CN103572668B - 基于实心凸缘口体的纸浆容器的制造模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于实心凸缘口体的纸浆容器，容器的口部外侧设置有环形实心凸缘。本发明还提供了上述纸浆容器的制造模具，包括凸模和凹模，凸模和凹模对应容器口形成位置的外侧分别设置上下相对形成容器口凸缘的弧形槽。在热压定型的过程中，将提前在容器口部位多预留出来一部分的纸浆湿胚，挤入模具凸缘部位的成型腔中，生产出与纸浆产品本体厚度不同的纸浆容器口凸缘。本发明纸浆模塑的容器，一次热压成型，口体形成实心光滑凸缘，免于二次切边，从而满足与倒钩槽容器盖的配合使用，本发明生产成本低、实用性强。

Description

基于实心凸缘口体的纸浆容器的制造模具

技术领域

本发明涉及基于植物纤维利用纸浆模塑工艺制造的容器，更具体地说，涉 及容器口部结构的改进及其加工方法。

背景技术

现有技术，纸浆模塑湿胚经热压定型后，其厚度是大体均匀一致的。纸浆 容器的容器口部形状或是扁平的或是空心弧形，这种纸浆杯或碗等容器，无法 与带倒钩槽的容器盖做到紧密配合，限制了纸浆产品的应用范围。

另外，现有技术的纸浆模塑制品在生产中采用的是开放式模具，如图1所 示，湿胚原料在热压模具的挤压定型过程中，多采用容器边缘圆弧处理，多余 的原料被挤压出去形成飞边，这种飞边还需要二次加工，即切去飞边。切去飞 边的纸浆制品的周边虽然整齐，但是却变得锋利，极易感觉割嘴，会让消费者 在使用过程中感觉很是不舒服。

另一种现有技术的加工工艺，利用纸板卷制成一次性纸杯。尽管可以在杯 口部卷成空心圆，不存在割嘴的问题，而且同带倒钩槽的塑料盖能够配合，在 市场上得到广泛应用，但其加工工艺为纸板卷制，不适于纸浆模塑制造，且生 产成本的和效率都不及纸浆模塑的制造工艺，使得产品成本较高。

目前，现有技术下的纸浆模塑产品无法做到翻卷容器口部，极大地限制了 纸浆产品的推广和应用。

发明内容

本发明旨在提供一种容器口向外形成凸缘的纸浆模塑产品，从而能够与带 倒钩槽的容器盖紧密配合，达到储物功能。本发明还提供了纸浆模塑产品的制 造工艺，具有工艺简单、成本低、效率高的特点，大大降低了产品的成本，适 合推广应用。

为了达到上述目的，本发明提供一种基于实心凸缘口体的纸浆容器，所述 纸浆容器的口部外侧环绕有实心光滑凸缘。

此处，凸缘“光滑”旨在突出与现有技术方式纸浆模塑容器产品的区别。现有技术的纸浆模塑容器产品，如图1所示口部折边模压后，由于处于开放、无限制状态，折边边缘呈现处不规则的毛刺或锯齿，因此不够光滑，需要二次 加工，刀切完成。切后，口部边缘却变得锋利，使用时容易割嘴。而本发明一 次成型出不割嘴的光滑凸缘。

凸缘的密度可以与纸浆容器本体的密度相同也可以不同，通常为纸浆容器 本体的0.2～2倍。根据留料的多少，凸缘的密度会有所变化。如杯口等强度要 求高的产品，可以制作高密度的凸缘，强度高、耐用性能好；方便面碗或浅碟 等产品，可以制作低密度的凸缘，只要不感到割嘴，具有一般性的强度即可。 此外，凸缘的横截面为弧形过度的封闭形状，可以是圆形也可是椭圆等其它形 状，以弧形过度，成光滑形式。

