CN101748629A - 解纤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种解纤装置，包括一本体，在该本体内设有多个固定刀单元以及至少一旋转刀具；该本体内部呈中空圆筒型，其具有一中心轴向，该本体用以容置欲进行解纤的物质；该多个固定刀单元设置在该本体内侧壁，其由至少一固定刀片构成；该旋转刀具由一中心轴以及多个可旋转刀片构成，该中心轴与该本体同轴穿设于该本体内部，该多个可旋转刀片呈放射状设置在该中心轴外围，该旋转刀具通过一驱动装置驱动转动，使可旋转刀片与固定刀片之间产生相对运动。
Description
技术领域
本发明涉及一种解纤装置，特别是一种利用可相对运动的双重式刀片进行植物纤维分离，可快速解纤、无毒性且纤维取得率高的解纤装置。
背景技术
生态材料是自然界中容易取得的资源，在其使用生命周期中，可以降低对资源的依赖、减少资源消耗、无需开发新资源的使用等，加上能源消耗减少，因此逐渐受到重视。从植物中取得生态材料加以利用，并将其转化成新型态的工业产品，已成为重要趋势，生态纤维为其中相当重要的项目之一。天然植物纤维过去一直被使用于造纸，在纺织相关工业上应用十分广泛，早期如棉、麻等，近年来亦开发了多项商品应用，包括玉米纤维、竹纤维、牛奶纤维等新纤维的应用。制造、建筑、装潢也需要大量纤维，国内应用于建筑方面的纤维需求超过20万吨/年，主要以木纤维为主。若将这些木纤维的需求，以国内丰富的植物(竹、稻等)纤维作取代，可创造更高的效益。
鉴于生态纤维的需求，必须开发一种高效率且工艺对环境无害的解纤技术。传统解纤方式包括化学解纤、蒸气爆破(steam explosion)或机械研磨等三种方式。利用碱液等化学药剂将纤维解开，在分解过程中会产生大量污染物，不利于生态环保，且纤维多为化学药剂腐蚀破坏，纤维取得率低，大约只有50～60％，此外，以化学药剂解开的纤维若应用于食品容器制造时，则必须将纤维彻底清洁去除化学药剂以免存在毒性，因此导致处理成本提高；至于利用蒸气瞬间降压升压反复操作原理，将纤维爆破解开，其过程耗时耗能，且纤维成品均匀性差；而以机械研磨或粉碎方式，则会使得纤维呈现粉末状而降低利用率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种解纤装置，利用可相对运动的双重式刀片进行植物纤维分离，可快速解纤、无毒性且纤维取得率高。
为了实现上述目的，本发明提供了一种解纤装置，包括一本体，在该本体内设有多个固定刀单元以及至少一旋转刀具；该本体内部呈中空圆筒型，其具有一中心轴向，该本体用以容置欲进行解纤的物质；该多个固定刀单元设置在该本体内侧壁，其由至少一固定刀片构成；该旋转刀具由一中心轴以及多个可旋转刀片构成，该中心轴与该本体同轴穿设于该本体内部，该多个可旋转刀片呈放射状设置在该中心轴外围，该旋转刀具通过一驱动装置驱动转动；解纤物质在通过该固定刀片及可旋转刀片间时，解纤物质的纤维可通过固定刀片及可旋转刀片相互交错所产生的切力而被解离。
本发明的技术效果在于：本发明提供的解纤装置，主要利用可相对运动的双重式刀片进行植物纤维分离，其解纤快速、操作简便且效率佳，纤维质量及可利用率高，此外，本发明无需使用任何化学药剂，有利于环保。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明实施例的主视图；
图2为本发明实施例的侧视图；
图3为图1的A-A剖视图；
图4为图2的B-B剖视图；
图5为图3的C部放大图；
图6及图7为本发明不同实施例的结构示意图。
其中，附图标记
10 解纤装置
11 本体
11a 内层本体
11b 外层本体
110a 通孔
111 内侧壁
112 第一蒸气输入口
113 第二蒸气输入口
114 泄压阀门
115 炉门
116 螺栓
12 中心轴向
13、 13A、 13B 固定刀单元
131、131A、131B 固定刀片
14、 14A、 14B 旋转刀具
141、141A、141B 中心轴
142、142A、142B 可旋转刀片
20 联轴器
30 传动马达
d1 间距
L1 第一长度
L2 第二长度
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
