纸塑成型机结构及其生产的纸塑成品的制作方法

本实用新型涉及一种纸塑成型机及使用所述纸塑成型机生产的纸塑成品，特别是涉及一种可对含水量高的湿纸坯进行预压以加速湿纸坯后续热压成型效率并缩短纸塑成品制程时间的纸塑成型机结构以及其生产的纸塑成品的内外表面皆具高表面平滑度。

背景技术：

传统用于产品内包装或外包装上保护、防震的海绵或发泡体逐渐为纸浆成型的纸浆模塑品取代。纸浆模塑品(或称纸塑品)系以纸浆为原料，利用成型模具吸浆并压塑成型，其成品可以回收再制造，所以符合环保再利用的节能减碳趋势。

用来制造纸塑品的现有机器设备系分为成型机及整形机两个独立作业的机台，机台间彼此不连结，无法以自动生产线的方式保持一贯的连续作业，使机台间皆需靠人工方式来传递纸塑半成品。成型机进行一捞浆步骤与一热压步骤。捞浆步骤为藉由复数模具将纸浆由纸浆槽中取出；热压步骤为将复数模具加热并压合，使模具中纸浆湿度降低并藉由热压整形的程序得到一纸浆半成品。接者后续由整形机裁切纸浆半成品中多余部分完成纸塑品。

其次，现有的成型机仅仅藉由一热压步骤来降低纸浆中所含湿度。在模具完成纸浆的捞浆步骤后，模具中的纸浆含有高比例的水分(占整体重量的50％以上)，在后续成型制程上会耗费大量时间在去除纸浆中的水分，如以热压步骤去除纸浆的水分的过程大概需耗费160秒以上的时间才能得到每一纸浆半成品/成品。这对于大量生产的纸塑品来说，在制程上是相当费时的，使得纸塑品的产能效率不彰。并且，若为求快速去除纸浆中的水分而增加模具间热压的力道，可能会导致纸浆半成品无法承受模具间压力而碎裂，就整体而言，生产效率较差、难以符合经济效益。

有鉴于此，缩短纸塑品制程中热压步骤的时间，并维持纸浆半成品/成品的完整性，实为目前迫切所需。

技术实现要素：

为解决上述现有机器设备中热压步骤过于耗时会相对拉长整体制程时间，致使工作速度相对较慢且产量相对较少，更甚还会造成纸浆半成品碎裂的问题，本实用新型的目的在于提供一种纸塑成型机结构，用以加快纸塑成品形成的速度，利用第一组上下模具于捞浆步骤中先进行轻微压合，并在热压步骤前将一定量水分排出，避免热压过程中含水量高的半成品急速加热加压产生半成品碎裂的情形，使所述纸浆半成品内的纸浆纤维更密实，再由第二组上下模具进行热压步骤加热同时相互压合，达到快速干 燥的功效，缩短纸浆干燥所耗费的时间，可以有效提升效率增加产量。

为达成上述目的，本实用新型提供一种纸塑成型机结构，包括：一机体；一捞浆作业区，设于所述机体，具有一浆槽、一第一上模具与一第一下模具，所述浆槽内有浆体，所述第一下模具自所述浆槽捞集所述浆体，并与所述第一上模具相互轻微压合，使所述浆体压成一第一半成品；一热压作业区，邻设于捞浆作业区，具有一第二上模具与一第二下模具，将容置于所述第二上模具与所述第二下模具间的所述第一半成品加热并相互压合，使第一半成品压成一第二半成品；一裁切作业区，对所述第二半成品进行裁切，以形成纸塑成品。

于本实用新型的一实施例中，所述第一上模具与所述第一下模具间形成一第一间距，所述第一间距为1厘米-5厘米之间；所述第二上模具与所述第二下模具间形成一第二间距，所述第二间距为小于或等于2厘米，且所述第二间距小于所述第一间距。

于本实用新型的一实施例中，所述第一下模具自所述浆槽捞集所述浆体，所述第一下模具停留于所述浆槽进行捞集浆体的时间为3.5秒，后所述第一上模具与所述第一下模具相互轻微压合持续的时间约为3秒。

于本实用新型的一实施例中，至少一移动装置用以将所述第一上模具移动至所述热压作业区，并吸附所述第一半成品移动至 所述热压作业区，以及所述移动装置用以将所述第二上模具移动至所述裁切作业区，并吸附所述第二半成品移动至所述裁切作业区。