为了制造上述纸浆容器，本发明还提供了上述纸浆容器的制造模具，包括 凸模和凹模，所述凸模和凹模对应容器口形成位置的外侧分别设置上下相对形 成容器口凸缘的弧形槽；两个所述弧形槽与两侧的所述凸模和凹模侧壁构成模 压过程中的留料仓。在模压过程中，特别存在一个中间状态，留料仓构成封闭 空间，内部留设纸浆湿坯，通过两个弧形槽的相对模压这些纸浆湿坯，形成凸 缘。

此外，本发明的凸凹模具合模状态下形成封闭模具，具体分为嵌入式结构 和挡环式结构。

一种实施方式下，所述凸模和凹模形成容器腔体及容器口凸缘的模具分别 为一体式结构，即构成封闭嵌入一体式模具。

本发明还提供了第二种嵌入式模具结构，称为封闭嵌入分体式模具，具体 为：所述凸模包括中部前凸用于形成容器腔体的中心凸模部分，以及外侧后置 用于形成纸浆容器口体凸缘的环状凸模部分；所述中心凸模部分和所述环状凸 模部分为分体式结构，上方分别连接各自的向所述凹模方向推进的执行机构； 所述凹模包括配合所述中心凸模部分的凹形部分；所述凹形部分位于容器口实 心凸缘形成位置设置有下弧形槽；所述凹模还包括高出容器口形成位置连接所 述下弧形槽外侧的实体部分；所述凸模的环状凸模部分与所述凹模实体部分和 所述凸模中心凸模部分之间的空间相配合，且所述环状凸模部分的下部设置有 与所述下弧形槽相对应、对接后构成纸浆容器口体凸缘的上弧形槽。

第二种嵌入式模具结构中，所述凹模实体部分高出容器口形成位置的距离 大于或等于预留湿胚料长度具体距离根据模具需要设置，能够实现加工为准， 最好兼顾成本要求。所述预留湿胚料长度L=s·ρ/h；

其中：s---凸缘的截面积；

ρ---凸缘相对于容器本体的密度；

h---容器本体的厚度。

另一种方式下，模具采用挡环结构，或者称为封闭挡环式模具，具体说： 所述凸模包括中部前凸形成容器腔体的中心凸模部分，以及外侧后置形成纸浆 容器口体凸缘的环状凸模部分；所述中心凸模部分和所述环状凸模部分为分体 式结构，上方分别连接各自的向所述凹模方向推进的执行机构。以分体模具各 自与湿胚接触算起，所述环状凸模部分的推进行程大于所述中心凸模部分的推 进行程，多出的行程，与预留料的长度相当。所述凹模包括配合所述中心凸模 部分的凹形部分，以及所述凹形部分外侧位于环形槽外设置向所述凸模环状凸 模部分方向弹起的弹性挡环；所述弹性挡环和所述凹形部分之间形成环状凸台 部分。其中，所述凸模环状凸模部分的内侧边缘以及所述凹模的环状凸台部分 的上端面外侧分别设置相互对应、对接后构成纸浆容器口体凸缘的所述弧形槽； 而所述弹性挡环的内侧壁与所述中心凸模部分的外侧壁构成所述留料仓的侧 壁。

上述挡环结构中，优选方式下，弹性挡环弹起状态下高于所述凹形部分形 成容器口的位置，且高出距离大于或等于所述留料仓内预留的湿胚料长度，具 体距离根据模具需要设置，能够实现加工为准，最好兼顾成本要求。所述预留 湿胚料长度L=s·ρ/h；

其中：s---凸缘的截面积；

ρ---凸缘相对于容器本体的密度；

h---容器本体的厚度。

此外，本发明另一种模具，即挡环一体式模具，所述凸模包括中部前凸形 成容器腔体的中心凸模部分，以及外侧后置形成纸浆容器口体凸缘的环状凸模 部分；所述中心凸模部分和所述环状凸模部分为一体式结构，即合二为一；所 述凹模包括配合所述中心凸模部分的凹形部分，以及所述凹形部分外侧位于环 形槽内设置向所述凸模环状凸模部分方向弹起的弹性挡环；所述弹性挡环和所 述凹形部分之间形成环状凸台部分；其中，所述凸模环状凸模部分的内侧下边 缘以及所述凹模的环状凸台部分的上端面外侧分别设置相互对应、对接后构成 纸浆容器口体凸缘的所述弧形槽；而所述弹性挡环的内侧壁与所述中心凸模部 分的外侧壁构成所述留料仓的侧壁。