如图1及图5所示，本发明所提供的解纤装置10，其主要包括一本体11，该本体11由一内层本体11a以及一套设在该内层本体11a外部的外层本体11b构成的内部呈中空圆筒型双层结构(如图3及图4所示)，该内层本体11a与外层本体11b之间具有一定间隙，该本体11设有一第一蒸气输入口112以及一第二蒸气输入口113，这些蒸气输入口112、113连通一蒸气装置(图中未示出)，该蒸气装置可为燃油式锅炉或电热式锅炉等高压蒸气锅炉，用以提供蒸气压力为7kgf/cm2以上，蒸气温度为摄氏160度以上的高压蒸气于该本体11内部，该第一蒸气输入口112连通该内层本体11a与外层本体11b间的间隙，且在该内层本体11a设有一通孔110a与该第一蒸气输入口112连通，通过该第一蒸气输入口112可将部份蒸气输入该内层本体11a与外层本体11b间，部分蒸气可通过该通孔110a进入该内层本体11a，该第二蒸气输入口113直接连通该内层本体11a，如本实施例所示，该第二蒸气输入口113设置在该本体的轴向一端，该第二蒸气输入口113提供蒸气直接输入该内层本体11a内，通过该内层本体11a与外层本体11b双层作用，可有效保温及确保蒸气均匀，而为了控制本体11内的压力，在该本体11设置一泄压阀门114；在该本体11设有一炉门115，该炉门115用以将欲进行解纤的物质输入该本体11的内层本体11a内，在本实施例中，该炉门115通过螺栓116螺合在该本体11的外侧轴向端部，但其实施方式及设置位置并不限于此，只要能与该内层本体11a内部连通，可用来投入欲进行解纤的物质的投入口均可。
在该内层本体11a内侧壁111设有多个固定刀单元13，如图3及图4所示，该固定刀单元13由多个固定刀片131构成，该固定刀片131具有一第一长度L1，该第一长度L1的延伸方向与该本体11的中心轴向12平行，且该多个固定刀片131相互平行，该固定刀片131可与该内层本体11a一体成型在该内层本体11a内侧壁111。
该本体11内另设有一旋转刀具14，该旋转刀具14由一中心轴141以及多个可旋转刀片142构成，该中心轴141与该本体11同轴穿设于该本体11内部，该多个可旋转刀片142呈放射状设置在该中心轴141外围，该多个可旋转刀片142可固设于该中心轴141，与该中心轴141形成整组刀具的形式，或该多个可旋转刀片142可以螺栓连接(图中未示出)方式可拆卸地设置于该中心轴141；该可旋转刀片142具有一第二长度L2，该第二长度L2的延伸方向与该本体11的中心轴向12平行。该中心轴141可由马达等驱动装置而被驱动转动，如本实施例所示，该中心轴141电性连接一联轴器20及与一传动马达30电性连结，由该传动马达30通过该联轴器20驱动该中心轴141转动的同时，可同步带动该可旋转刀片142旋转，由于该固定刀单元13固设于该内层本体11a内侧壁111，而该旋转刀具14可被驱动转动，亦即该旋转刀具14与该多个固定刀单元13可产生相对运动，该传动马达30的转速达1100rpm以上时较好。但必须说明的是，该联轴器20及传动马达30仅是驱动该旋转刀具14转动的驱动装置的实施例，但不限定此种实施方式。
如图3及图5所示，本发明该固定刀片131的刀刃朝向该本体11内部，该可旋转刀片142的刀刃朝向该本体11外部(亦即该内层本体11a内侧壁111)，且该固定刀片131与该可旋转刀片142的刀刃之间具有一定间距d1，该固定刀片131与该可旋转刀片142的尺寸、外型及设置数量并无一定限制，在本实施例中，该固定刀单元13由断面呈矩形的五片固定刀片131构成，且在该内层本体11a内侧壁111等距设有六组固定刀单元13，而该旋转刀具14等距设有五片可旋转刀片142，亦即该固定刀单元13的设置数目不等于该旋转刀具14的可旋转刀片142的设置数目，且本实施例该固定刀单元13的设置数目大于该可旋转刀片142的设置数目，其目的在于避免等距设置相同数目的固定刀单元13及可旋转刀片142时，可能发生固定刀单元13与对应的可旋转刀片142同时被解纤物质卡住的情况，由于本发明所设置的固定刀单元13及可旋转刀片142的数目不等，如图3所示，在同一时间内仅有一可旋转刀片142对应于一组固定刀单元13。此外，依解纤物质不同，该间距d1的设定也不同，若以厚度为0.8厘米的可旋转刀片142配合3～5厘米的解纤物质时，该间距d1位于0.2～0.5厘米的范围，但并不限于此；此外，该固定刀片131与该可旋转刀片142的材质可采用合金钢或不锈钢加镀硬铬处理。
根据上述设计原则，参见图6所示实施例，该解纤装置10A设有七组固定刀单元13A，每组固定刀单元13A由五片固定刀片131A构成，该旋转刀具14A在中心轴141A等距设有六片可旋转刀片142A；而图7所示实施例，该解纤装置10B设有五组固定刀单元13B，每组固定刀单元13B由五片固定刀片131B构成，该旋转刀具14B在中心轴141B等距设有四片可旋转刀片142B，由上述不同实施例可知，本发明的固定刀单元与可旋转刀片的设置数目不等，该固定刀单元大于可旋转刀片的设置数目，且该可旋转刀片的设置数目为n时，该固定刀单元的设置数目为n+1。
