专利名称：具有稳定外形轮廓的构件的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种具有稳定外形轮廓构件的加工方法，该方法是利用抽吸模座中纤维原材料使流化纤维原材料沉积在模座中。
流化纤维原材料是指一种湿的、具有纤维特性并且适合于加工所要求的构件的初始材料。这种初始材料可能是纤维浆料，其用于制造托盘和纸板箱来包装易碎及敏感物品，如水果、鲜花、鸡蛋，以及玻璃等物品，该浆料通常由悬浮的纤维状纤维素组成。
为此目的使用这样一种生产技术是众所周知的，该技术是把浆液状初始材料通过沉积过程附在模具的外成形轮廓上，该模具是可渗透的，它可使气态工作介质，通过抽吸作用，穿过模具材料作用于该材料，因此，通过抽吸，在模具上形成材料的外形轮廓。
本发明的目的是要提出该生产技术本身它是如何既可生产相当小和轻的构件，也可生产大型的，相当重的、具有外形稳定性的、具有高载能力的构件，该外形稳定性基本上是根据沉积于模座上材料层的相对厚度来决定的。与其相比，所说的小和轻的物体的壁厚是相当薄的，所需刚度实际上是这样获得的，即通过仔细塑造壁嵌板，它用来支撑所述物体，此时壁板通过相互支撑来产生一个具有相当刚度的构件。
本发明所陈述的目的是这样实现的，应用于基座上的由流化纤维原材料所形成的浆液它易于排出一定量的水并且以一定的方法来控制抽吸，该方法是通过抽吸，在模座上沉积一定厚度的纤维原材料层，以满足构件外形轮廓稳定性的要求的。
使用上述生产技术，它同样可以生产高载构件，象托架和建筑构件，与上述包装实例相反，它会显示出相当平稳和光滑的外表面，其本身表现出高度的外形轮廓稳定性。一定厚度的纤维原材料层的沉积意味着用于抽吸的负压可能在原材料层中获得这样一种材料密度，在直接靠着模具面的材料层的外表面上，其密度最高，并且在通过沉积体中性层的距离上其密度呈增加的效果。
通过使用所加工构件的层厚度，该构件的外形稳定性根据本发明也会在纤维原材料层上获得提高，并且相应于在用于加工整个构件所必须的纤维浆液量的联合抽吸过程中的抽吸作用的变化来产生一处或多处的层厚的变化。在此方法中，以一个或相同的工作过程，即纤维原材料层沉积于模座上的过程，就可能形成一个构件所要求的最终外形和通过应用材料层的厚度，在成形构件的实际材料中制成具有增强了的外形稳定性的造形结构。根据本发明，这种结构可以成形为相对于构件其他部分较厚的厚度连接的网格结构。
根据本发明，完成这种方法的合适方式的特点在于，为了对易于排水的纤维原材料浆液抽吸到所要求的厚度，使用一种模具，其在负压情况下允许气态活动工作介质的渗透，并且有一个可渗透工作介质的模具表面，该表面的渗透性可以调节到通过对浆液的抽吸，在该模具表面上沉积的纤维原材料层的厚度。
以这种方式可以获得浆液的排水能力与模具表面的抽吸能力之间的相互制约，从而合理地制造具有相应于所要求的承载能力的较厚的纤维层厚度的构件。
为了获得构件纤维原材料层厚度的局部变化，根据本发明，可使用一个具有渗透变化能力的模型表面的模具，该渗透变化对应于由于抽吸而沉积在模型表面上易于排水的纤维浆料层厚度的局部变化、各层本身的变化以及交联网格结构的层厚变化。
这意味着纤维原材料在模子上的沉积将根据模子表面的渗透性而变化，该渗透性在抽吸作用下将会导致局部变化，在抽吸作用下，模型表面渗透性差的地方，纤维原材料的沉积将减少，相反，在模型表面渗透性强的地方，沉积量将增高。
根据本发明，该方法的实施例的特征是，使用一个模子，用来将纤维原料制成的易排水浆抽吸到所需厚度，其模子在负压下可渗透气态活动工作介质，并且至少对于外形成形部分来说，它由部分复合材料组成，该复合材料的粒子被固定在一起，用于形成坚固外形轮廓的模具表面，同时，它们共同限定了工作介质的通路，这些通路是穿过复合材料通向模具的外表面的。起码，形成模具表面的复合材料层的厚度，是根据利用抽吸浆液在模具表面上所沉积的纤维原材料层的厚度来调节的。
