CN110000879A - 一种维管束竹纤维开纤方法及装置 - Google Patents

Abstract

为了快速、完整分离提取竹块的维管束竹纤维，本发明公开了一种多级辊压撕裂方法，利用各级辊压的挤压压力以及辊压速度差，使竹块在经过多级辊压后，其维管束竹纤维能快速地分离出来。本发明还公开了一种管束竹纤维的开纤装置，所述装置包括了多级辊压装置，通过设置各级辊压装置的间隙及辊压转速，能使竹块经过各级辊压装置时，产生巨大的辊压挤压压力差及速度差，从而快速提取出维管束竹纤维。本发明在常温常压通过物理机械方法提取竹纤维，对环境影响较小且能保持竹纤维原始特性，并能一次性加工大量厚度不一的竹材。

Description

一种维管束竹纤维开纤方法及装置

技术领域

本发明涉及一种竹材加工领域，特别涉及一种竹材维管束竹纤维的提取方法及装置。

背景技术

竹纤维，是从自然生长的竹子中提取出的纤维素纤维，继棉、麻、毛、丝后的第五大天然纤维。竹原纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能，被广泛运用于服装面料、纸巾制造等材料领域。竹材主要由薄壁组织和维管束纤维两大组织所组成，本发明所指维管束竹纤维是直接将竹材中的薄壁组织除去并留下的维管束纤维组织。目前现有技术中，提取竹纤维的方法主要有化学方法和纯物理机械方法。化学方法应大量使用化学试剂，对环境影响较大。而纯物理机械方法主要有碾压碎裂或者梳解法，传统的碾压碎裂方法或者梳解法及装置一方面因竹材尺寸厚度不一，导致竹材各个部位受力不均匀。另一方面，竹材在碾压或梳解时，因竹纤维纵向受力使竹纤维断裂，从而影响竹纤维完整的获取。

经专利检索，没有发现与本发明相同技术的专利报道，与本发明有一定关系的专利文献有以下几个：

1、专利号为CN200710148370，名称为“一种竹纤维的制造方法及其制造装置”的发明专利，公开了一种竹纤维的制造方法及其制造装置。该方法及其通过按压、振动、疏解等步骤，在常温常压下连续大量地制造一定长度的竹纤维。

2、专利号为CN201410306331，名称为“一种竹纤维的物理制备方法”的发明专利，该发明提供一种纯物理、无污染的竹纤维提取工艺，用所述方法可以获得直径0.03-0.3mm，长度大于20cm，断裂伸长率3％ -7％，断裂强力3-15N，断裂强度100-600MPa 的粗竹纤维。其工艺流程为：前处理、高温高压蒸煮、机械软化分丝、筛选分离、干燥、打包入库。

3、专利号为CN201710796103，名称为“一种高强长束竹纤维的制造方法”的发明专利。公开了一种高强长束竹纤维的制造方法，包括以下工艺步骤：（1）竹材的前处理；（2）竹材的高温饱和蒸汽处理；（3）竹材碾压分散出竹纤维束。优点：采用新鲜或泡水后的圆竹筒或竹片，经高温饱和蒸汽10～60分钟的快速热处理，再将其通过多辊纵向碾压，或单辊横向碾压，或用锤击方法，很容易将竹纤维束之间分离开来，得到高强长束竹纤维，因竹片本身含有水分，竹维管束之间薄壁组织经过高温水解和高温的热解作用而变性，竹维管束间容易分离，采用本方法生产高强长束竹纤维，具有成本低，无任何化学试剂添加，处理方法简单、时间短、纤维的强度下降小，丢弃后可以作为燃料或有机肥料肥田等优点。

4、专利号为CN01247307，名称为“一种齿条式双辊竹纤维提取机”的实用新型专利。该专利公开了一种齿条式双辊竹纤维提取机，包括机架，电器控制部分、传动装置，在机架的前端设置有中间导料槽，在中间导料槽的根部设有送料罗拉，紧挨着送料罗拉的是刺辊，在送料罗拉的下部靠近刺辊处设置有副刺辊，在刺辊以及副刺辊的下部设置有倾斜的出料槽，该机能对竹梗、竹黄、竹头、竹粉进行初步分选，从而大大提高了工作效率和质量。

