JP2010120157A - 解繊装置 - Google Patents

Abstract

【課題】解繊装置の提供。
【解決手段】本解繊装置は、その本体内に複数の固定カッタユニットと、少なくとも一つの回転カッタが設けられ、該本体内部は中空円筒形を呈して中心軸方向を有し、該本体は解繊する物品を収容する。該複数の固定カッタユニットは、該本体の内側壁に設置され、それは少なくとも一つの固定刃で構成され、該回転カッタは中心軸及び複数の回転刃で構成され、該中心軸が該本体と同軸関係で該本体内部に通され、該複数の回転刃は放射状に該中心軸外周に設置され、該回転カッタは駆動装置により駆動されて回転し、これにより回転刃と固定刃の間に相対運動を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は一種の解繊装置に係り、特に、相対運動可能な二重刃を利用して植物繊維を分離し、スピーディーに繊維をほぐせ、無毒性で繊維取得率の高い解繊装置に関する。

エコマテリアルは自然界で枯渇する恐れがなく、容易に取得できる資源であり、その使用ライフサイクル中、資源に対する依存を減らし、資源消耗を減らし、新種の資源の使用の開発の必要がなく、さらにエネルギー源消耗を減らせるため、徐々に重視されるようになった。植物中より取得されるエコマテリアルを利用し、並びにそれを新形態の工業製品に転化させるのは、重要な流れとなっており、植物繊維はそのうち相当に重要な項目の一つである。天然植物繊維は古くより製紙に使用され、また、紡織関係工業においても、十分に広く応用され、それは早期の綿、麻等から、近年のとうもろこし繊維、竹繊維、牛乳繊維等の新繊維の応用を含む。営造、建築、装飾においても、大量の繊維が必要とされ、台湾国内で建築方面に応用される繊維の需要は一年に２０万トンを越え、それは木材繊維が主である。ただし、原木伐採が危惧され、地球規模の温室効果による二酸化炭素排出規制のもと、台湾国内の豊富な竹、稲等の植物を代わりに使用することができれば、更に高い効果が得られる。

エコ繊維の要求を鑑み、一種の高効率で製造工程が環境に優しい解繊技術の開発が必要である。伝統的な解繊方式は、化学解繊、水蒸気爆発或いは機械研磨の三種類の方式があり、アルカリ液等化学薬剤を使用して解繊すると、分解過程中に大量の汚染物質が発生し、生態環境保護に不利となり、且つ繊維の多くは化学薬剤により腐蝕し破壊されるため、繊維取得率が低く、ほぼ５０％から６０％であり、このほか、化学薬剤解繊で得られる繊維は食器製造に応用されると、繊維を徹底的に洗浄して化学薬剤を除去して毒性を廃除しなければならず、このため、処理コストが跳ね上がることになる。水蒸気瞬間降圧昇圧の反復操作原理は、繊維を爆破してほぐすことであり、その過程は時間がかかり、エネルギーを消耗し、且つ繊維製品の均一性が低くなる。機械研磨或いは粉砕方式は、繊維を粉末状となすため、利用率を低下させる。

周知の技術の欠点を鑑み、本発明は一種の解繊装置を提供することを目的とし、それは、相対運動可能な二重刃により植物繊維を分離させ、スピーディーに解繊でき、無毒性で繊維取得率が高いものとする。

上述の目的を達成するため、本発明は一種の解繊装置を提供し、それは本体を包含し、該本体内に複数の固定カッタユニット及び少なくとも一つの回転カッタが設けられ、該本体内部は中空円筒形を呈して中心軸方向を有し、該本体は解繊する物品を収容する。該複数の固定カッタユニットは、該本体の内側壁に設置され、それは少なくとも一つの固定刃で構成され、該回転カッタは中心軸及び複数の回転刃で構成され、該中心軸が該本体と同軸関係で該本体内部に通され、該複数の回転刃は放射状に該中心軸外周に設置され、該回転カッタは駆動装置により駆動されて回転する。解繊物品の繊維が該固定刃と回転刃の間を通過する時、解繊物品の繊維は該固定刃と該回転刃相互の交錯により発生する切断力により解離される。

本発明の提供する解繊装置は、相対運動する二重刃に高圧蒸気予熱を組合せて植物繊維を分離させ、その解繊はスピーディーであり、操作は簡便で且つ効率が良好であり、繊維品質及び利用率は高く、実際のサンプル試験によると、解繊時間は僅かに３〜６分、繊維獲得率は９０％以上にも達した。このほか、本発明はいかなる化学薬剤をも使用する必要がなく、環境保護に有利である。