这样一种模具是由便宜的无机材料，象砂子，来制造的，或者是使用简单的生产技术，它周期短，因而也就便宜。模具的总的生产费用维持在低水平，并且这种实施例因此也就适用于小批量产品的生产。
为了获得构件上纤维原材料层厚度的局部变化，根据本发明，使用这样一种模具，在该模具中，模具表面所形成的复合材料具有这样一种厚度，其厚度变化对应于由于抽吸而沉积在模具表面上的易于排水的纤维浆料层厚度的局部变化、各层本身的变化，以及交联网格结构的层厚变化。
根据本发明，可以使用这样一种模具，该模具的可渗透表面由具有变化粒度的粒子组成。其粒度在形成模具的模表面部位小一些，而在支撑模表面的材料层上可大一些。以这种方式，可以获得有利于空气流动的通路，同时，对被加工的构件来说，可以获得一个相当光滑的成形模具表面，并且使得构件获得一个平滑表面。
生产过程所需要的模型强度可以通过简单方式来获得，这就是将模具粒料与合适的粘合剂相混合(该粘合剂含有增强粘附剂)，还可以通过对这种混合物进行热处理来达到硬化目的来制造所说模具。还可以通过在粒料中嵌楔来获得强度。
进一步来说，根据本发明，可以使用这样一种模具，该模具在底部具有一个基件，基件上的复合粒子可通过一种真正可熔化的组分来连接起来，而模具的其余部分粒料可通过一种可变硬的粘合剂来连接起来。这样的模具其特点是具有高强度，使其能抵抗一定的工作压力。
同样，在本发明范围内，也包括使用这样一种模具，该模具的模表面可造型成具有一定的强度，因而该模具可用于造型构件时的最终压力加工。最终压力加工不仅可用于快速去除沉积于模表面上的浆料层中的水份，而且还可特别地获得所沉积的良好的材料密度，特别是厚的纤维材料层，因此，对于最终产品来说它可获得高度的外轮廓稳定性通过适当地选择粒度以及模具粒料的分布，可以获得所要求的模具的孔隙度，这种可渗透模表面的组成既可获得粒料之间固定用化合物的理想状态，又可适合于孔隙度的大小，来避免穿过材料厚度而引起的不必要的压力降，该材料没有必要这样稠密。
实用中提到的上述过程及模具可用于生产各种纤维悬浮液制品的制造，以及目前含各种辅助材料的构件的生产，这种辅助材料对于在通过模具上的抽吸所获得的材料层中产生连接是必须的。
通过使用气态工作介质来使流化纤维原材料沉积于模表面的成形外表面上而形成的构件的移出实际上可以这样完成，即使用压缩空气通过模具的空气通道，来使构件受到影响，从而完成脱模。然而实际上构件仍然是相当软的，因此，为了从铸模中移出构件，最好使用转移模，为了达到从模具外表面上移出构件，以及依次把构件放到传送带上送至干燥间的目的，该转移模适合于与不朝向所述成形模的外表面的构件表面产生相互作用。在本发明的范围内也可用上述颗粒复合材料制造这样一个转移模具，通过将所述材料颗粒粘合在一起来产生一种开式、稳固的结构，该结构中带有通向模具外表面的通路，并且与一真空源相连接以产生抽吸效果。
转移模可直接基于铸模中的构件进行制造，用石膏制成的第一辅助模(凹模)在该构件上的远离所说铸模的一面上制成，用石膏制成的第二辅助模(凸模)在该第一辅助模(凹模)上制成，而所说转移模(凹模)便直接在该第二辅助模上形成。
在沉积过程开始之前或者转移过程之前，必须保持可渗透模面的洁净，即将其暴露于空气中，使空气流作为气态介质通过模具中的通道。
本发明中使用的及由粒料复合材料所构成的模具可以以这样一种方式加工，即，使用后或在磨损情况下，它可以作为模具粒状构成材料而被再次循环使用。