上述专利文献虽然都涉及到了竹材的竹纤维提取方法，也提出了一些相应的装置。但对比文件1和对比文件4中公开的一种竹纤维的制造方法及其制造装置，能在常温常压下对竹材进行加工处理提取竹纤维，但竹材的厚度不一，该方法及装置中通过对竹材按压、振动、疏解极易因竹材厚度不一使受力不均匀，无法有效地提取完整的竹纤维。对比文件2及对比文件3公开的竹纤维的制造方法或其制造装置均需通过高温高压或者化学处理方法加工竹材，一方面对环境影响较大，另一方面高温高压或者化学处理后的竹材会破坏竹纤维的原始特性。因此，提出一种通过环保、高效、能大量加工适应不同厚度竹材的竹纤维提取方法及装置意义重大。

发明内容

本发明主要针对现有竹材提取竹纤维方法及装置的不足，提出一种物理机械地维管束竹纤维开纤方法及装置，能高效、快捷地提取厚度不一的竹材的竹纤维。

为达到这一目的，本发明提供了一种竹材提取维管束纤维的预处理方法，采用多级辊压撕裂方法，通过各级辊压的挤压以及速度差使竹块的维管束竹纤维撕裂，将维管束竹纤维分离出来。

进一步地，所述多级辊压的挤压以及速度差是调节各级辊压的辊压间隙以及辊压速度使得各级辊压间隙依次减小，辊压速度依次增加。

进一步地，所述多级辊压采用两级辊压方法。

进一步地，将所述两级辊压的第一级辊压转速设置为60-80转每分钟，第二级辊压的速度为第一级的10-15倍。

进一步地，将所述两级辊压第一级间隙设置为2-5mm，第二级间隙设置为1-2mm。

进一步地，所述辊压撕裂方法的辊压撕裂方向为横向辊压，即辊压撕裂的方向与竹材的竹纤维平行。

本发明还涉及一种维管束竹纤维开纤装置，包括机架、传动系统、辊压装置，所述传动系统以及多级辊压装置安装于机架上方，所述传动系统为多级辊压装置提供动力。

进一步地，所述传动系统包括压辊电动机、皮带传动结构、减速器、链传动结构、压辊啮合齿轮、调速电动机，所述压辊电动机通过皮带传动结构或链传动结构与减速器以及多级辊压装置连接。

进一步地，每一级辊压装置均由独立的所述传动系统驱动，在第一级辊压装置的前端设有进料槽，各级辊压装置之间设有中间导料槽，最后一级辊压装置的后端设有出料口。

进一步地，所述的多级辊压装置的每一级辊压装置均包含主动辊以及从动辊，所述每一级辊压装置设有间隙调节装置，通过所述的间隙调节装置可调节所述主动辊以及从动辊之间的间隙。

所述间隙调节装置包括：从动压辊组件22、连接销钉23、连接销钉固定盖24、固定螺母25、调节丝杆26、刻度盘27、调整把手28、刻度指示套29。在转动调整把手28时，调节丝杆26会同步转动，且在固定螺母25的作用下带动从动辊组件左右移动，从而实现主动压辊和从动压辊之间的间隙调节。

附图说明

图1为整体结构示意图；

图2为传动系统图结构示意图；

图3为压辊间隙调节装置结构示意图；

图例说明：1.上压辊电动机 2.皮带传动一 3.减速器 4.下压主动辊铲刀 5.上压主动辊铲刀 6.上压主动辊 7.进料槽 8.上压从动辊 9.上压从动辊铲刀 10.上压辊间隙调节装置 11.中间导料槽 12.下压辊间隙调节装置 13.下压从动辊铲刀 14.下压从动辊 15.下压主动辊 16.出料口 17.机架 18.链传动 19.上压辊啮合齿轮 20.皮带传动二 21.调速电动机22.从动压辊组件 23.连接销钉 24.连接销钉固定盖 25.固定螺母 26.调节丝杆27.刻度盘 28.调整把手 29.刻度指示套。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步阐述本发明。

实施例一：竹块进行两级横向辊压开纤方法及装置。

通过附图可以看出，本发明涉及一种维管束竹纤维开纤装置，包括机架、传动系统、辊压装置，所述传动系统以及多级辊压装置安装于机架上方，所述传动系统为多级辊压装置提供动力。