于本实用新型的一实施例中，所述第一上模具、第一下模具、第二上模具与第二下模具分别具有至少一通孔，所述通孔分别贯穿所述模具，用以释出由所述浆体、第一半成品与所述第二半成品分别于所述模具中产生的水气，且更包括至少一吸附装置，所述吸附装置分别与所述通孔液态连通，用以经由所述通孔分别吸取所述模具中的水气。

于本实用新型的一实施例中，所述第一上模具与所述第一下模具由铝构成，且所述第一下模具具有一第一内表面，第一内表面上设有一第一编网，用以将所述浆体收集于所述第一编网，并且所述第一编网为一双层网状结构，所述第一编网包括一第一内编网与一第一外编网，第一外边网的目数大于第一内编网的目数。

于本实用新型的一实施例中，所述第二上模具与所述第二下模具由铝构成，所述第二上模具具有一凸起部，所述凸起部设有一第二上表面，所述第二上表面设有一第二上编网，且所述第二下模具具有一凹槽，所述凹槽顶端边缘设有一第二下编网。

于本实用新型的一实施例中，所述第二下模具系选自由烧结铜粒、不锈钢和镍合金所构成的多孔性金属材料，且所述第二上 模具由铝构成。

于本实用新型的一实施例中，所述纸塑成型机结构更包括一翻转捞浆装置，设于所述第一下模具，带动所述第一下模具以旋转180度的方式转动。

于本实用新型的一实施例中，所述纸塑成型机结构更包括一抽吸装置，设于所述第一下模具，于所述第一下模具旋转180度后，所述抽吸装置作动使所述第一下模具自所述浆槽中将所述浆体吸附于所述第一下模具上。

为达成上述目的，本实用新型还提供一种纸塑成品，由上述纸塑成型机结构制得，其中所述纸塑成品具有一第一表面以及一第二表面，并且所述第一表面与所述第二表面皆具有一大于或等于3Bekk秒光滑度的表面平滑度值。

于本实用新型的一实施例中，所述第一表面为所述纸塑成品的内表面，所述第二表面为所述纸塑成品的外表面。

附图说明

图1为本实用新型的纸塑成型机结构示意图；

图2为本实用新型的纸塑成型机结构的第二上模具示意图；

图3为本实用新型的纸塑成型机结构的第二下模具示意图；

图4为本实用新型图1所示纸塑成型机结构的第一下模具其翻转捞浆装置的立体示意图；

图5为本实用新型的纸塑成型机结构作动示意图；以及

图6为根据本实用新型的纸塑成型机结构制造的纸塑成品的侧向剖面示意图。

具体实施方式

有关本实用新型的技术内容及详细说明，现配合附图说明如下：

请参阅图1所示，系本实用新型一实施例的纸塑成型机结构1，包括：一机体10、一捞浆作业区20、一热压作业区30以及一裁切作业区40。

所述捞浆作业区20设于所述机体10中且具有一浆槽21、一第一上模具22与一第一下模具23，所述浆槽21内容置一纸浆浆体100，所述第一下模具23自所述浆槽21内捞集所述浆体100以形成一湿坯位在所述第一下模块23内，接着由所述第一上模具22对所述第一下模块23合模，彼此相互轻微压合以对所述由浆体100形成的湿坯施予一预压程序，以将所述由浆体100形成的湿坯干燥成型并压成一具预定形状的第一半成品101。

所述热压作业区30，设于所述机体10并邻接于所述捞浆作业区20，具有一第二上模具31与一第二下模具32，所述第二上模具31与所述第二下模具32加热并相互压合对所述第一半成品101进行一热压程序，使所述第一半成品101再进一步干燥成型 压成一具预定形状的第二半成品102。

所述裁切作业区40，设于所述机体10并邻接于所述热压作业区30，具有至少一刀具41，用以对所述第二半成品102进行裁切，以形成一纸塑成品(见图6所示)。

上述所提的机体10系为一框架体，并所述机体10上缘设置有一第一移动装置28及一第二移动装置38，所述些移动装置28,38可为一机械手臂或以驱动马达带动的导向螺杆。