对于易于排水的浆料的加工，根据本发明，对于纤维原材料来说，起码可以部分地使用含长纤维的初始材料，这种长纤维初始材料一部分可以通过在碎浆机中摇出来处理成为浆液，另一部分还可以通过预分离、控制干碾过程进行处理，通过这种方法初始材料就可分成配料量并且分离成单纤维，在此，构件就会由产生出的浆料而加工出来。
为了制成加工构件所需的浆料，在纤维原材料的加工过程中，作为基本步骤的碎浆机的使用出现在所有情形当中，特别是当纤维原材料以大包干物质的形式(诸如废纸)提供时。
在碎浆机中，原材料的每一部分相互摩擦产生强力旋转，因而产生破碎并且原材料就会被分离成纤维。
特别是在使用不纯材料的情况下，象废纸和再生纸的情况下，希望所完成的分离要有效地进行，因此，先分离的纤维要比后分离的纤维表现出更高的附加处理程度，换句话说，碎浆机的处理过程在本身的进程中是不可控制的，因此也就不纯。所说的附加处理过程就会导致研磨度(°SR-Schoppor-Riegler)的增加和碎浆机中的粘度的增加，相反它影响了从碎浆中所加工的构件的后续排水性，并且增加了在材料排水和材料干燥过程中构件的收缩。
根据本发明，该方法使得在碎浆机中至少部分地添加一种纤维原材料，这种纤维原材料中的纤维已经在一定程度上分离成了单纤维，这就是可以更迅速并且同时在碎浆机中获得自磨效果和混合效果的原因。当碎浆机处理更为均匀的原材料时，同样在碎浆机中通过自磨而获得的磨度也可调节到更为均匀。上述脱离碎浆机的浆液中水的粘附将更可控制了。
然而同样的过程也会带来其它优点，其在废纸的循环利用上特别有价值。
再生废纸具有许多不同特性和等级，如果该材料在浆液中于摇出之前进行分离，有控制的干磨，通常就可以使用一种比仅在碎浆机中进行分离处理摇出时所用材料更为便宜的低级材料。
如上所述预分离干磨作为一种多级加工过程中的一个步骤，因此便可以一种具有特效的方法将初始材料分离出来。
以一种特殊方法，可将含有象塑料、防水纸、塑料压合板和纸的废纸材料分离成所需程度的纤维和粒料。分离出的不是纸的组分在进入碎浆机之前必须进行筛选，或者可以使这些已被粉碎的组分进入下列生产过程。
在该方法的一个实施例中，已经经过分离、有控制的干磨过程的长纤维初始材料被加到碎浆机内已形成的浆液中，并经受一定时限的摇出。
可以这种方式加工一个构件，其纤维材料的主要部分是利用水凝胶纤维粘合剂粘合的，另一部分与空气悬浮纤维材料混合，其粘合则通常使用胶。
业已证明，以这种方法，就可废除传统的整个由水凝胶粘合剂粘合浆液，因此，就可以大大减少物件的排水和生产时间，进一步的，由于可通过添加胶来准确控制强度特性，该方法也就可以严格控制所需构件的强度特性。
这些优点对于利用所述的抽吸技术进行大型的稳定形状的构件的经济的、合理的工业化生产是十分重要的。
比如可利用一个粉碎机，也称为切碎机进行加工，继之以用研磨机进行的后处理，以进行多级式干磨。所说研磨机接收经切碎机加工后的一定大小的材料进行进一步研磨加工，并且如果需要的话，可在其被加到碎浆机中进行摇出处理之前，把这些材料进一步干磨至特殊大小。
根据本发明，在碎浆机中进行摇出之前，对纤维原材料所提出的分离、控制干磨工序同样也提供了共同利用再生废纸的可能性。这时制成的构件肯定是防缩的并且是尺寸恒定的。高木质纤维含量的初始纤维将导致较小收缩，因为该纤维是纤维素纤维。结果证明，根据本发明的方法，在木质纤维纸原料中加入大量便宜的再生纸原材料，其中包括不一定是木质的废纸盒也是可能的。借助于对原材料的预分离、控制干磨，就可能制造这样一种浆液，它不会使所加工的构件具有不希望的收缩。
利用附加材料，象填料、化学物质、粘合剂等来加工流化纤维原材料以制造构件是众所周知的原理。附加材料决定了所制造的构件的强度、硬度、透明度的大小或是弱、软和吸收性。本发明在应用这些附加材料上也具有优越性。