所述传动系统包括压辊电动机、皮带传动结构、减速器、链传动结构、压辊啮合齿轮、调速电动机，所述压辊电动机通过皮带传动结构或链传动结构与减速器以及多级辊压装置连接。

所述的每一级辊压装置均由独立的所述传动系统驱动，在第一级辊压装置的前端设有进料槽，各级辊压装置之间设有中间导料槽，最后一级辊压装置的后端设有出料口。

所述的多级辊压装置的每一级辊压装置均包含主动辊以及从动辊，所述每一级辊压装置设有间隙调节装置，通过所述的间隙调节装置可调节所述主动辊以及从动辊之间的间隙。

本实施例所述的多级辊压装置为两级辊压装置，第一级辊压装置以及第二级辊压装置平行安装于机架17上方，第一级辊压装置和第二级辊压装置分别用独立的传动系统来驱动。

所述第一级辊压装置包括上压主动辊铲刀5、上压主动辊6、上压从动辊8、上压从动辊铲刀9；所述第二级辊压装置包括下压主动辊铲刀4、下压从动辊铲刀13、下压从动辊14、下压主动辊15。

所述的传动系统包括上压辊电动机1、皮带传动结构一2、减速器3、链传动结构、压辊啮合齿轮19、皮带传动结构二20、调速电动机21。上压辊电机1为辊压装置提供动力，上压辊电机1与减速器3之间采用皮带传动，减速器3与辊压装置采用链传动，将动力传递给主动辊，主动辊通过一对啮合的齿轮组19驱动从动辊，从而实现两压辊对滚，达到压缩竹材的工作效果。

在第一级辊压装置前端设有进料槽7，在第一级辊压装置和第二级辊压装置之间设置有中间导料槽11，在第二级辊压装置后端设置有出料口16，竹块从进料槽7进入，在第一级辊压装置和第二级辊压装置经过辊压后经中间导料槽11从出料口16送出。

在第一级辊压装置上设有间隙调节装置10，在第二级辊压装置上设有间隙调节装置12，通过调节间隙调节装置10以及间隙调节装置12可以调节第一级辊压装置和第二级辊压装置的辊压间隙，适应不同厚度的竹块并使得两级辊压装置之间产生挤压压力差。

本发明还涉及一种维管束竹纤维开纤方法，采用多级辊压撕裂方法，通过各级辊压的挤压以及速度差使竹块的维管束竹纤维撕裂，将维管束竹纤维分离出来。

所述多级辊压的挤压以及速度差是调节各级辊压的辊压间隙以及辊压速度使得各级辊压间隙依次减小，辊压速度依次增加。

本实施例所述多级辊压采用两级横向辊压方法。

首先将竹块横向平行地放入到进料槽7。

设置第一级辊压转速为60-80转每分钟，第二级辊压的速度为第一级的10-15倍。使竹块经过两级辊压装置时，产生巨大的辊压速度差。

通过调节第一级辊压装置的间隙调节装置10将所述两级辊压第一级间隙设置为2-5mm，调节第二级辊压装置的间隙调节装置12间隙设置为1-2mm。使竹块在经过两级辊压装置时，产生巨大的辊压压力差。通过上述的设置方法，竹块从第一级压辊辗压成的薄片进行入第二级辊压装置时，第二级压辊能快速地将薄片上的维管束竹纤维撕裂并送到出料口。

由于维管束竹纤维在撕裂过程中基本上与压辊平行，不受到纵向拉伸的力，因此能较好地保持维管束竹纤维原有形态，而处于维管束竹纤维周围薄壁组织受到横向搓辗而分离，因此撕裂的是薄壁组织。

竹块在横向辗压过程中维管束竹纤维产生平行错位移动，容易使薄壁组织产生破坏，有利于维管束竹纤维的分离。因此横向辊压是最优选的辊压方向。

本实施例涉及的方法及装置在工作时：上压辊电动机1通过皮带传动一2带动减速器3，降速后，通过链传动18驱动上压主动辊6以60-80转/分钟的速度运转，并通过啮合齿轮19带动上压从动辊 8一同转动。上压主动辊6与上压从动辊8之间的间隙通过上压辊间隙调节装置 10来调节。将已化学软化处理的竹块裁切成长度1-1.2m后，横向平行地放入到进料槽7，竹块在第一级辊压装置的上压主动辊6与上压从动辊8的辗压下成薄片，自动进入第二级辊压装置的下压主动辊15与下压从动辊14的快速辗压与撕裂下，开纤成维管束竹纤维，并从出料口16排出。