更详细来说，于本实用新型第一实施例的所述捞浆作业区20中，所述第一移动装置28用于控制所述第一下模具23自所述浆槽21捞集所述浆体100，藉由所述第一下模具23具有一真空吸附装置50，加强吸附所述浆体100布满于所述第一下模具23的一作用面上，并控制所述第一下模具停留于所述浆槽21进行捞集浆体100的时间为3.5秒，后所述第一下模具23离开所述浆槽21以完成捞浆作业。由所述浆槽21捞起的所述由浆体100形成的湿坯置放于所述第一下模具23中，之后所述第一上模具22与所述第一下模具23相互轻微压合以对所述由浆体100形成的湿坯进行一预压程序，所述预压程序持续的时间约为3秒。此外，预压程序中所述第一上模具22与所述第一下模具23间维持一第一间距(未图示)，所述第一间距为1厘米-5厘米，较佳为3厘米，但不以此为限。此时所述由浆体100形成的湿坯经由上述预压程序后得到所述第一半成品101，所述第一半成品 101的干燥度为10％-50％，较佳为33％，但不以此为限。

于本实施例中，所述第一上模具22与所述第一下模具23分别具有至少一通孔(未图示)，所述通孔分布于所述第一上模具22与所述第一下模具23内部表面并分别贯穿所述模具，使所述所述浆体100形成的湿坯中释出的水气或水蒸气可由所述通孔分别排出至所述第一上模具22与所述第一下模具23外。并且，所述真空吸附装置50分别与所述第一上模具22与所述第一下模具23液态连通，其中所述真空吸附装置50可为一真空帮浦。所述真空吸附装置50分别与所述通孔液态连通并由所述通孔抽排气，用以经由所述通孔分别吸取所述模具中的水气，可将所述由浆体100形成的湿坯受热所产生的水蒸气排出。

于本实施例中，所述第一上模具22为一凸起状模具，即第一上模具22中央具有一凸起，所述第一下模具23为一凹槽状模具，即第一下模具23中央具有一凹槽。且所述第一上模具22与所述第一下模具23可为一铝制材质模具。所述第一下模具23具有一第一内表面(未图示)，第一内表面上设有一第一编网231，并且所述第一编网231为一双层网状结构，包括一第一内编网(未图示)与一第一外编网(未图示)，第一外边网的目数大于第一内编网的目数，用以使由浆体100形成的湿坯可以被留置在所述第一编网231上，同时在所述真空吸附装置50经由所述通孔吸附多余水蒸气时，可避免所述由浆体100形成的湿坯结构一 并被吸附进入所述通孔造成通孔阻塞。

完成捞浆并完成预压程序后，所述第一移动装置28沿一水平方向及/或一垂直方向移动将所述第一上模具22移动至所述机体10的热压作业区30，并吸附所述第一半成品101移动至所述热压作业区30，由第二上模具31与第二下模具32接续对所述第一半成品101进行所述热压程序。所述第二上模具31设有至少一加热装置33，所述加热装置33可为一加热管，由所述第二上模具31与所述第二下模具32合模并由加热装置33同步加热使其更进一步干燥。使所述第一半成品101热压整型得到所述第二半成品102。于所述热压程序中，加热装置33的温度控制在100℃至180℃间，较佳为120℃，但不以此为限。并且于热压程序中，所述第二上模具与所述第二下模具间维持一第二间距(未图示)，所述第二间距为小于或等于2厘米，较佳为1.2厘米，但不以此为限，且所述第二间距小于所述第一间距。此时所述第二半成品102的干燥度约为50％-100％。

同所述第一上模具22与所述第一下模具23的结构，请参阅图2至图3，所述第二上模具31与所述第二下模具32分别具有至少一通孔34，所述通孔34分布于所述第二上模具31与所述第二下模具32内部表面并分别贯穿所述模具，使所述第一半成品102释出的水气或水蒸气可由所述通孔34分别排出至所述第二上模具31与所述第二下模具32外。同理，所述真空吸附装置 50分别与所述通孔34液态连通并由所述通孔34抽排气，用以经由所述通孔34分别吸取所述模具中的水气，可将所述第一半成品101受热所产生的水蒸气排出。

上述通孔34在制成模具的加工过程中被形成，如藉由线切割、雷射加工、磨削加工或放电加工等制成形成。在不同实施例中，所述通孔34可由制成模具过程中金属铸造/烧结过程中对应模具一体成型。