综上，本发明提供了一种纸浆容器的制造方法，在纸浆湿胚成形阶段，在 容器口部位多预留出纸浆湿胚；在热压定型的过程中，将所述多预留的湿胚挤 入模具凸缘部位的成型腔中，生产出带有实心凸缘口体的纸浆容器。

其中，多预留的湿胚长度L=s·ρ/h；

s---凸缘的截面积；

ρ---凸缘相对于容器本体的密度；

h---容器本体的厚度。

本发明对模具要求如下：

1.凹模上有专门用于凸缘成型的留料仓，留料仓主要作用就是为了容纳多预 制的湿胚，用以形成凸缘。

2.凹模的留料仓可以是与本体一体化结构，即形成上下模嵌入式结构；还可 以是分体式，即采用滑块式的挡环结构，形成留料仓。

3.凸模可以是一体的，也可以是分体的。分体式即本体为一部分，先挤压， 然后凸缘部分模具再下压，压制凸缘。

基于上述模具的加工原理，本发明还提供了一种基于实心凸缘口体的纸浆 容器的制造方法，在纸浆湿胚成形阶段，在容器口部位多预留出部分纸浆湿胚； 在热压定型的过程中，将所述多预留的湿胚挤入模具凸缘部位的成型腔中，生 产出带有实心凸缘口体的纸浆容器。

此外，制造过程中，加工工艺要求如下：

1.预留料计算公式，计算预留料的长度。根据产品需求，多预留纸浆湿胚 料，则压制的凸缘结构密度大，超过本体。少预留料则密度小。

2.杯子等大角度容器可以直接采用一步法。即上下合模时，侧壁挤压纸浆 产品的同时，上部的凸缘也被开始挤压，同时成型。

3.碗等小角度容器采用两步法。首先将本体挤压住后，再将凸缘挤压成型；

4.杯子等大角度容器采用两步法也可以。

本发明纸浆模塑的容器，一次热压成型，口体形成光滑圆形、椭圆或近似 圆形的实心凸缘，凸缘的直径大于纸浆容器壁或底的厚度，从而满足与倒钩槽 容器盖的配合实用；特别是本发明凸缘光滑不需要二次刀切，大大降低了生产 成本，而且实心的凸缘口体，更加适合实际实用，耐用性强。

此外，本发明提供的加工模具，湿胚成型时，将预设的多余的预留料，容 纳进留料仓中，模具的容器口周边设计出弧形槽，在热压过程中，预留料被挤 压进模具预设的容器口弧形槽模腔中，纸浆充满其中，形成实心的厚凸缘。本 发明改现有的开放式模具为封闭式模具。采用封闭式模具限制了湿纸胚在热压 过程中的溢料问题，所以无需刀切整形，具有工艺流程简单、加工成本低的特 点。此外，容器口模腔合模后可以是圆形、椭圆或近似圆形、椭圆形等形状， 容器口模腔的间隙大于容器壁或底的间隙。

附图说明

图1是现有技术纸浆模塑工艺制造飞边容器口的纸浆容器示意图。

图2是本发明第一实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的初始状态示意图。

图3是本发明第一实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的中间状态示意图。

图4是图3中A处的局部放大示意图。

图5是本发明第一实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的模压状态示意图。

图6是图5中B处的局部放大示意图。

图7是本发明第二实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的初始状态示意图。

图8是本发明第二实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的中间状态示意图。

图9是图8中C处的局部放大示意图。

图10是本发明第二实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的模压状态示意图。

图11是本发明第三实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的初始状态示意图。

图12是本发明第三实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的中间状态示意图。

图13是本发明第三实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的模压状态示意图。

图14是预留料计算示意图。

图15是本发明第四实施例制造实心凸缘口体纸浆容器的中间状态示意图。

具体实施方式

本发明基于实心凸缘口体的纸浆容器，改进在于，容器口向外形成实心凸 缘。设计原理：凸缘根据产品的设计要求，在纸浆湿胚成形阶段，就提前在容 器口部位多预留出来一部分的纸浆湿胚，在热压定型的过程中，将这部分多出 来的湿胚挤入模具凸缘部位的成型腔中，生产出与纸浆产品本体厚度不同的纸 浆容器口凸缘。