粘附在上压主动辊6、上压从动辊8、下压主动辊15和下压从动辊14上面的薄壁组织残渣及维管束竹纤维分别通过上压从动辊铲刀9、上压主动辊铲刀5、下压主动辊铲刀4和下压从动辊铲13进行清理。

实施例二：竹块进行纵向辊压开纤方法及装置。

实施例二与实施例一的不同之处在于，竹块纵向放入进料槽7，竹块在经过多级辊压装置时，辊压方向为纵向辊压。通过本发明所涉及的装置采用横向辊压方法，同样能分离出竹纤维，但竹纤维因纵向受力可能导致断裂不完整。

实施例三：多级横向辊压开纤方法及装置。

实施例三与实施例一不同之处在于，在机架上方安装多级辊压装置，并通过多个传统系统为各级辊压装置提供动力，每级辊压装置均设有间隙调节装置，通过调节各级辊压装置的辊压速度以及辊压间隙，使竹块在经过各级辊压装置时，辊压速度依次增加，辊压间隙依次减小从而产生巨大的辊压速度及压力差，进而快速完整地分离出竹纤维。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的优点在于：

1、提出了一种维管束竹纤维开纤方法，通过多级辊压撕裂方法，使竹块在经过多级辊压时，产生巨大的辊压速度及压力差从而分离出竹纤维。该方法为物理分离方法，环保且便捷。通过设置各级的辊压间隙，能适应不同厚度的竹块竹纤维提取。

2、本发明还提出了一种维管束竹纤维开纤装置，通过该装置能竹块多级辊压开纤自动完成，装置上设置有多级辊压装置，每一级辊压装置均有独立的传动系统提供动力，每一级辊压装置能通过辊压间隙调节装置调节辊压间隙。通过该装置，能使竹块经过各级辊压装置时产生巨大的辊压速度差及压力差，从而快速地分离出竹纤维。该装置能一次性加工大量竹材，环保且高效。

Claims (10)

1.一种维管束竹纤维开纤方法，其特征在于：采用多级辊压撕裂方法，通过各级辊压的挤压以及速度差使竹块的维管束竹纤维撕裂，将维管束竹纤维分离出来。

2.如权利要求1所述的一种维管束竹纤维开纤方法，其特征在于：所述多级辊压的挤压以及速度差是调节各级辊压的辊压间隙以及辊压速度使得各级辊压间隙依次减小，辊压速度依次增加。

3.如权利要求2所述的一种维管束竹纤维开纤方法，其特征在于：所述多级辊压采用两级辊压方法。

4.如权利要求3所述的一种维管束竹纤维开纤方法，其特征在于：将所述两级辊压的第一级辊压转速设置为60-80转每分钟，第二级辊压的速度为第一级的10-15倍。

5.如权利要求4所述的一种维管束竹纤维开纤方法，其特征在于：将所述两级辊压第一级间隙设置为2-5mm，第二级间隙设置为1-2mm。

6.如权利要求1-5所述的任意一种维管束竹纤维开纤方法，其特征在于：所述辊压撕裂方法的辊压撕裂方向为横向辊压，即辊压撕裂的方向与竹材的竹纤维平行。

7.一种维管束竹纤维开纤装置，其特征在于：包括机架、传动系统、辊压装置，所述传动系统以及多级辊压装置安装于机架上方，所述传动系统为多级辊压装置提供动力。

8.如权利要求7所述的一种维管束竹纤维开纤装置，其特征在于：所述传动系统包括压辊电动机、皮带传动结构、减速器、链传动结构、压辊啮合齿轮、调速电动机，所述压辊电动机通过皮带传动结构或链传动结构与减速器以及多级辊压装置连接。

9.如权利要求8所述的一种维管束竹纤维开纤装置，其特征在于：每一级辊压装置均由独立的所述传动系统驱动，在第一级辊压装置的前端设有进料槽，各级辊压装置之间设有中间导料槽，最后一级辊压装置的后端设有出料口。

10.如权利要求9所述的一种维管束竹纤维开纤装置，其特征在于：所述的多级辊压装置的每一级辊压装置均包含主动辊以及从动辊，所述每一级辊压装置设有间隙调节装置，通过所述的间隙调节装置可调节所述主动辊以及从动辊之间的间隙。