CN112844684B - 一种木质微细纤维的横向解离可控制备机及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木质微细纤维的横向解离可控制备机及方法，木质微细纤维横向解离可控制备机包括进料口、出料口、外壳、至少一对相对运动的轴及驱动轴转动的传动机构，所述轴上固定有多片相互平行的齿状刀片，所述齿状刀片的侧面设置有条形齿。本发明一些实例，片状和条状原料进一步被相对运动的齿状刀片撕裂和切断，切断后的材料被刀片侧面的条形齿进一步揉搓，进行横向解离，获得高长径比的微细（直径小于850μm）纤维，克服了木质纤维材料因不同含水率所带来的解构成微细纤维的加工难题，破碎效能和微细化效能在同一工艺中获得解决，所获得的木质微细纤维有较高的长径比，且长径比可控，装置简单实用，使用维护方便。

Description

一种木质微细纤维的横向解离可控制备机及方法

技术领域

本发明涉及一种木质微细纤维的横向解离可控制备机及方法。

背景技术

木质纤维，特别是木质微细纤维的应用广泛，由木质纤维材料解构得到。以木质纤维为例，现有的通用制备方法，是以刀片式破碎机获得大小不均的块状木质材料，然后再次以粉碎机获得微细纤维。刀片式破碎机的工作效率直接受到木质纤维材料的含水率影响，木质纤维材料的含水率越高，破碎的效率越高，但是粉碎的效率则越低。当含水率超过25%时，粉碎机已经难以正常工作。这种方法制备得到的木质微细纤维长径比较小，纤维较短，一般为粉状，应用范围有限。具有较高长径比的木质微细纤维有利于提高材料的性能，往往更受到人们的欢迎。

Ou R, Xie Y, Wolcott M P, et al. Effect of wood cell wall compositionon the rheological properties of wood particle/high density polyethylenecomposites[J]. Composites science and technology, 2014, 93: 68-75.的数据显示，使用市购的锤片式粉碎机制备得到的100目木粉长度为237.3 ± 95.0μm，直径为74.2 ±25.2μm，长径比为3.32 ± 1.1。Hao X, Zhou H, Mu B, et al. Effects of fibergeometry and orientation distribution on the anisotropy of mechanicalproperties, creep behavior, and thermal expansion of natural fiber/HDPEcomposites[J]. Composites Part B: Engineering, 2020, 185: 107778.公开使用市购的FY600型粉碎机制备得到的木粉长度为616.2 ± 540.3μm，直径为172.3 ± 154.5μm，长径比为3.64 ± 1.72μm。

CN111995768A公开了一种从树枝秸秆中提取木纤维的方法，将树枝秸秆用木材粉碎机粉碎或用木头切片机加工为短条和木片，经浸泡、粉碎、过筛，提取木纤维，对木纤维进一步烘干打包，得到成品。该技术方案操作复杂，能耗高。

开发出一种木质纤维材料在不同含水率下均具有较高工作效率的设备，具有非常实际的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种新型的木质微细纤维的横向解离可控制备机及方法。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一个方面，提供：

一种木质微细纤维横向解离可控制备机，包括进料口、出料口、外壳、至少一对相对运动的轴及驱动轴转动的传动机构，所述轴上固定有多片相互平行的齿状刀片，所述齿状刀片的侧面设置有条形齿。

在一些实例中，所述齿状刀片的厚度不低于25mm，优选为25～35 mm。

在一些实例中，所述条形齿的高度为30～40 mm。

在一些实例中，所述相对的两片相邻齿状刀片上的条形齿之间的最小间距为2～4mm。

在一些实例中，其进料口位于齿状刀片上方，用于接收木质纤维材料撕碎机出料口排出的木质纤维材料碎片。

在一些实例中，其出料口位于齿状刀片下方，出料口外设有筛分器，筛分器下方设有成品接收器。

在一些实例中，所述筛分器为围绕解离机进料口和出料口转动的圆筒型筛网。

在一些实例中，所述圆筒型筛网内设有提料板。

本发明的第二个方面，提供：

一种可控长径比木质微细纤维的制造方法，包括将木质纤维材料初步破碎后，使用本发明第一个方面所述的木质微细纤维横向解离可控制备机进行解离，筛分得到可控长径比木质微细纤维。

