四、紙漿模塑模具設(shè)計(jì)
模具設(shè)計(jì)必須滿足紙漿模塑制品結(jié)構(gòu)要求，而且紙漿模塑制品結(jié)構(gòu)在符合使用和成形工藝條件的同時(shí)，也要符合模具設(shè)計(jì)和制造的要求。因此，設(shè)計(jì)紙漿模塑模具之前，必須充分分析和研究紙漿模塑制品的結(jié)構(gòu)，以便使制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)兩者的經(jīng)濟(jì)合理性、技術(shù)可行性相互協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。
1 紙漿模塑模具種類
紙漿模塑制品成形過程中要經(jīng)過多次進(jìn)入模具才能最后完成制品制造過程，前面講過紙漿模塑制品是在單一的凸或凹模上成形，成形之后又必須在凸凹模合模之后的模腔中轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到定形模具的濕紙坯是在定形模具中加壓、加熱后成形。因此，紙漿模塑模具分為成形模具、定形模具、整形模具和模切模具等。其中成形工藝有兩類，一類是吸附成形，另一類是壓制成形，壓制成形模具有些類似橡膠塑料模具，吸附成形模具較為特殊和復(fù)雜。
(1)吸附成形模具：吸附成形模具
結(jié)構(gòu)由凸模、凹模、網(wǎng)模、模具座、模具背腔和氣室等組成。其中網(wǎng)模是模具主體，由于網(wǎng)模是由直徑0.15mm絲線(金屬或塑料)編織成，自身不能獨(dú)立成形，必須依附在模具表面才能工作。模具背腔是與模具工作面保持一定厚度、形狀完全同步的模具背面部位相對(duì)模具座組成的空腔，即凸、凹模是一個(gè)具有一定壁厚的殼體。模具工作面與背腔之間由均布的小孔聯(lián)通。
模具通過模具座安裝在成形機(jī)的模板上，模板的另一面安裝有氣室，氣室與背腔相通，同時(shí)其上還有兩個(gè)通壓縮空氣和真空的通道。
吸附成形模具的預(yù)留量：吸附成形模具的預(yù)留量是模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
紙漿模塑制品從濕紙坯到完成制品，由于水的析出而發(fā)生收縮。同一個(gè)制品的不同位置收縮率不相同又沒有規(guī)律，致使制品在成形過程中發(fā)生多向、多變的收縮變化，給模具設(shè)計(jì)時(shí)確定預(yù)留量造成因難，好在目前包裝業(yè)對(duì)紙漿模塑制品制造精度要求不算高，用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法還可以滿足要求。為了獲得更高的制品制造精度，完善模具設(shè)計(jì)方法，筆者通過長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試和理論推導(dǎo)總結(jié)確定了一項(xiàng)具有普遍使用價(jià)值、精度很高的模具預(yù)留量計(jì)算式(由于可以理解的原因不能公布)。這個(gè)計(jì)算式除了受結(jié)構(gòu)、形狀約束之外，還加進(jìn)了漿料種類、成形條件和烘干方式的系數(shù)，所以這個(gè)計(jì)算式既有理論依據(jù)，又有經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。
(2)紙漿模塑定形模具：定形模具是在濕紙坯成形之后直接進(jìn)入具有加熱、加壓和脫水功能的模具。
定形模具是用來使?jié)衽髟谀?nèi)烘干定形，用定形模具制造出來的制品表面光滑，尺寸準(zhǔn)確，堅(jiān)實(shí)，剛性好。一次性快餐具都是采用這種模具制造的。在工業(yè)內(nèi)包裝上，一些細(xì)小、精密、數(shù)量大的小型物品都采用一層層堆疊起來的方式包裝，每層之間用來包裝定位的包裝制品，如果采用紙漿模塑制品就需要用定形模具來制造。而一般的工業(yè)內(nèi)包裝制品都是單面工作，不用熱定形，直接烘干即可。定形模具結(jié)構(gòu)包括凸模、凹模、網(wǎng)模和加熱元件，附有網(wǎng)模的凸或凹模上有排水排氣孔，工作時(shí)濕紙坯在定形模內(nèi)首先受到擠壓，有20% 的水被壓榨排出，此時(shí)濕紙坯內(nèi)含水為50-55%使?jié)窦埮髟谀?nèi)受熱后余下來的水被汽化排除，濕紙坯被壓榨烘干定形后形成制品。
