CN101537648B - 一种竹纤维的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种竹纤维的生产工艺，包括选料、展平、开纤、分级、蒸煮、酸洗、清洗和脱水、养生等步骤，即可制备出细度在0.03毫米至0.08毫米、长度在30～80毫米的竹原纤维。本发明可使整根竹子在不经切割开片的情况下通过特制机具展平后进行直接加工，且加工出的竹纤维更长、更细、更均匀，资源利用率高，成本低廉，产品质量稳定。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种竹子的加工工艺，尤其涉及一种一种用竹子茎秆(原竹)直接生产竹原纤维的生产工艺。
【背景技术】
用机械、物理、生化等方法制备竹原纤维是当前的热门课题和未来新型产业的发展趋势。
近年来我国在竹原纤维制造方法上已有许多发明专利，CN11078520C公告了一种将原竹开条、轧条、形成竹纤维束制品的制造方法、CN1261290C公告了一种将原竹竹片采用纯物理的方法，通过蒸煮分丝，去糖，去脂肪，蛋白质，淀粉处理后，经机械撞击、撕裂、开松成竹纤维。CN1185086C公告了由冷轧压、水煮浸、脱水及梳制纤维等工序，获得的纤维主要用于生产竹纤维板。CN1217038公告了一种竹材成纤的制备方法。该制备方法通过试样准备、软化、水洗、碾压、水洗、尿氧处理、水洗、碱液煮练、水洗、尿氧漂白、酸洗、脱水、抖松、晾干等步序可制得竹纤维。CN101210350公开了一种竹纤维有机加工工艺。这种竹纤维有机加工工艺：按选材分类，分别进行截断；按照竹黄、竹青将竹材分片；用分丝机对蒸煮后的竹青、竹黄分别进行分丝；经过软化；漂洗；漂白；提取了竹纤维。
上述的这些生产方法均脱离不了先成竹片再成竹纤维束的工艺，其加工技术较落后，生产效率低下，加工材料浪费严重，无法对整根竹子进行流水线加工以实现高效规模化生产。而且目前制备方法没有充分利用竹子茎秆(原竹)的整体相互联系便于开纤的特点，难以解决竹子尖削度大、形状尺寸千差万别所带来的竹纤维加工难题，导致所生产的竹纤维质量差，纤维粗、短、硬，其均匀度、长度、细度、强度等指标不能达到纺织用及其它产业领域对竹纤维的使用要求。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种竹纤维的生产工艺，使整根竹子在不经切割开片的情况下通过特制机具展平后进行直接加工，且加工出的竹纤维更长、更细、更均匀，资源利用率高，成本低廉，产品质量稳定。
本发明是这样实现的：一种竹纤维的生产工艺，包括如下步骤：
步骤100、选料：将各批次竹材按照产地、竹龄分类，分别存放；
步骤110、展平：使竹材端部下沿劈裂并使开口簿壁圆柱或圆锥体逐渐展平；
步骤120、开纤：采用开纤分离机将竹材梳解成为纤维束形态的竹丝束纤维；
步骤130、分级：经气流分类后利用振动输送带及风选分级***将竹丝束纤维进一步分级，去除超短纤维及粉粒，得到合格长度和细度的竹纤维束；
步骤140、蒸煮：将竹纤维束在常压或加压煮练30～200分钟，煮练时温度为70～140℃，压力：0～4kg/cm2，浴比为1∶15～60，煮练液中氢氧化钠：3～125g/l、碳酸钠3～135g/l、亚硫酸钠0.4～50g/l、硅酸钠0.2～50g/l，得到竹纤维；
步骤150、酸洗：将煮练后的竹纤维沥干，然后首先用含0.05～2.5％的 稀硫酸溶液清洗至PH值6～7；
步骤155、漂白：向浴锅内加入双氧水、硅酸钠、氢氧化钠、纯缄的至少一种，将PH值调至9.5～11.5；
步骤160、清洗、脱水：将漂白后的竹纤维沥干，然后首先用含0.05～1.5％的稀硫酸溶液清洗至PH值6～7，再用清水清洗后经脱水、上白油、晾干；
步骤170、养生：晾干后，均匀加入乳化油，堆放到特定的养生房养生7～10天即可制备出细度在0.03毫米至0.08毫米、长度在30～80毫米的竹原纤维。
其中，在所述步骤100和步骤110之间还包括如下步骤：
步骤101、穿孔及软化：将竹子穿孔，送到指定软化池浸泡软化，软化液采用氨水溶液或氢氧化钠或碳酸钠溶液，浓度为0.5～35％；
步骤102、清洗、烘干：将软化后的竹材放到指定清洗池中浸泡一定时间后送到待加工区域晾干，将晾干的竹材送到机械加工区实现烘干。