请续参阅图1至图3所示，所述第二上模具31为一凸起状模具，即第二上模具31中央具有一凸起部311，所述第二下模具32为一凹槽状模具，即第二下模具32中央具有一凹槽321。所述第二上模具31的凸起部311的末端表面设有一第二上编网312，且所述第二下模具32的凹槽321底部边缘为光滑面，而所述凹槽321内的底部设有一第二下编网323(见图1)，所述第二下编网323为一双层网状结构，包括一第二下内编网3231与一第二下外编网3232(见图1)，第二下外编网3232的网目数大于第二下内编网3231的网目数，用以透过第二下编网增加浆体100形成的湿坯与第二下模具32间的空间以增加排出湿坯中所含水/水蒸气的效率，此外更可使由浆体100形成的湿坯可以被留置在所述第二下编网323上，同时在所述真空吸附装置50经由所述通孔吸附多余水蒸气时，可避免所述由浆体100形成的湿坯结构一并被吸附进入所述通孔造成通孔阻塞，并避免第二半成品 102于脱模时黏附于所述第二上模具31与所述第二下模具32。

于不同实施例中，所述第二上模具31与所述第二下模具32可为铝制材质构成的光滑模具，或其他制成模具后具有高度表面平滑度的材质。如所述第二下模具32可由一多孔性金属材料构成，多孔性金属材料选自由烧结的铜粒、不锈钢与镍合金所组成的群组中。并且于不同实施例中，所述第二下模具32可为一由多孔性金属材料(如铜粒烧结)构成的模具，而第二上模具31可为一由铝构成，即第二上模具31为一表面光滑的铝制模具，由于多孔性金属材料的材料特性会使第二下模具32表面存在复数穿透第二下模具32的孔隙，因此于此实施例中将不需要第二下编网323的存在。故于本实施例所制造出来的纸塑成品104具有一第一表面1041与一第二表面1042，请见图6即为所述纸塑成品结构的侧向剖面示意图，在本实用新型较佳实施例中所述第一表面1041为所述纸塑成品104的内表面，而第二表面1042为所述纸塑成品104的外表面，且所述第一表面1041及所述第二表面1042皆具有一大于或等于3Bekk秒光滑度的表面平滑度值，其中较佳为6-14Bekk秒光滑度。

另如图4所示，于不同实施例中，所述湿纸塑成型机台1更包括一翻转捞浆装置70，设于所述第一下模具23，包括一驱动组件(未图标)，而所述驱动组件在其旋转轴向的一端具有至少一旋转轴(未图示)，而另一端使所述旋转轴连接穿设于所述 第一下模具23，进而所述旋旋转轴受所述驱动组件的带动而依旋转轴向进行旋转，使驱动组件驱动旋转轴转动180度，并带动所述第一下模具23以旋转180度的方式转动。且所述湿纸塑成型机台1包括一抽吸装置80，设于所述第一下模具23，于所述第一下模具23旋转180度后作动，使所述第一下模具23自所述浆槽21中吸附所述浆体100以在所述第一下模具23上形成湿坯体。因此，除了上述第一下模具23以捞集方式(即第一下模具23表面朝上于浆槽21中捞集浆体100)形成湿坯体的实施方式外，于本实施例中，所述翻转捞浆装置70可使第一下模具23翻转180度后，即由抽吸装置80以吸附方式抽吸浆体100，使被吸附的浆体100贴附于第一下模具23表面，即第一下模具23表面朝下于浆槽21中吸附浆体100。

以翻转捞浆装置70吸取浆体100的方式和以第一下模具23捞集浆体100方式间的差异在于，浆体100中的纤维沉积于模具底部的状况不同。前者因吸力作用使靠近第一编网231处的纤维会相对较短，即浆体100中较短的纤维会被吸附沉积在翻转后的模具底部，使后续纸塑成品的边角处会呈现较美观的直角状态；而后者因捞集方式使浆体100中的纤维仅受重力沉积作用，浆体100中较长的纤维会沉积在模具底部，造成后续纸塑成品的边角处会呈现较不美观的圆角或钝角状态。

后续，所述第二移动装置38用以将所述第二上模具32移动 至所述裁切作业区40，并同时所述第二上模具32吸附所述第二半成品102移动至所述裁切作业区40，由所述刀具41将所述第二半成品102切割呈预设尺寸并裁切掉多余的部分，便可得到加工完成的纸塑成品。

上述移动模具与半成品的方式皆藉由第二移动装置38(机械手臂)来移动，于不同实施例中，亦可藉由滑轨与滑轨座的方式来移动模具与半成品。以滑轨与滑轨座的方式系为现有装置及技术，在此不再赘言。

