CN101838942A - 一种用于造纸制浆的草料纤维拉丝机及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于造纸制浆的草料纤维拉丝机，包括驱动机构、机架、拉丝机构和进、出料口，所述的拉丝机构包括筒形壳体以及设置在壳体内刀具定子装置与刀具转子装置，所述的刀具定子装置与刀具转子装置均具有数个刀具，所述刀具定子装置中的刀具简称为定子刀具与转子装置的刀具简称为转子刀具相对设置，使所述转子刀具与定子刀具互相穿插在彼此的刀具空隙中，且彼此间留有相对运动的间隙。还公开了由上述草料纤维拉丝机组成的草料纤维拉丝系统。本发明与现有技术相比，可省去采用化学或者半化学对草料原料制浆处理的所有工序，做到零污染排放，实现一次性使用的纸餐具造纸制浆的清洁生产，不但生产效率大大提高，而且生产成本也能明显降低。

Description

一种用于造纸制浆的草料纤维拉丝机及其系统

技术领域

本发明涉及一种用于造纸制浆制备原料的纤维碾磨设备，尤其涉及一种以麦秆、稻草、秸秆等草料为原料的造纸制浆制作一次性纸餐具的草料纤维拉丝机，还涉及由该草料纤维拉丝机组成的草料纤维拉丝系统。

背景技术

现有的造纸工艺包括制浆、抄纸、表面施胶等工艺段，其中以制浆为成纸工艺中的基础工序，是将植物中的纤维分离出来获得纸浆纤维。由于传统的机械制浆设备将纤维植物粉碎的程度较粗，需要对粉碎后的纤维进行发酵或化学处理后才能进入磨机研磨制浆。

另外，目前成熟的机械制浆仅限于木浆，草浆仍需采用化学或半化学的方法处理获得纸浆。因为传统的草料机械制浆预处理设备，是无法将草料纤维直接撕拉成可直接进入磨机研磨的纤维丝的，它们大都是先对草料粉碎碾磨后，将草料制成粉状或者片状。由于粉状的草料缺少纤维，因而无法进行碾磨，需要蒸煮发酵后，再对其进行碾磨；而片状的草料则需要进行后续的化学处理工艺才能离解出制浆所需的纤维素。因此，现有的机械造纸制浆，往往存在以下缺陷：(1)对秸秆等草料处理得还不够彻底，秸秆等原料会存留于纸张内而影响纸的质量；(2)工艺步骤多而繁琐，增加制浆工序的工艺难度；(3)能耗大，制造成本较高。另外，通过现有造纸工艺生产出来的纸张还存在以下缺点：(1)纸张中的重金属、农药等含量往往超过规定含量，需要在纸张表面复合一层膜才能用作食品包装材料；(2)废纸的处理方法一般是回收作为造纸原料或者将其分解，但是食品包装纸由于复合膜的作用，导致其难以实现降解，仍会对环境造成污染。

如中国实用新型专利《造纸草料预处理拉丝机》(申请号97215355.1)，该种拉丝机可将麦、草料等碾压、齿辊打拉梳理变成柔软纯净的丝状，然后送到下道工序进行处理，虽然是采用机械设备大大提高了草料的纯净度，使其便于蒸煮和制浆，但是仍然要采取化学或者半化学方法进行工艺处理，对环境仍存在较大的污染，工艺操作的复杂程度也没有大大降低；还有，中国发明专利申请《提取秸梗纤维的方法及设备》(申请号200710143948.2)，其是先将秸秆破碎成小片，再通蒸汽快速韧化膨胀，最后提取纤维，虽然可省去现有技术中的长时间将整体秸秆蒸煮、脱水、产生污水的弊端，但是也仍然要进行蒸汽快速韧化膨胀、提取纤维等工序，生产成本仍偏高，还需要排放废水废物，污染环境的现象并没有得到完全的改观。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种出品的纤维丝可直接进入磨机研磨的草料纤维拉丝机。

本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种用于造纸制浆的草料纤维拉丝机，包括驱动机构、机架、拉丝机构和进、出料口，其特征在于所述的拉丝机构包括筒形壳体以及设置在壳体内刀具定子装置与刀具转子装置，所述的刀具定子装置与刀具转子装置均具有数个刀具，所述刀具定子装置中的刀具简称为定子刀具与转子装置的刀具简称为转子刀具相对设置，使所述转子刀具与定子刀具互相穿插在彼此的刀具空隙中，且彼此间留有相对运动的间隙；所述刀具转子装置与驱动机构连接，由所述驱动机构驱动刀具转子装置转动，使得转子刀具在定子刀具的间隙中转动，将从来自于进料口的草料打磨撕拉后从出料口出料。