定形模具中的網(wǎng)模會(huì)使制品表面產(chǎn)生網(wǎng)痕，而且網(wǎng)模在頻繁擠壓中會(huì)很快破損。為了解決這個(gè)問題，筆者設(shè)計(jì)了一種無網(wǎng)模，這種無網(wǎng)模是采用銅基球狀粉末冶金制造。兩年來經(jīng)過多次結(jié)構(gòu)改進(jìn)和選擇適當(dāng)?shù)姆勰┝６龋圃斐鰜淼臒o網(wǎng)定形模具壽命是網(wǎng)模的10倍，成本降低50%，制造出來的紙制品精度高，內(nèi)、外表面光滑。
(3) 紙漿模塑整形模具：濕紙坯經(jīng)過烘干后要發(fā)生變形，有的部位變形嚴(yán)重，或者對(duì)制品外表形狀要求精度高時(shí)，制品要經(jīng)過一道整形工序，使用的模具稱整形模具。這種模具也需要有加熱元件，但是沒有網(wǎng)模也可以。需要整形的制品在烘干時(shí)要保留25-30%的含水量，以便于整形。在生產(chǎn)實(shí)踐中由于含水量不易控制，使制品難以達(dá)到質(zhì)量要求。筆者設(shè)計(jì)了一種噴霧整形模具，在模具上對(duì)應(yīng)需要整形部位制造出噴霧孔。工作時(shí)制品是經(jīng)過徹底烘干后放進(jìn)整形模具內(nèi)，合模同時(shí)模具上噴霧孔對(duì)制品噴霧熱壓，這種模具與制衣行業(yè)的噴霧熨斗有些相似。
(4)模切模具：模切模具是用來修整制品毛邊，亦稱切邊模。
2 紙漿模塑模具材料
模切模具除了其中的刀具之外都是采用普通碳鋼制造；定形模具和整形模具一般都是采用黃銅、鋁合金和不銹鋼制造。
成形模具目前采用黃銅、鋁合金和樹脂制造。用在工業(yè)內(nèi)包裝制品上精度不高時(shí)可以直接采用鑄造法制造，精度要求高的必須采用機(jī)械切削加工法制造。成形模具中的轉(zhuǎn)移模最好采用樹脂直接從對(duì)應(yīng)的凸模或凹模上翻倒制造出來，精度高。如果有紙質(zhì)樣品，可采用一種低熔點(diǎn)合金利用樣品作母模直接翻倒模具。
網(wǎng)模是紙漿模塑模具中的關(guān)鍵性模具，是直接影響制品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要一環(huán)。
網(wǎng)模用網(wǎng)有金屬網(wǎng)和塑料網(wǎng)，金屬網(wǎng)又分黃銅網(wǎng)、不銹鋼網(wǎng)和鍍鉻網(wǎng)，網(wǎng)絲直徑在0.15-0.25mm之間。按網(wǎng)的編織方法分為單經(jīng)網(wǎng)、三經(jīng)網(wǎng)、捻織網(wǎng)和雙層織網(wǎng)等。網(wǎng)孔幾何形狀有正方孔、長(zhǎng)方孔和六邊形孔。網(wǎng)目一般在40-65目之間。
模具過渡材料。過渡材料是用來制造初造形的母?；蛟跇悠飞戏怪颇Ｋ貌牧?。過渡材料有木材、型砂、石蠟、硅橡膠、石膏、樹脂等。
五、模具技術(shù)進(jìn)步使紙漿模塑大有用武之地
筆者正在構(gòu)思一種能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的成形模具，一種紙模連續(xù)抄造機(jī)，可以生產(chǎn)出一次成形的蜂窩紙板。這種一次成形的蜂窩紙板除了可以用作包裝材料之外，另一個(gè)更大的用處是可以用來生產(chǎn)播種紙。
一種有規(guī)律的凹槽紙板(蜂窩紙)在另外一臺(tái)可以稱作“室內(nèi)臺(tái)式播種機(jī)”上，在紙板的凹槽內(nèi)播種上植物種子，加入化肥和除草劑，用另外一種紙復(fù)合好，制造出一種有一定幅寬的播種紙，這種播種紙使用前分切成紙條，將這種紙條按壟埋進(jìn)土壤中，對(duì)其進(jìn)行定期適量噴水，水透過土壤浸濕了播種紙，水溶解化肥和除草劑使其滲入土壤，種子有了水分開始萌芽，幼芽穿透浸濕了的播種紙破土而出，剩下的播種紙降解在土壤中成為肥料。將播種紙埋進(jìn)土壤之后，就只剩下等著收獲了。
紙漿模塑技術(shù)是古老的造紙業(yè)的新生兒，而紙漿模塑模具恰是這個(gè)新生兒的靈魂。
來源:《紙和造紙》
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