多级加工过程中的每一步骤实际上增加了在整个加工过程中的各个步骤中添加附助材料的可能性。所获得的最终浆料的开式结构，是这个特殊的发明的结果。对于附加材料来说，它可得到一种良好的通路。从而粘接材料可在构件表面或多或少地积聚，以增加壁面强度。在进行预分离、控制干磨过程中增加附助材料可以使附助材料均匀分布在加工纤维的整体内。当然也可把附加材料加到碎浆机中。
进一步说，在本发明范围内，在碎浆机中进行的摇出作为一个加工过程是依赖于预分离、控制干磨的。换句话说，在碎浆机中所获得的自身干磨度可以根据在预干磨步骤中进行的干磨度进行调节。例如，一种纸浆，它在碎浆机中被处理成常规状态，其在自磨中获得60°SR干磨度(Schopper-Riegler)，在这种纸浆中加入经干磨的纤维材料，经混合后，共同经过5分钟以上的加工。利用这种混合浆液制得的构件可具有特别大的厚度、孔隙度、和渗透性。这就意味着产品具有良好的排水性和因此而具有的较大壁厚。
根据本发明制造的易排水的浆液在模具上均匀加入纤维悬浮液是不困难的，甚至在加工较大壁厚构件时也是如此。
废纸，也称再生纸，它是一种多组分复合物，且含有多种不同长度的纤维。然而，实践证明，当纸材作为加工过程的一部分材料时，平均纤维长度可大些。以保证获得上述的具有特别好的排水性和结构上的优点。
本发明的方法同样也适于纯净物料的加工。
权利要求
1.在成形基座上对纤维原材料浆液进行抽吸，从而把流化纤维材料浆液沉积于该成形基座上，形成形状稳定构件的加工方法，其特征在于，应用该方法把由流化纤维原材料构成的浆液加于所说基座上，它易于排出一定量的水，抽吸作用的进行和控制是以一定的方式进行的，从而通过抽吸使纤维原料层以一定的厚度沉积于所说基座上，该厚度基本上保证构件所需外形稳定性的要求。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维原材料层的壁厚具有一处或多处不同，该厚度不同分布在整个材料层上，并通过具有相应局部变化的抽吸作用，对制造整个构件所需纤维浆量进行共同抽吸加工而产生。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，纤维原材料以相应于所需形状稳定性的厚度进行沉积，这一过程是通过形成与其他区域相比具有较大壁厚的交联网格结构来实现的。
4.根据上述权利要求1～3中任何一个所述的方法，其特征在于，为将纤维原材料制成的易排水浆液抽吸至所需壁厚，使用一种模具，它可在负压作用下渗透气动工作介质，它具有一个可透过工作介质的模具表面，模具的渗透性可调节，以使其调到在对该表面上浆液的抽吸作用下，沉积的纤维原材料层的厚度。
5.根据权利要求4所述的方法，用于实现权利要求2或3所述的方法，其特征在于使用这样一种模具，其模具表面的渗透性具有变化，它们分别相应于在抽吸作用下，沉积到所说模具表面上的易排水纤维浆层的局部壁厚的变化、或所需交联网格结构的壁厚的变化。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，为将由纤维原材料制成的易排水浆液抽吸至所需厚度，使用一种模具，它可在负压作用下渗透气动工作介质，至少它的形成构件外廓的模具部份，是使用颗粒复合材料制成的，这些颗粒料固定在一起以制成形状稳定的模具表面，同时限定了开式通路，以使工作介质通过该复合材料直至该模具外表面，至少形成模具表面的复合材料层的厚度可调节到在对浆液的抽吸作用下沉积到该表面上的纤维原材料层的厚度。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，使用这样一种模具，其上形成该模具表面的复合材料层的厚度要有变化，该变化分别根据在抽吸作用下在该模具表面上沉积的易排水纤维浆层的局部厚度变化，或所需交联网格结构的厚度变化而变化。