本发明的工作原理是：在加入草料原料的同时加入一定量的水，利用刀具转子装置高速旋转时产生的离心力和水分在高速运转时产生的高温，以及定子刀具与转子刀具间的相对运动将草料原料打磨牵拉，将草料纤维撕拉成丝状。与现有技术相比，可省去采用化学或者半化学对草料原料制浆处理的所有工序，做到零污染排放，实现一次性使用的纸餐具造纸制浆的清洁生产，不但生产效率大大提高，而且生产成本也能明显降低。

作为本发明的一种实施方式，所述刀具转子装置与刀具定子装置均由刀具垂直设于安装板上构成，其中，刀具转子装置在转子安装板中部安装有与驱动机构连接的转动轴，并通过轴承将转动轴安装在机架上，转子刀具则以该转动轴为圆心沿圆周分布在转子安装板上；所述定子刀具也对应于刀具转子装置的转动轴沿圆周分布在定子安装板，且定子安装板与筒形的壳体共同构成拉丝机构的封闭外壳。

本发明可以在定子安装板的中心部位进料，出料口则设于壳体的筒壁上。在离心力等作用力的作用下，进入拉丝机构的原料会向四周散开，原料一般在拉丝机构中停留几秒后，在离心速下，打磨好的草料可自动从出料口流出，而无需另设泵等外部动力设备出料。

作为本发明的一种改进，所述壳体的筒壁内可再设置一圈筛网，所述筛网上分布有多个筛孔。筛网可以进一步提供撕拉草料纤维的作用力，使得打磨后的草料更细，草料成丝效果更好。

作为本发明的一种优选的实施方式，所述转子刀具及定子刀具分别在各自的安装板上分布有多圈，其中，转子刀具好定子刀具的外圈刀具的形状均可以采用长方体形；转子刀具的内圈刀具形状可以采用圆柱体形，该刀具的端头为外凸的弧形面，位于所述转子刀具的内、外圈刀具之间的中圈刀具可以采用圆柱体形的刀具与长方体形的刀具交错设置；所述定子刀具的内圈刀具形状则可采用长方体形，位于所述定子刀具的内、外圈之间的中圈刀具则或者采用圆柱体形刀具或者采用长方体形刀具。分布于外圈的长方体形转子刀具与定子刀具先将位于刀具间的草料原料切断成一定的长度，切断后的草料随即向壳体中部移动，圆柱体形定子刀具与长方体形转子刀具将草料进一步打磨牵拉，将草料切断为更小的长度。

作为本发明的一种优选实施方式，在所述安装板上位于同一圈的刀具沿圆周均匀分布，转子刀具与相邻的定子刀具之间的间隙在5～10mm的范围内。

本发明的第二个目的在于提供由上述草料纤维拉丝机组成的草料纤维拉丝系统。

本发明的第二个目的通过以下的技术措施来实现：一种由上述草料纤维拉丝机组成的草料纤维拉丝系统，其特征在于至少由三台所述草料纤维拉丝机通过各自的进、出料口依次连接构成，所述各草料纤维拉丝机中筛网的筛孔孔径依次减小，至少能依次按粗丝、中丝、细丝三级进行拉丝加工，使草料原料逐级步撕拉成丝状，以便其出料直接送入磨机研磨制浆。本发明可为每台草料纤维拉丝机配置驱动电机用于驱动刀具转子装置，也可采用一台驱动电机通过传动机构传动而带动所有的草料纤维拉丝机工作，所述的传动机构可采用皮带传动或者齿轮传动，或者两者组合传动，也可采用其它现有的传动机构。

作为本发明的一种改进，本发明可采用三台以上的草料纤维拉丝机，各机的筛网筛孔孔径依次减小，以实现对草料原料进行粗处理—精处理—精细处理—更精细处理的打磨拉丝过程。本发明中的首台草料纤维拉丝机也可由现有的切草机替代，同样实现对草料原料的粗处理过程。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

(1)本发明采用刀具搓打的方式，加之转子刀具高速旋转时产生的离心力与水分的高温作用，可将麦秆、稻草、秸秆等草料打磨撕拉成丝，可直接送入磨机研磨制浆，可省去现有技术中生产一次性纸餐具造纸制浆所需采用化学或半化学方法处理的所有工序，大大简化了造纸制浆的步骤，既大大提高了工作效率，又降低了生产成本。