为了实现制造目的，本发明还提供了基于实心凸缘口体的纸浆容器的制造 模具。

优选实施例1及其制造过程如图2-6所示，模具包括凸模和凹模，凸模包 括中部前凸用于形成容器6腔体的中心凸模部分1，以及外侧后置用于形成纸浆 容器口体凸缘的环状凸模部分2。中心凸模部分1和环状凸模部分2为分体式结 构，上方分别连接各自的向所述凹模方向推进的执行机构（图中未示出）。

凹模包括配合所述中心凸模部分1的凹形部分4，以及凹形部分4外侧位于 弧形槽外设置向所述凸模环状凸模部分2方向弹起的弹性挡环5；弹性挡环5和 所述凹形部分4之间形成环状凸台部分12。其中，弹性挡环5的弹起部件可以 是设置于环形槽内的弹簧实现。

此外，所述凸模环状凸模部分2的内侧边缘以及所述凹模4环状凸台部分 12的上端面分别设置相互对应、对接后构成纸浆容器6口体凸缘环形腔的弧形 槽，如图4所示，上弧形槽7和下弧形槽8。加工过程中，如图所示，形成留料 仓88。

另一种优选实施例2及其制造过程，如图7-10所示，模具，包括凸模和凹 模。所述凸模包括中部前凸用于形成容器腔体的中心凸模部分1，以及外侧后置 用于形成纸浆容器口体凸缘的环状凸模部分2；中心凸模部分1和环状凸模部分 2为分体式结构，上方分别连接各自的向凹模方向推进的执行机构；

凹模包括配合所述中心凸模部分1的凹形部分4；凹形部分4位于容器口实 心凸缘形成位置的外侧设置有下弧形槽8；凹模还包括高出容器口形成位置连接 所述下弧形槽8外侧的实体部分14。

此外，凸模的环状凸模部分2与凹模实体部分14和凸模中心凸模部分1之 间的空间相配合，且环状凸模部分2的下部设置有与下弧形槽8相对应、对接 后构成纸浆容器口体凸缘环形腔的上弧形槽7。加工过程中，如图所示，形成留 料仓88。

另一种优选实施例3及其制造过程，如图11-13所示，位于容器口形成部 位，凸模和凹模对应位于容器口外侧设置形成凸缘的弧形槽。而且凸模和凹模 形成容器腔体及容器口凸缘的模具为一体式结构。两个所述弧形槽与两侧的所 述凸模和凹模侧壁构成模压过程中的留料仓88。

此外，本发明第四种实施例，如图15所示，所述凸模为一体式结构，具体 包括中部前凸形成容器腔体的中心凸模部分1，以及外侧后置形成纸浆容器口体 凸缘的环状凸模部分2。图中，中心凸模部分1和环状凸模部分2为一体式结构。 而凹模包括配合中心凸模部分1的凹形部分4，以及凹形部分4外侧位于环形槽 内设置向所述凸模环状凸模部分2方向弹起的弹性挡环5；弹性挡环5和所述凹 形部分4之间形成环状凸台部分。其中，凸模环状凸模部分2的内侧下边缘以 及所述凹模的环状凸台部分的上端面外侧分别设置相互对应、对接后构成纸浆 容器口体凸缘的所述弧形槽；而所述弹性挡环5的内侧壁与所述中心凸模部分1 的外侧壁构成所述留料仓的侧壁。