8.根据权利要求4～7中任何一个所述的方法，其特征在于，使用这样一种模具，其可渗透的表面由不同粒度的颗粒料组成，在形成模具表面部份的粒料小一些，而在低层支撑部份的粒料则大一些。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使用这样一种模具，其上的颗粒料由用粘合剂形成的层包覆。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用这样一种模具，其上的粘合剂是热凝固的。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使用这样一种模具，其上的粘合剂含有粘合促进剂。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使用这样一种模具，其上颗粒料是圆形的。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使用这样一种模具，其上颗粒料之间以楔形复合在一起。
14.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，使用这样一种模具，在基部以下部分中的复合颗粒料之间通过快速热熔相连结，而该模具其他部分的颗粒料则通过硬化粘合连接在一起。
15.根据权利要求4～14中任何一个所述的方法，其特征在于，使用这样一种模具，其模具表面具有一定的强度，以使其可进行构件的最终压力加工。
16.根据前述任何一个权利要求所述的方法，其特征在于，至少部分使用含长纤维的初始材料作为纤维原料并加工成浆液，一部分在碎浆机中摇出，另一部分则经过预分离、有控制的干磨，这样，该初始材料便被分离成一定配料量并被分离成纤维状，然后，构件便从由此制成的浆液中制造出来。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，预分离控制干磨生产过程是分多个步骤进行的。
18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，摇出过程作为可控生产过程取决于分离干磨过程。
19.根据权利要求16～18中任何一个所述的方法，其特征在于，经过分离、控制干磨后的长纤维初始材料以一定的配料量加到碎浆机中已制成的浆液中，并经过一定时限的摇出过程。
20.根据权利要求16～19中任何一个所述的方法，其特征在于，辅助材料的添加是与预分离干磨过程相连接进行的。
21.根据权利要求16～20中任何一个所述的方法，其特征在于，辅助材料的添加是在制成浆液的进一步应用过程中进行的。
22.根据权利要求16～21中任何一个所述的方法，其特征在于，浆液如权利要求16所述制造出来，且该浆液以一定的配料量加到已经制成的另一种浆液中，然后，构件从这样制成的混合液中制造出来。
全文摘要
利用一个生产过程来制造具有稳定外形的构件，它是通过抽吸模座上的纤维原材料浆液而把流化纤维原材料沉积于模座上。为此目的，模座上加有一定量的由流化纤维原材料制成的易排水浆液，抽吸过程以一定的方法控制，从而通过抽吸使纤维原材料层沉积在模座上，该纤维材料层具有一定的壁厚，该壁厚基本上可保证构件所要求的外形稳定性。
文档编号D21J7/00GK1042389SQ891089
公开日1990年5月23日 申请日期1989年10月25日 优先权日1988年10月25日
发明者托本·拉斯慕森 申请人:布罗德因哈特曼有限公司