(2)本发明由于采用纯粹的机械方式替代了生产一次性纸餐具的造纸制浆的化学或半化学处理过程，使得整个制浆生产过程无污染，实现造纸制浆的清洁生产，有利于环境保护。

(3)本发明生产出来的纸张含降解材料为72％以上，甚至可达80～90％，纸张降解后能够成为有机肥料，解决了现有处理废纸造成环境污染的问题。

(4)本发明将草料碾磨成丝，草丝具有强韧的韧性，可以直接用于制造一次性餐具的纸板，也可直接用作其它食品包装材料，而无需另外的淋膜工序，因此大大降低了生产成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明实施例1中定子刀具与转子刀具分离时的结构示意图；

图2是图1中定子刀具与转子刀具互相插合的结构示意图；

图3是长方体形刀具的示意图；

图4是沿图3中A-A线的剖视图；

图5是圆柱体形刀具的示意图；

图6是沿图5中B-B线的剖视图；

图7是筛网筛孔分布结构示意图；

图8是筛网筛孔分布的另一种结构示意图；

图9是转子刀具在其安装板上分布的结构示意图；

图10是定子刀具在其安装板上分布的结构示意图；

图11是本发明实施例2草料预处理设备的整体结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1～图10所示，本发明一种用于造纸制浆的草料纤维拉丝机，包括驱动机构、机架、拉丝机构和进料口6、出料口，拉丝机8构包括筒形壳体以及设置在壳体内刀具定子装置与刀具转子装置3，刀具定子装置与刀具转子装置3均具有数个刀具，刀具定子装置中的刀具简称为定子刀具22，与转子装置3的刀具简称为转子刀具33相对设置，使转子刀具33与定子刀具22互相穿插在彼此的刀具空隙中，且彼此间留有相对运动的间隙；刀具转子装置与驱动机构连接，由驱动机构驱动刀具转子装置转动，使得转子刀具33在定子刀具22的间隙中转动，将从来自于进料口6的草料打磨撕拉后从出料口出料。

刀具转子装置3与刀具定子装置均由刀具垂直设于安装板上构成，其中，刀具转子装置在转子安装板32中部安装有与驱动机构连接的转动轴41，并通过轴承35将转动轴41安装在机架上，转子刀具33则以该转动轴41为圆心沿圆周分布在转子安装板32上；定子刀具22也对应于刀具转子装置3的转动轴41沿圆周分布在定子安装板21，且定子安装板21与筒形的壳体共同构成拉丝机构的封闭外壳。

在本实施例中，驱动机构包括驱动电机和传动机构，驱动电机通过传动机构带动转子刀具高速旋转，进料口6位于定子安装板21的中心部位，出料口则设于壳体的筒壁上，在壳体的筒壁内设置一圈筛网34，筛网34上分布有多个筛孔35，筛孔35的孔径为4～12mm。转子刀具33和定子刀具22的长度为壳体轴向长度的一半。

在本实施例中，转子刀具33及定子刀具22在各自的安装板32、21上分布有三圈，安装板32上外圈的转子刀具33为长方体形刀具，共8把，内圈的转子刀具33为圆柱体形刀具，共4把，圆柱体形刀具的端头为外凸的弧形面，中圈的转子刀具33为圆柱体形刀具与长方体形刀具交错设置，共8把；安装板21上分布的内、外圈定子刀具22均为长方体形刀具，其中，外圈定子刀具22为16把，内圈为8把，中圈的定子刀具22为圆柱体形刀具，共8把；在安装板32、21上位于同一圈上的刀具沿圆周均匀分布，刀具与其相邻的刀具之间的间隙为5～10mm，在安装板上位于同一圈的刀具沿圆周均匀分布，转子刀具与相邻的定子刀具之间的间隙在5～10mm的范围内。为使安装板21、32及刀具具有足够强度，采用铸钢材料制作。

本发明的工作过程是：从进料口6放入草料原料，并加入水，启动驱动电机，主轴转速为3000n/min，转动轴带动转子刀具33高速旋转产生离心力，同时水分在高速运转时产生高温，在壳体内产生大量流动气体形成风，转子刀具33绕定子刀具22旋转，同时打磨撕拉草料，而气体则在刀具之间游走，加之筛网34对草料的拉伸作用，草料纤维被打磨成丝状；从本发明壳体的中心部位进料，在离心力等作用力的作用下，原料向四周散开，在打磨的过程中逐渐又向中心部位聚拢，草料在壳体中停留3～5秒后无需采用外部动力即可从出料口流出。

