

（2）紙質(zhì)澆道管某部位產(chǎn)生不規(guī)則形狀的單一孔洞。產(chǎn)生這種孔洞的主要原因是由成型模具上的不銹鋼網(wǎng)破損的孔洞造成的，出現(xiàn)這類情況需更換模具上的不銹鋼網(wǎng)。

（3）在澆道管表面上出現(xiàn)針狀小孔，且分布不規(guī)則。為了避免產(chǎn)生這種孔洞，一般情況下，在吸濾成型過程中，真空度應(yīng)保持在0.05~0.07MPa范圍。

3.2均勻性

紙質(zhì)澆道管壁厚的均勻性，即澆道管各部分漿料分布均勻、厚度一致性。產(chǎn)生澆道管不均勻問題的原因主要有以下幾個(gè)方面。

（1）漿料濃度對均勻性的影響。在澆道管成型過程中，一般進(jìn)入型腔的漿料濃度為1%左右，如果漿料濃度過高將使制品產(chǎn)生上薄下厚現(xiàn)象。

（2）模具沉入漿料中的深度。當(dāng)模具沉入漿料中的深度等于或大于制品的高度時(shí)，才能使制品成型時(shí)漿料分布均勻，厚度一致。

（3）成型模具的開孔率。紙質(zhì)澆道管的成型過程是一個(gè)立體造紙過程，成型模具存在頂角、棱邊及表面有高低和傾斜程度的不同，為了使?jié){料沉積分布均勻，模具上各部分脫水孔的開孔率將是不同的。一般情況下，角部、棱邊開孔率高，平面開孔率低，上部開孔率高，下部開孔率低。這樣才能使?jié){料中的紙纖維沉積分布均勻。一些其他原因也影響澆道管的均勻性，如濾網(wǎng)孔堵塞，未及時(shí)清洗濾網(wǎng)，真空度過低等。

3.3裂口

在澆道管生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生裂口的原因主要是濾網(wǎng)的制作和安裝誤差。解決方法：成型模具上的濾網(wǎng)制作和安裝時(shí)，在溝槽和轉(zhuǎn)折處成型要充分，安裝時(shí)應(yīng)略松一些。

4結(jié)束語

綜上所述，在紙質(zhì)澆道管成型模具設(shè)計(jì)過程中，對我所遇到的問題以及影響澆道管成型質(zhì)量因素分析，提出了解決的方法，以供致力于紙制品生產(chǎn)和研究人員借鑒，避免再走一些彎路。

作者：曹永寧張鳳霞蔡春林馬錦才曹敏道張孝悌單位：寧夏職業(yè)技術(shù)學(xué)院