一次性發(fā)泡塑料餐飲具替代品中,紙模餐具幾乎占有80%的份額,制造紙模餐具采用的模壓工藝,是脫胎于濕法纖維板制造工藝。生產(chǎn)廠家將購回的紙漿經(jīng)過打漿、配料等工藝,通過成型機(jī)獲得濕的初級(jí)坯樣。將濕的初級(jí)坯樣放到熱壓模中進(jìn)行擠壓,干燥定型,得到最終的紙模制品。當(dāng)今使用的熱壓模由上、下模組成,上、下模都是發(fā)熱的。在這個(gè)擠壓、干燥的工藝過程中,擠壓是具有非常意義的:
第一, 它可以將濕紙坯中的水分?jǐn)D掉大約一半,減少了干燥產(chǎn)品所需的能量消耗。
第二, 擠壓使?jié)窭w維的緊密度增加,使纖維間的氫鍵結(jié)合的強(qiáng)度增加。由此提高了產(chǎn)品的強(qiáng)度。
但是,濕紙坯被擠掉了一半水份,并不意味著干燥產(chǎn)品所需的能量消耗也減少了一半。因?yàn)樯?、下熱壓模都是發(fā)熱的,被擠壓出的水份流到下熱壓模上時(shí),有相當(dāng)一部分從下熱壓模上吸收了大量的熱能,變成蒸氣,造成熱能的額外損耗。另一部分水份則在蒸氣壓的作用下從模具的透氣孔中被噴出,逸散在空氣中。
盡管在擠壓過程中,被擠壓出來的水份會(huì)從熱壓模上吸收大量的熱能,造成熱能的額外損耗,在濕法纖維板制造工藝中,采用發(fā)熱的下模仍然是有必要的。因?yàn)樗圃斓睦w維板的厚度都比較大,所需的熱壓時(shí)間比較長(zhǎng)。下熱壓模雖然被所擠壓出來的水短時(shí)間冷卻了表面,但當(dāng)擠壓水被噴出去,模具表面的水干燥之后,下熱壓模會(huì)參與對(duì)濕纖維板的加熱。從上、下兩方面加熱相當(dāng)厚的濕纖維板,一方面加快了濕纖維板的干燥速度,另一方面迅速使纖維板內(nèi)部形成了濕態(tài)下的高溫高壓,這正是纖維板木質(zhì)化所必須的條件。
當(dāng)前把濕法纖維板制造工藝移植到紙模制品工藝中時(shí),忽視了這兩個(gè)工藝之間的重大差別:
第一, 紙模餐具都很薄,它熱壓干燥的時(shí)間比較短。在熱壓過程中,被擠出的水冷卻了透氣金屬網(wǎng)和下熱壓模的表面后,下熱壓模再度升溫并通過透氣金屬網(wǎng)去加熱干燥濕紙坯時(shí),它所起的縮短加熱干燥時(shí)間的作用已經(jīng)很小。下熱壓模中有一大半的熱能是白白浪費(fèi)了的。
第二,紙模餐具不像纖維板一樣要求有一個(gè)木質(zhì)化的過程。因?yàn)槟举|(zhì)化會(huì)使紙模餐具變得發(fā)脆。
注意到兩者之間的差別,顯然在紙模餐具熱壓干燥過程中,仍然采用發(fā)熱的熱壓下模沒有絕對(duì)的必要。我們不妨設(shè)想用不導(dǎo)熱、不發(fā)熱的下模來替代熱壓干燥工藝中的發(fā)熱的金屬下模,如圖1所示(下面,我們將簡(jiǎn)稱這種結(jié)構(gòu)為不發(fā)熱下模系統(tǒng)):
圖中的下??梢杂媚承┠蜔帷⒏邚?qiáng)度的塑料或玻璃鋼之類的復(fù)合材料制成。透氣網(wǎng)也不必是金屬網(wǎng)。在這樣結(jié)構(gòu)的模具中,熱壓過程被擠壓出來的水通過透氣網(wǎng)和下??琢髯?。它不再消耗熱量。由于下模是不發(fā)熱模,也節(jié)省了模具向周圍環(huán)境的散熱損耗。實(shí)踐證明,在生產(chǎn)快餐盒這樣厚度的紙漿模壓產(chǎn)品時(shí),采用圖1的不發(fā)熱下模系統(tǒng),節(jié)約干燥能量在30%以上。此外,不發(fā)熱下模系統(tǒng)以下幾個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn),其意義尚在簡(jiǎn)單的節(jié)能之上。
第三, 為了降低能源成本,熱壓??梢允褂媒橘|(zhì)加熱(例如導(dǎo)熱油,高壓蒸氣)。熱壓上下模中總有一個(gè)是運(yùn)動(dòng)的,為了把加熱介質(zhì)導(dǎo)入運(yùn)動(dòng)的模具,必須使用金屬軟管。因?yàn)榻饘佘浌艿氖褂脡勖邢?,為避免它一旦破碎,加熱介質(zhì)噴出造成危險(xiǎn),還要考慮保護(hù)措施。如果將圖1中的下模當(dāng)成運(yùn)動(dòng)模,我們就只需利用介質(zhì)管道加熱上模,不必使用金屬軟管,這給設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了便利。
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