实施例2

如图11所示，是由上述草料纤维拉丝机组成的草料预处理设备，至少由三台上述草料纤维拉丝机8通过各自的进、出料口依次连接构成，在本实施例中，草料预处理设备由4台草料纤维拉丝机81、82、83及84连接构成，每台草料纤维拉丝机均具有进料口和出料口，该4台草料纤维拉丝机81、82、83及84通过各自的进、出料口依次连接，即首台草料纤维拉丝机81的进料口用于放入草料原料，最后一台草料纤维拉丝机84的出料口用于排出丝状草料作为后续造纸工序的原料，位于首、尾草料纤维拉丝机之间的草料纤维拉丝机的进料口与上一台草料纤维拉丝机的出料口连通，而该草料纤维拉丝机的出料口则与下一台草料纤维拉丝机的进料口连通，4台草料纤维拉丝机由同一台驱动电机5通过传动带与皮带轮传动而被驱动。

草料纤维拉丝机81、82、83及84中筛网上的筛孔分别为12mm、10mm、6mm、4mm，筛孔的孔径依次减小，以实现草料纤维拉丝机81、82、83及84对草料粗处理—精处理—精细处理—更精细处理的打磨拉丝过程，经过4台草料纤维拉丝机的依次碾压、挤压、搓打等机械动作，在草料纤维拉丝机81中，草料被切成10～20cm的长度，从草料纤维拉丝机84中流出的草料为丝状的草丝，该草丝的直径为0.005～0.02mm，长度为1～2cm。

当本发明作为精加工时，定子刀具只要是方形刀具，而转子刀具要尽可能多的选用圆柱体形刀具，一般刀具转子装置的外圈刀具需要增加圆柱体形刀具，以实现进一步地精细撕拉过程。

本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明刀具的长度为壳体轴向长度的50～70％，外圈的定子刀具数量至少为16个；因此还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于造纸制浆的草料纤维拉丝机，包括驱动机构、机架、拉丝机构和进、出料口，其特征在于：所述的拉丝机构包括筒形壳体以及设置在壳体内刀具定子装置与刀具转子装置，所述的刀具定子装置与刀具转子装置均具有数个刀具，所述刀具定子装置中的刀具简称为定子刀具与转子装置的刀具简称为转子刀具相对设置，使所述转子刀具与定子刀具互相穿插在彼此的刀具空隙中，且彼此间留有相对运动的间隙；所述刀具转子装置与驱动机构连接，由所述驱动机构驱动刀具转子装置转动，使得转子刀具在定子刀具的间隙中转动，将从来自于进料口的草料打磨撕拉后从出料口出料。

2.根据权利要求1所述的用于造纸制浆的草料纤维拉丝机，其特征在于：所述刀具转子装置与刀具定子装置均由刀具垂直设于安装板上构成，其中，刀具转子装置在转子安装板中部安装有与驱动机构连接的转动轴，并通过轴承将转动轴安装在机架上，转子刀具则以该转动轴为圆心沿圆周分布在转子安装板上；所述定子刀具也对应于刀具转子装置的转动轴沿圆周分布在定子安装板，且定子安装板与筒形的壳体共同构成拉丝机构的封闭外壳。

3.根据权利要求2所述的用于造纸制浆的草料纤维拉丝机，其特征在于：进料口位于定子安装板的中心部位，出料口则设于壳体的筒壁上。

4.根据权利要求3所述的用于造纸制浆的草料纤维拉丝机，其特征在于：所述壳体的筒壁内设置一圈筛网，所述筛网上分布有多个筛孔。

5.根据权利要求4所述的用于造纸制浆的草料纤维拉丝机，其特征在于：所述转子刀具及定子刀具分别在各自的安装板上分布有多圈，其中，转子刀具好定子刀具的外圈刀具的形状均可以采用长方体形；转子刀具的内圈刀具形状可以采用圆柱体形，该刀具的端头为外凸的弧形面，位于所述转子刀具的内、外圈刀具之间的中圈刀具可以采用圆柱体形的刀具与长方体形的刀具交错设置；所述定子刀具的内圈刀具形状则可采用长方体形，位于所述定子刀具的内、外圈之间的中圈刀具则或者采用圆柱体形刀具或者采用长方体形刀具。

6.根据权利要求5所述的用于造纸制浆的草料纤维拉丝机，其特征在于：在所述安装板上位于同一圈的刀具沿圆周均匀分布，转子刀具与相邻的定子刀具之间的间隙在5～10mm的范围内。

7.一种由权利要求1所述的草料纤维拉丝机组成的草料纤维拉丝系统，其特征在于：至少由三台所述草料纤维拉丝机通过各自的进、出料口依次连接构成，所述各草料纤维拉丝机中筛网的筛孔孔径依次减小，依次按粗丝、中丝、细丝三级进行拉丝加工，使草料原料逐级步撕拉成丝状，以便其出料直接送入磨机研磨制浆。

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