请参阅图5并配合图1-3所示，图5为本实用新型纸塑成型机结构的作动示意图。本实用新型纸塑成型机结构1的详细作动方式将详述于下。

首先，在一捞浆作业区10进行一捞浆步骤S1，由一第一下模具23下降到一浆槽21中，自所述浆槽21承接捞集所述浆槽21内液态纸浆形成的一浆体100，藉由第一下模具23本身带有的真空吸附作用，吸附所述浆体100使其布满于第一下模具23作用面上以形成一湿坯，所述第一下模具23于所述浆槽21内停留约3.5秒后离开所述浆槽21完成捞浆步骤S1，接着所述装承所述由浆体100形成的湿坯的第一下模具23上升移动至适当位置，同时所述第一上模具22由所述第一移动装置28带动向下移动与所述第一下模具23相合模以对所述由浆体100形成的湿坯进行一预压程序S2，此时所述第一上模具22与所述第一下模具 23之间维持一第一间距，所述第一间距可为1厘米至5厘米，较佳为3厘米。后将所述由浆体100形成的湿坯中所含的多余水分由一真空吸附装置50抽吸至第一上模具22外，以将所述由浆体100形成的湿坯进一步干燥成型为一具预定形状的第一半成品101，所述预压程序S2持续的时间约为3秒。初步整型后得到干燥度约为10％-50％，较佳为33％的第一半成品101。完成捞浆步骤S1与预压程序S2后，由于所述第一上模具22亦具有真空吸附作用，使所述第一上模具22的所述第一半成品101，故所述第一移动装置28带动所述第一上模具22以及其吸附的所述第一半成品101上升回复至初始位置。完成上述所有捞浆步骤S1以及预压程序S2的所需的时间将低于10秒。

之后，所述第一移动装置28带动所述第一上模具22及其吸附的所述第一半成品101水平移动至所述热压作业区30，再下降移动，使第一上模具22将所述第一半成品101交付到一第二下模具32并停止对所述第一半成品101进行真空吸附；接着，由所述第二移动装置38带动一第二上模具31下降移动以与所述第二下模具32对所述第一半成品101进行另一热压程序S3。利用所述第二上模具31与所述第二下模具32相合模，并于合模瞬间增压以及第二上模具31设有一加热装置33以对所述第一半成品101加压及加热，进而使所述第一半成品101热压及成型为一第二半成品102。于所述热压程序S3中，加热装置33温度控制 在100℃至180℃间，较佳为120℃，但不以此为限。并且所述第二上模具31与所述第二下模具32间维持一第二间距，所述第二间距为小于或等于2厘米，较佳为1.2厘米，但不以此为限，且所述第二间距小于所述第一间距。此时所述第二半成品的干燥度约为50％-100％。

完成所述热压程序S3后，再由所述第二移动装置38带动所述第二上模具31并由所述第二上模具31真空吸附所述第二半成品102上升回复至初始位置，后由所述第二移动装置38带动所述第二上模具31并由所述第二上模具31真空吸附所述第二半成品102水平移动送至一裁切作业区40，完成上述所有步骤所需的时间将低于160秒。

后由所述第二移动装置38带动所述第二上模具31及其吸附的所述第二半成品102下降至所述裁切作业区40以将所述第二半成品102放置在一裁切平台后并解除对所述第二半成品102的吸附，藉由至少一刀具41将所述第二半成品102进行裁切作业S4，所述刀具41可为一机械刀具或一雷射切割方式，裁切掉多余的边缘部分后便可得到完成加工的纸塑成品。

综上所述，本实用新型提供的纸塑成型机结构的各区机台间彼此连结，并透过所述第一及第二移动装置28,38以自动生产线的方式达到一贯的连续作业，而无需靠人工方式来传递纸塑半成品；其次，本实用新型藉由第一上模具与第一下模具于捞浆步 骤中预先进行轻微压合(预压程序)，使浆体可以在热压步骤前先排出部分的含水，提升浆体在热压步骤前的干燥度，以便缩短后续热压步骤所耗费的时间，并可增加半成品的扎实度，同时避免热压过程中含水量高的半成品急速加热加压产生半成品碎裂的情形，缩短纸浆干燥所耗费的时间，可以有效提升效率增加产量，故能有效解决现有机器设备在制造纸塑品时因热压步骤过于耗时，拉长整体制程时间，致使工作速度相对较慢且产量相对较少并造成纸浆半成品碎裂的问题。

虽然本实用新型已以优选实施例公开如上，但上述优选实施例并非用以限定本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。