在一些实例中，所述木质纤维材料是指木质化了的植物纤维细胞构成的材料，包括原木、锯材、森林伐育剩余物、原木造材剩余物、木材加工剩余物、废弃木制品、竹藤材、棕榈树、农作物秸秆等

本发明的有益效果是：

本发明一些实例的木质微细纤维横向解离可控制备机，片状和条状原料进一步被相对运动的齿状刀片撕裂和切断，切断后的材料被刀片侧面的条形齿进一步揉搓，进行横向解离，获得高长径比的微细（直径小于850μm）纤维，克服了木质纤维材料因不同含水率所带来的解构成微细纤维的加工难题，破碎效能和微细化效能在同一工艺中获得解决，所获得的木质微细纤维有较高的长径比，装置简单实用，使用维护方便。

本发明一些实例的木质微细纤维横向解离可控制备机，通过控制齿状刀片、条形齿的间距、分布方向、高度等，可以对木质微细纤维的长径比进行一定的控制。

本发明一些实例的木质微细纤维横向解离可控制备机，圆筒型筛网可以将未达到预期粒径的木质纤维带入解离机中进一步解离。

附图说明

图1是本发明一些实例装置的结构示意图；图中，1是木质纤维材料撕碎机、2是解离机，3是筛分器；

图2是本发明一些实例齿搓结构示意图；图中，21是齿状刀片；22是轴；23是条形齿；

图3是本发明一些实例筛分器的结构示意图；图中，3是筛分器主体；31是提料板；32是成品出料口。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，进一步说明本发明的技术方案。

参照图1～3，一种木质微细纤维横向解离可控制备机，包括进料口21、出料口(位于下方，未显示)、外壳22、至少一对相对运动的轴23及驱动轴转动的传动机构，所述轴23上固定有多片相互平行的齿状刀片231，所述齿状刀片231的侧面设置有条形齿232。

运行时，片状和条状原料进一步被相对运动的齿状刀片撕裂和切断，切断后的材料被刀片侧面的条形齿进一步揉搓，进行横向解离，获得高长径比的微细（直径小于850μm）纤维。避免了常规粉碎机因含水机率高难以有效解离的不足，有利于得到大长径比的木质微细纤维。

在一些实例中，所述齿状刀片231的厚度不低于25mm，优选为25～35 mm。这样可以保证齿状刀片在运行时可以承受较大的力。通过设置多组齿状刀片，可以提高其工作效率。

在一些实例中，所述条形齿232的高度为30～40 mm。这样可以形成一定的高度差，使得切断后的材料可以被有效揉搓。条形齿的间距可以根据实际的需要设置，其方向也可以进行相应的调整，只要保证可以有效揉搓木质材料即可。

在一些实例中，所述相对的两片相邻齿状刀片231上的条形齿232之间的最小间距为2～4 mm。过窄可能导致设备运行时容易卡死，影响生产的正常进行。

通过控制齿状刀片、条形齿的间距、分布方向、高度等，可以对木质微细纤维的长径比进行一定的控制，满足特定应用的需求。

在一些实例中，其进料口21位于齿状刀片231上方，用于接收木质纤维材料撕碎机1出料口11排出的木质纤维材料碎片。

在一些实例中，其出料口位于齿状刀片231下方，出料口外设有筛分器3，筛分器下3方设有成品接收器4。

在一些实例中，所述筛分器3为围绕解离机进料口21和出料口转动的圆筒型筛网。这样筛分器转动时，可以将不能达到要求的木质纤维带入木质微细纤维横向解离可控制备机内进一步进行揉搓处理，合格的木质纤维则在重力的作用下落入成品接收器内。

在一些实例中，所述圆筒型筛网内设有提料板31。这样更有利于将不满足要求的木质纤维带入木质微细纤维横向解离可控制备机内，同时对筛网内的木质纤维进行一定的搅动，使木质纤维更易于在重力的作用下落入成品接收器内。特别的，筛分器可以配合干燥装置使用，在转动的过程中，对木质纤维进行进一步的干燥处理。