上述实施例1和实施例2中需要说明一点，中心凸模部分1和环状凸模部 分2的推进行程。

在实施例1中，所述弹性挡环5弹起状态下高于凹形部分4形成容器口的 位置，且高出距离略大于预留湿胚料长度。也就是说，弹起状态下，弹性挡环5 和环状凸模部分2紧密结合，从而确保模压过程中，湿坯料始终处于封闭空间 内，等候压制成实心凸缘9。

同样的原理，在实施例2中，凹模实体部分14高出容器口形成位置的距离 略大于预留湿胚料长度。

预留湿胚料长度L=s·ρ/h；

其中：s---凸缘的截面积；

ρ---凸缘相对于容器本体的密度；

h---容器本体的厚度。

即凸缘的体积与密度的乘积与容器本体厚度之比，就是应该预留湿胚料的 长度。

现有技术的纸浆模塑产品，其湿纸胚的含水量在70%左右，厚度一般在2-4 ㎜左右，热压脱水定型后，纸浆产品的厚度一般在0.5-1.0㎜左右。

为了说明上述要求，举例如下，预制造纸杯凸缘，半径为1㎜，假设制作 的凸缘密度与容器本体大体相当，可认为是1；容器本体厚度一般为0.6㎜，则 可通过以上公式计算出预留湿胚料的长度为3.14*1²*1/0.6=5.2㎜。

纸浆容器如纸杯等，容器壁陡峭，与平面夹角常大于80°，通常为85°左 右。

以80°为例，如图14，凸凹模具合模时，A点和B点重合，在上模提升至 上下模具斜面间距为3㎜时，即假设湿胚的厚度为3㎜时，上模A点与B点的 垂直距离为3/cos80°=17.24即下模的容料仓内可以容纳下将近17㎜的湿胚 料，也就是说，最多可以有近17㎜长的湿胚可以被挤压进模具的凸缘腔中。17 ㎜远远大于5.2㎜，所以完全可以满足卡缘的生产需求。此时采用实施例3或4 的一步法完全可以做出需要的凸缘。

而当角度为45°时3/cos45°=4.24㎜小于5.2㎜，即只有4毫米左右的 湿胚原料可以用于制作凸缘，显然无法满足需要。只能采用实施例1或2的两 步法生产。

由此可见，根据凸缘的大小，容器壁的坡度，选择合适的加工方法来制作 凸缘。

一步法：如图11-13及图15所示，一步挤压成型，就是热压模具在将容器 本体热压成型的过程中，同时将凸缘也挤压成型，称谓一步法。在容器壁的角 度很大时，其模具在接触到湿胚时，由于其行程大，可以容纳很大的预留料时， 采用一步法进行加工，简单方便。

两步法：先将纸浆产品本体挤压住后，再将预留的湿胚料挤压成凸缘的方 法。而当需要很大的凸缘而容器壁的角度又小，没有大的行程时，无法容纳很 多的预留料时，不能一次成型的，只能采用两步挤压法。

两步挤压法，是首先在湿胚成型时，根据产品设计要求，在容器的凸缘位 置预留出适当长度的湿胚，当湿胚转移到热压模具时，多出来的湿胚料首先被 容纳在下模的容料仓中，产品本体先被上模热压定型的同时，容料仓中的湿胚 料才被挤压成凸缘。

两步法可以采用两种模具结构实现。一种是如上文实施例1采用的挡环结 构，如图2-6，纸浆热压下模容器口部四周围有一圈挡料环，上、下模具张开时， 挡料环由于弹簧的作用，凸起于下模平面，凸起高度不低于需要预留的湿胚的 高度。

当成形的湿胚转移到热压下模后，上模本体开始下压，首先将纸浆容器本 体挤压住，然后与上模本体同轴的凸缘成型模下压，与挡环接触并推动其向下 运动，此时上、下模具内部形成封闭腔，纸浆无法向外溢出；随后凸缘成型模 继续下压，预留的湿胚料被挤压在凸缘模腔中形成凸缘，容器底及四壁也同时 被挤压成型。