本発明の実施例の正面構造表示図である。 本発明の実施例の側面構造表示図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 図３のＣ部拡大図である。 本発明の異なる実施例の構造表示図である。 本発明の異なる実施例の構造表示図である。

図１及び図５を参照し、本発明の提供する解繊装置１０は、本体１１を包含し、該本体１１は内層本体１１ａと該内層本体１１ａの外部に嵌合される外層本体１１ｂで構成されて内部が中空円筒形を呈する二重構造とされ（図３及び図４参照）、該内層本体１１ａと外層本体１１ｂの間には一定の間隙があり、該本体１１に第１蒸気入口１１２と第２蒸気入口１１３が設けられ、該第１蒸気入口１１２と第２蒸気入口１１３は蒸気装置（図示せず）に連通し、該蒸気装置はオイル燃料式ボイラ或いは電熱式ボイラ等の高圧蒸気ボイラとされ、蒸気圧力７ｋｇｆ／ｃｍ² 以上、蒸気温度摂氏１６０度以上の高圧蒸気を該本体１１内部に提供できる。該第１蒸気入口１１２は該内層本体１１ａと該外層本体１１ｂの間の間隙に連通し、且つ該内層本体１１ａに貫通孔１１０ａが設けられて該第１蒸気入口１１２と連通し、該第１蒸気入口１１２により一部の蒸気が該内層本体１１ａと外層本体１１ｂの間に導入され、一部の蒸気は該貫通孔１１０ａをとおり該内層本体１１ａに進入する。次に、第２蒸気入口１１３は直接該内層本体１１ａに連通し、本実施例に示されるように、該第２蒸気入口１１３は該本体の軸方向の一端に設置され、該第２蒸気入口１１３は蒸気を直接該内層本体１１ａ内に供給し、該内層本体１１ａと該外層本体１１ｂの２層作用により、効果的に保温すると共に蒸気の均一性を確保する。本体１１内の圧力を制御するため、該本体１１に洩圧バルブ１１４が設置される。該本体１１にゲート１１５が設けられ、該ゲート１１５は解繊したい物品を該本体１１の内層本体１１ａ内に入れるのに用いられる。本実施例では、該ゲート１１５はボルト１１６で該本体１１の外側軸方向端部に螺着されるが、その実施方式及び設置位置には制限がなく、並びにこの実施例に限定されるわけではなく、ただ、該内層本体１１ａの内部と連通可能で、解繊したい物品の投入口として使用できればよい。

該内層本体１１ａの内側壁１１１に複数の固定カッタユニット１３が設けられ、図３及び図４に示されるように、該固定カッタユニット１３は複数の固定刃１３１で構成され、該固定刃１３１は第１長さＬ１を有し、該第１長さＬ１の延伸方向は該本体１１の中心軸方向１２と平行であり、且つ該複数の固定刃１３１は相互に平行で、該固定刃１３１は該該内層本体１１ａの内側壁１１１に内層本体１１ａと一体に形成され得る。

該本体１１内に別に回転カッタ１４が設けられ、該回転カッタ１４は中心軸１４１及び複数の回転可能な回転刃１４２で構成される。該中心軸１４１は該本体１１と同軸関係で該本体１１内部に通され、該複数の回転刃１４２はボルト（図示せず）を使用して着脱自在に該中心軸１４１に設置される。該回転刃１４２は第２長さＬ２を有し、該第２長さＬ２の延伸方向は該本体１１の中心軸方向１２と平行である。該中心軸１４１はモータ等の駆動装置により駆動されて回転し、例えば本実施例のように、該中心軸１４１は軸コネクタ２０に電気的に接続され、及び伝動モータ３０に電気的に接続され、該伝動モータ３０は該軸コネクタ２０を介して該中心軸１４１を駆動して回転させ、これにより、回転刃１４２が連帯回転する。該固定カッタユニット１３は該内層本体１１ａの内側壁１１１に固定されているため、該回転カッタ１４が駆動されて回転すると、該回転カッタ１４と該複数の固定カッタユニット１３が相対運動を発生する。該伝動モータ３０の回転速度は１１００ｒｐｍ以上とされるのがよい。ただし、説明をしておくべきことは、該軸コネクタ２０及び伝動モータ３０は該回転カッタ１４を回転させる駆動装置の実施例に過ぎず、このような実施方式に限定されるわけではない、ということである。