下面结合实施例，进一步说明本发明木质微细纤维横向解离可控制备机的应用。

木质纤维制备

实施例1

将1.3米长的鲜竹（含水率大约40%）1000公斤，投入撕碎机，之后进入木质微细纤维横向解离可控制备机进行解离，全部加工通过筛分器，用时1小时38分钟。

实施例2

将1.3米长的鲜竹1000公斤，室内存放15天（含水率大约25%），投入撕碎机，之后进入木质微细纤维横向解离可控制备机进行解离，全部加工通过筛分器，用时1小时20分钟。

实施例3

将1.3米长的鲜竹1000公斤，室内存放25天（含水率大约17%），投入撕碎机，之后进入木质微细纤维横向解离可控制备机进行解离，全部加工通过筛分器，用时1小时15分钟。

对比不同处理所需要的时间，可知原料的含水率对木质微细纤维横向解离可控制备机的处理效率没有显著影响。

实施例4

取含水率约为25%的杨木，使用现有撕碎机破碎后，投入本发明一实例的对木质微细纤维横向解离可控制备机内，横向解离后筛分。

木质微细纤维解离效果检测：

检验依据：随机取样称量木质微细纤维200g，经不同目数的筛网筛选后，分别称量，计算其百分比。

长度和直径检测方法：不同目数纤维随机抽样300根，测量方法是先通过GE-5高清数码显微镜采集待测样品的图像，然后借助CF-2000测量软件，在样品相应位置取点并画线，测其长度与直径。

实施例5

取含水率约为12%的杨木，使用现有撕碎机破碎后，投入本发明一实例的对木质微细纤维横向解离可控制备机内，横向解离后筛分。

木质微细纤维解离效果检测：

检验依据：随机取样称量木质微细纤维200g，经不同目数的筛网筛选后，分别称量，计算其百分比。

长度和直径检测方法：不同目数纤维随机抽样300根，测量方法是先通过GE-5高清数码显微镜采集待测样品的图像，然后借助CF-2000测量软件，在样品相应位置取点并画线，测其长度与直径。

检测数据显示，木质微细纤维横向解离可控制备机可以制备得到平均长径比超过5的木质微细纤维，同时木质微细纤维相对更为均一；木质纤维材料含水率越低，制备的木质微细纤维长径比越大，且40≥X>80目区间（最适合于木塑）的质量百分比越大；利用木质微细纤维横向解离可控制备机制备的木质微细纤维可以获得更好的应用效果。

以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种木质微细纤维横向解离可控制备机，包括进料口、出料口、外壳、至少一对相对运动的轴及驱动轴转动的传动机构，其特征在于：所述轴上固定有多片相互平行的齿状刀片，所述齿状刀片的侧面设置有条形齿，所述条形齿的高度为30～40 mm，相对的两片相邻齿状刀片上的条形齿之间的最小间距为2～4 mm。

2.根据权利要求1的木质微细纤维横向解离可控制备机，其特征在于：所述齿状刀片的厚度不低于25mm。

3.根据权利要求2的木质微细纤维横向解离可控制备机，其特征在于：所述齿状刀片的厚度为25～35 mm。

4.根据权利要求1的木质微细纤维横向解离可控制备机，其特征在于：其进料口位于齿状刀片上方，用于接收木质纤维材料撕碎机出料口排出的木质纤维材料碎片。

5.根据权利要求1的木质微细纤维横向解离可控制备机，其特征在于：其出料口位于齿状刀片下方，出料口外设有筛分器，筛分器下方设有成品接收器。

6.根据权利要求5所述的木质微细纤维横向解离可控制备机，其特征在于：所述筛分器为围绕解离机进料口和出料口转动的圆筒型筛网。

7.根据权利要求6所述的木质微细纤维横向解离可控制备机，其特征在于：所述圆筒型筛网内设有提料板。

8.一种可控长径比木质微细纤维的制造方法，包括将木质纤维材料初步破碎后，使用权利要求1～7任一项所述的木质微细纤维横向解离可控制备机进行解离，筛分得到可控长径比木质微细纤维。

9.根据权利要求8所述的制造 方法，其特征在于：所述木质纤维材料是指木质化了的植物纤维细胞构成的材料。

10.根据权利要求9所述的制造 方法，其特征在于：所述木质纤维材料为原木、锯材、森林伐育剩余物、原木造材剩余物、木材加工剩余物、废弃木制品、竹藤材、棕榈树、农作物秸秆。

Images