另一种如上文实施例2采用的嵌入结构，如图7-10，容器本体上、下模具 正常合模，然后镶套在上模的滑动凸缘成型模模具下压，其外径为下模口部的 内径相同，滑动模具与下模对应部位形成凸缘腔，滑动模具下压将预留的纸浆 湿胚压入凸缘腔中，形成纸浆凸缘。

凸缘成型模上面的口部位置对应的也刻有半圆凹槽，上下合模可以组成圆 形（或椭圆等近似圆形）。当上模下压时，多余的湿胚会被压缩到预设的圆形的 凹槽中，形成实心的凸缘。其它部位的加工同普通的纸浆工艺完全相同。

本发明纸浆模塑容器，由于设计了实心圆形口部，可以加盖盖体，从而同 一次性纸杯相通用，并取代现有的一次性纸杯，达到节能环保、降低成本的目 的。另外，制成的圆形的或椭圆容器口部，避免普通纸浆制品割嘴的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。

Claims (4)

1.一种基于实心凸缘口体的纸浆容器的制造模具，包括凸模和凹模，所述凸模和凹模对应容器口形成位置的外侧分别设置上下相对形成容器口凸缘的弧形槽；两个所述弧形槽与两侧的所述凸模和凹模侧壁构成模压过程中的留料仓；

所述凸凹模形成封闭模具；所述凸模和凹模形成容器腔体及容器口凸缘的模具为一体式结构；其特征在于：

所述凸模包括中部前凸用于形成容器腔体的中心凸模部分(1)，以及外侧后置用于形成纸浆容器口体凸缘的环状凸模部分(2)；所述中心凸模部分(1)和所述环状凸模部分(2)为分体式结构，上方分别连接各自的向所述凹模方向推进的执行机构；

所述凹模包括配合所述中心凸模部分(1)的凹形部分(4)；所述凹形部分(4)位于容器口实心凸缘形成位置的外侧设置有下弧形槽(8)；所述凹模还包括高出容器口形成位置连接所述下弧形槽(8)外侧的实体部分(14)。

2.根据权利要求1所述基于实心凸缘口体的纸浆容器的制造模具，其特征在于，所述凸模的环状凸模部分(2)与所述凹模实体部分(14)和所述凸模中心凸模部分(1)之间的空间相配合，且所述环状凸模部分(2)的下部设置有与所述下弧形槽(8)相对应、对接后构成纸浆容器口体凸缘的上弧形槽(7)。

3.一种基于实心凸缘口体的纸浆容器的制造模具，包括凸模和凹模，所述凸模和凹模对应容器口形成位置的外侧分别设置上下相对形成容器口凸缘的弧形槽；两个所述弧形槽与两侧的所述凸模和凹模侧壁构成模压过程中的留料仓；

所述凸凹模形成封闭模具；所述凸模和凹模形成容器腔体及容器口凸缘的模具为一体式结构；其特征在于：

所述凸模包括中部前凸形成容器腔体的中心凸模部分(1)，以及外侧后置形成纸浆容器口体凸缘的环状凸模部分(2)；所述中心凸模部分(1)和所述环状凸模部分(2)为分体式结构，上方分别连接各自的向所述凹模方向推进的执行机构；

所述凹模包括配合所述中心凸模部分(1)的凹形部分(4)，以及所述凹形部分(4)外侧位于环形槽内设置向所述凸模环状凸模部分(2)方向弹起的弹性挡环(5)；所述弹性挡环(5)和所述凹形部分(4)之间形成环状凸台部分(12)。

4.根据权利要求3所述基于实心凸缘口体的纸浆容器的制造模具，其特征在于，所述凸模环状凸模部分(2)的内侧下边缘以及所述凹模的环状凸台部分(12)的上端面外侧分别设置相互对应、对接后构成纸浆容器口体凸缘的所述弧形槽；而所述弹性挡环(5)的内侧壁与所述中心凸模部分(1)的外侧壁构成所述留料仓的侧壁。