図３及び図５を共に参照されたい。本発明の該固定刃１３１のエッジは該本体１１内部に向けられ、該回転刃１４２のエッジは該本体１１外部（すなわち該内層本体１１ａの内側壁１１１）に向けられ、且つ該固定刃１３１と該回転刃１４２のエッジの間には一定距離ｄ１があり、該固定刃１３１と該回転刃１４２の寸法、外形及び設置数量には制限はないが、本実施例では、該固定カッタユニット１３は断面が矩形を呈する５枚の固定刃１３１で構成され、且つ該内層本体１１ａの内側壁１１１に等距離に、６組の固定カッタユニット１３が設けられ、該回転カッタ１４は等距離に５枚の回転刃１４２が設けられ、すなわち、該固定カッタユニット１３の設置数は該回転カッタ１４の回転刃１４２の設置数とは等しくなく、且つ本実施例の該固定カッタユニット１３の設置数は、該回転刃１４２の設置数より大きく、その目的は、等距離に同じ数の固定カッタユニット１３と回転刃１４２を設置すると、固定カッタユニット１３と対応する回転刃１４２に同時に被解繊物品が引っかかる状況が発生する恐れがあるためで、本発明で設置される固定カッタユニット１３と回転刃１４２の数は異なるため、図３のように、同一時間内に僅かに一つの回転刃１４２が一組の固定カッタユニット１３に対応するものとされる。

このほか、解繊物品の違いにより、該距離ｄ１の設定も異なり、もし、厚さが０．８ｃｍの回転刃１４２に３〜５ｃｍの解繊物品を組み合わせる時、該距離ｄ１は０．２〜０．５ｃｍとされるが、これに限定されるわけではない。このほか、該固定刃１３１と該回転刃１４２の材質には合金スチール或いはステンレススチールに硬質クロムめっき処理を行ったものを採用できる。

上述の設計原則に基づき、図６に示される実施例を参照されたい。該解繊装置１０Ａには７組の固定カッタユニット１３Ａが設けられ、各固定カッタユニット１３Ａは５枚の固定刃１３１Ａで構成され、回転カッタ１４Ａは中心軸１４１Ａに等距離に、６枚の回転可能な回転刃１４２Ａが設置されている。図７に示される実施例では、５組の固定カッタユニット１３Ｂが設けられ、各固定カッタユニット１３Ｂは５枚の固定刃１３１Ｂで構成され、その回転カッタ１４Ｂは中心軸１４１Ｂに等距離に、回転可能な４枚の回転刃１４２Ｂが設けられている。以上の異なる実施例から分かるように、本発明の固定カッタユニットと回転刃の設置数は等しくなく、該固定カッタユニットの設置数は該回転刃の設置数より大きく、且つ該回転刃の設置数がｎである時、該固定カッタユニットの設置数はｎ＋１とされる。

図１及び図３を参照し、本発明の解繊装置を利用して解繊を行うかを説明する。本発明の解繊装置１０は、竹材、木材、椰子殻など、エコ繊維解繊に適用される。まず、解繊物品を裁断してほぼ同じ寸法（例えば３〜５ｃｍ）の片状となし、事前に水中に数時間浸漬させた後、ゲート１１５より内層本体１１ａ内に挿入し、ゲート１１５を閉じてロックし、さらに第１蒸気入口１１２、第２蒸気入口１１３を通して高圧蒸気を該本体１１内部に導入し、その作用は、高圧蒸気により解繊物品に対して解繊物品の数量及び材質の違いにより異なる時間で予熱（例えば数分間）を行ない、解繊物品を適宜軟化させた後、該回転カッタ１４を駆動して回転させ、回転カッタ１４の回転の過程で、不断に解繊物品を攪拌し、且つ解繊物品が該固定刃１３１と回転刃１４２の間を通過する時に、解繊物品の繊維を固定刃１３１と回転刃１４２の相互交錯により発生する切断力により解離させる。該中心軸１４１の回転時の過熱を防止するため、該中心軸１４１の軸心に冷却水装置（図示せず）を設置してもよい。解繊完成後、まず該洩圧バルブ１１４を開けて洩圧させ、その後、ゲート１１５を開けて繊維を取り出す。

以上の記述は、本発明の実施例に係るものに過ぎず、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲の記載に基づきなし得る均等の変化及び修飾は、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。

１０ 解繊装置
１１ 本体
１１ａ 内層本体
１１ｂ 外層本体
１１０ａ 貫通孔
１１１ 内側壁
１１２ 第１蒸気入口
１１３ 第２蒸気入口
１１４ 洩圧バルブ
１１５ ゲート
１１６ ボルト
１２ 中心軸方向
１３、１３Ａ、１３Ｂ 固定カッタユニット
１３１、１３１Ａ、１３１Ｂ 固定刃
１４、１４Ａ、１４Ｂ 回転カッタ
１４１、１４１Ａ、１４１Ｂ 中心軸
１４２、１４２Ａ、１４２Ｂ 回転刃
２０ 軸コネクタ
３０ 伝動モータ
ｄ１ 距離
Ｌ１ 第１長さ
Ｌ２ 第２長さ