参见图1及图3说明如何利用本发明提供的解纤装置进行解纤，本发明提供的解纤装置10适用于竹材、木材、椰壳等生态纤维解纤，将欲进行解纤的物质裁切成大约相同尺寸(例如3～5厘米)的片状，事先浸泡在水中数小时后，再由炉门115置入内层本体11a内，盖上炉门115栓紧，再通过该等蒸气输入口112、113将高压蒸气输入该本体11内部，其作用在于通过高压蒸气对解纤物质预热一定时间(例如数分钟)，依解纤物质数量及材质不同而异，使解纤物质适度软化后，再驱动该旋转刀具14转动，在旋转刀具14转动的过程中，可不断翻搅解纤物质，且解纤物质在通过该固定刀片131及可旋转刀片142间时，解纤物质的纤维可通过固定刀片131及可旋转刀片142相互交错所产生的切力而被解离；为避免该中心轴141旋转使用时过热，可在该中心轴141的轴心设置冷却水装置(图中未示出)。当解纤完成后，先通过该泄压阀门114泄压，而后打开炉门115即可将纤维取出。
综上所述，本发明提供的解纤装置，主要利用可相对运动的双重式刀片配合高压蒸气预热进行植物纤维分离，其解纤快速、操作简便且效率佳，纤维质量及可利用率高，具实做样品测试，解纤时间仅需3～6分钟，而纤维获得率可达90％以上，此外，本发明无需使用任何化学药剂，有利于环保。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (18)
1.一种解纤装置，其特征在于，包含有：
一本体，其具有一中心轴向，且该本体内部呈中空圆筒型；
多个固定刀单元，设置在该本体内侧壁，由至少一固定刀片构成；以及
一旋转刀具，由一中心轴以及多个可旋转刀片所构成，而该中心轴与该本体同轴穿设于该本体内部，该多个可旋转刀片呈放射状设置在该中心轴外围，该旋转刀具可被驱动旋转，使旋转刀具与该多个固定刀单元产生相对运动。
2.如权利要求1所述的解纤装置，其特征在于，所述的固定刀片具有一第一长度，该第一长度的延伸方向与该本体的中心轴向平行；
所述的可旋转刀片具有一第二长度，该第二长度的延伸方向与该本体的中心轴向平行。
3.如权利要求2所述的解纤装置，其特征在于，所述的固定刀单元由多个固定刀片构成，该多个固定刀片相互平行。
4.如权利要求1所述的解纤装置，其特征在于，所述的固定刀片的刀刃朝向该本体内部，该可旋转刀片的刀刃朝向该本体外部，该固定刀片与该可旋转刀片的刀刃之间具有一定间距。
5.如权利要求4所述的解纤装置，其特征在于，所述的固定刀片与该可旋转刀片的刀刃的间距在0.2～0.5厘米之间。
6.如权利要求1所述的解纤装置，其特征在于，所述的固定刀片与该本体一体成型。
7.如权利要求1所述的解纤装置，其特征在于，所述的固定刀单元的设置数目大于该旋转刀具的可旋转刀片的设置数目。
8.如权利要求7所述的解纤装置，其特征在于，所述的可旋转刀片的设置数目为n，该固定刀单元的设置数目为n+1。
9.如权利要求1所述的解纤装置，其特征在于，所述的旋转刀具通过一马达驱动转动，该马达电性连结该中心轴，由马达驱动该中心轴转动并同时带动该多个可旋转刀片旋转。
10.如权利要求1所述的解纤装置，其特征在于，还包括一蒸气装置，该蒸气装置用于提供高压蒸气输入该本体内部。
11.如权利要求10所述的解纤装置，其特征在于，所述的蒸气装置为一高压蒸气锅炉，该高压蒸气锅炉可提供的蒸气压力为7kgf/cm2以上，蒸气温度为摄氏160度以上。
12.如权利要求11所述的解纤装置，其特征在于，所述的高压蒸气锅炉为燃油式锅炉或电热式锅炉。
13.如权利要求10所述的解纤装置，其特征在于，所述的本体由一内层本体以及一套设在该内层本体外部的外层本体构成的内部呈中空圆筒型双层结构，该内层本体及外层本体之间具有一定间隙。
14.如权利要求13所述的解纤装置，其特征在于，所述的本体包括：
至少一第一蒸气输入口，该第一蒸气输入口连接该蒸气装置，该第一蒸气输入口连通该内层本体与外层本体间的间隙，可将高压蒸气输入该内层本体与外层本体间的间隙；
至少一第二蒸气输入口，该第二蒸气输入口连接该蒸气装置，该第二蒸气输入口连通该内层本体内部，可将高压蒸气直接输入该内层本体内部。
15.如权利要求14所述的解纤装置，其特征在于，所述的内层本体设有一通孔与该第一蒸气输入口连通。
16.如权利要求10所述的解纤装置，其特征在于，还包括一泄压阀门，该泄压阀门设置于该本体，用以控制该本体内的压力。
17.如权利要求1所述的解纤装置，其特征在于，所述的旋转刀具的中心轴设有冷却水装置，用以冷却该中心轴。
18.如权利要求1所述的解纤装置，其特征在于，所述的固定刀片与该可旋转刀片的材质为合金钢或不锈钢加镀硬铬处理。
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