Claims (18)

1. 解繊装置において、
   本体であって、中心軸方向を有し、該本体内部は中空円筒形を呈する、上記本体と、
   複数の固定カッタユニットであって、該本体の内側壁に設置され、少なくとも一つの固定刃で構成される、上記固定刃と、
   回転カッタであって、中心軸及び複数の回転刃で構成され、該中心軸が該本体と同軸関係で該本体内部に通され、該複数の回転刃は放射状に該中心軸の外周に設置され、該回転カッタは駆動されて回転し、該回転カッタと該複数の固定カッタユニットに相対運動を発生させる、上記回転カッタと、
   を包含したことを特徴とする、解繊装置。
2. 請求項１記載の解繊装置において、該固定刃が第１長さを有し、該第１長さの延伸方向が該本体の該中心軸方向と平行であり、該回転刃が第２長さを有し、該第２長さの延伸方向は該本体の該中心軸方向と平行であることを特徴とする、解繊装置。
3. 請求項２記載の解繊装置において、該固定カッタユニットは複数の固定刃で構成され、該複数の固定刃は相互に平行であることを特徴とする、解繊装置。
4. 請求項１記載の解繊装置において、該固定刃のエッジは該本体の内部に向けられ、該回転刃のエッジは該本体の外部に向けられ、該固定刃と該回転刃のエッジの間に一定の距離を有することを特徴とする、解繊装置。
5. 請求項４記載の解繊装置において、該固定刃と該回転刃のエッジの距離は０．２〜０．５ｃｍであることを特徴とする、解繊装置。
6. 請求項１記載の解繊装置において、該固定刃は該本体と一体に形成されることを特徴とする、解繊装置。
7. 請求項１記載の解繊装置において、該固定カッタユニットの設置数は該回転カッタの回転刃の設置数より大きいことを特徴とする、解繊装置。
8. 請求項７記載の解繊装置において、該回転刃の設置数がｎとされると、該固定カッタユニットの設置数はｎ＋１であることを特徴とする、解繊装置。
9. 請求項１記載の解繊装置において、該回転カッタはモータにより駆動されて回転し、該モータは該中心軸に電気的に接続され、該モータにより該中心軸が駆動されて回転することで複数の回転刃が連帯して回転することを特徴とする、解繊装置。
10. 請求項１記載の解繊装置において、高圧蒸気を該本体内部に供給するための蒸気装置を更に包含することを特徴とする、解繊装置。
11. 請求項１０記載の解繊装置において、該蒸気装置は高圧蒸気ボイラとされ、該高圧蒸気ボイラの提供する蒸気圧力は、７ｋｇｆ／ｃｍ² 以上、蒸気温度摂氏１６０度以上であることを特徴とする、解繊装置。
12. 請求項１１記載の解繊装置において、該高圧蒸気ボイラはオイル燃料式ボイラ或いは電熱式ボイラであることを特徴とする、解繊装置。
13. 請求項１０記載の解繊装置において、該本体は内層本体と該内層本体の外部に嵌合される外層本体とで構成された内部が中空円筒形を呈する二層構造とされ、該内層本体及び該外層本体の間に一定の間隙があることを特徴とする、解繊装置。
14. 請求項１３記載の解繊装置において、該本体は少なくとも一つの第１蒸気入口を具え、該第１蒸気入口は該蒸気装置に接続され、該第１蒸気入口は該内層本体と該外層本体の間の間隙に連通し、高圧蒸気を該内層本体と該外層本体の間の間隙に導入し、該本体は少なくとも一つの第２蒸気入口を具え、該第２蒸気入口は該蒸気装置に接続され、該第２蒸気入口は該内層本体内部に連通し、高圧蒸気を直接が内層本体内部に導入することを特徴とする、解繊装置。
15. 請求項１４記載の解繊装置において、該内層本体に貫通孔が設けられて該第１蒸気入口と連通することを特徴とする、解繊装置。
16. 請求項１０記載の解繊装置において、該本体に該本体内の圧力制御用の洩圧バルブが更に設けられたことを特徴とする、解繊装置。
17. 請求項１記載の解繊装置において、該回転カッタの該中心軸に、該中心軸を冷却するための冷却水装置が設けられたことを特徴とする、解繊装置。
18. 請求項１記載の解繊装置において、該固定刃と該回転刃の材質が合金スチール或いはステンレススチールに硬質クロムめっき処理したものとされることを特徴とする、解繊装置。

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