所述步骤150中清洗至PH值6～7之后还包括：进一步用清水清洗经脱水后放到蒸煮锅中，加入精练液常温处理30分钟，精练后的竹纤维沥干，加入硫酸6g/l、浴比为1∶45，进行室温处理15～25分钟。其中，精练液配方为：氢氧化钠浓度为220g/L，浴比为1∶20。
其中，所述步骤150中还包括亚漂工序，具体是在所述酸洗工序结束后，直接向酸浴锅内注入稀释均匀的亚氯酸钠和硝酸钠的混合液进行亚漂，加入硫酸或草酸将PH值调至2.5～5，再用清水清洗后脱水。该步骤中酸洗所使用的稀硫酸溶液的浴比为1∶15～60，酸洗时间为3～15分钟；亚漂所使用的亚氯酸钠和硝酸钠的混合液，亚氯酸钠加入量为2～120g/l，硝酸钠为1～100g/l，浴比为1∶15～60；亚漂温度为35～65℃，时间30～90分钟。
所述步骤155中，双氧水为30％的双氧水，其加入量2～20g/l、硅酸钠的加入量为0.5～5g/l、氢氧化钠的加入量为1～5g/l、纯缄的加入量为3～6g/l，浴比为1∶15～60，漂白温度为35～100℃，时间为25～90分钟。
所述步骤160中清洗用的稀硫酸溶液浴比为1∶15～60，清洗时间为3～15分钟。
所述步骤170中养生所用的乳化油为甲基硅油、氨基硅油、羟基硅油、环氧改性硅油或羧基改性硅油中的一种。
本发明具有如下优点：本发明使整根竹子在不经切割开片的情况下通过特制机具展平后进行直接加工，实现了“吃竹吐纤维”，而且加工工艺不受竹种、竹龄、竹节、竹径的限制；竹材开纤分离机利用热-力-化多场耦合原理使加工的竹纤维比原来更长、更细、更均匀，边料及未加工的竹料少，其生产过程可靠，资源利用率高，加工成本低廉，环境污染小，产品质量稳定。有效解决了细长竹原纤维的高效规模化生产问题。
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明竹纤维的生产工艺流程图。
请参阅图1所示，本发明竹纤维的生产工艺包括如下步骤：
步骤100、选料：将各批次竹材按照产地、竹龄分类，分别存放；
步骤101、穿孔及软化：为便于软化液进入原竹茎秆内、外表面，用研制的穿孔机将竹子穿孔，然后将其送到指定软化池浸泡软化，软化液采用氨水溶液或氢氧化钠或碳酸钠溶液，浓度为0.5～35％；
步骤102、清洗、烘干：将软化后的竹材放到指定清洗池中浸泡一定时间后送到待加工区域晾干，将晾干的竹材送到机械加工区实现烘干；
步骤110、展平：使竹材端部下沿劈裂并使开口簿壁圆柱或圆锥体逐渐展平，此工序中，可设置一种专用模具，当整竹(圆柱状)送到预定位置后，该模具能使其头部下沿劈裂并使开口簿壁圆柱(圆锥)体逐渐展平；
步骤120、开纤：采用开纤分离机将竹材梳解成为纤维束形态；
步骤130、分级：经气流分类后利用振动输送带及风选分级***将竹丝束纤维进一步分级，去除超短纤维及粉粒，得到2种不同长细度的竹纤维束；
步骤140、蒸煮：将束纤维在常压或加压煮练30～200分钟，煮练时温度为70～140℃，压力：0～4kg/cm2，浴比为1∶15～60，煮练液中氢氧化钠：3～125g/l、碳酸钠3～135g/l、亚硫酸钠0.4～50g/l、硅酸钠0.2～50g/l；
步骤150、酸洗、亚漂：将煮练后的竹纤维沥干，然后首先用含0.05～2.5％的稀硫酸溶液清洗至PH值6～7，其中，酸洗所使用的稀硫酸溶液的浴比为1∶15～60，酸洗时间为3～15分钟(此处，也可进一步用清水清洗经脱水后放到蒸煮锅中，加入精练液常温处理30分钟，精练后的竹纤维沥干，加入硫酸6g/l、浴比为1∶45，进行室温处理15～25分钟。其中，精练液配方为：氢氧化钠浓度为220g/L，浴比为1∶20)；酸洗工序结束后，直接向酸浴锅内注入稀释均匀的亚氯酸钠和硝酸钠的混合液进行亚漂，此处亚 漂为可选程序，其中，亚氯酸钠加入量2～120g/l，硝酸钠1～100g/l，浴比为1∶15～60，加入硫酸或草酸将PH值调至2.5～5，亚漂温度为35～65℃，时间30～90分钟，再用清水清洗后脱水；
步骤155、漂白：经过上述处理后再向浴锅内加入双氧水、硅酸钠、氢氧化钠、纯缄，将PH值调至9.5～11.5。该步骤中双氧水为30％的双氧水，其加入量2～20g/l、硅酸钠的加入量为0.5～5g/l、氢氧化钠的加入量为1～5g/l、纯缄的加入量为3～6g/l，浴比为1∶15～60，漂白温度为35～100℃，时间为25～90分钟；
步骤160、清洗、脱水：将漂白后的竹纤维沥干，然后首先用含0.05～1.5％的稀硫酸溶液清洗至PH值6～7，再用清水清洗后经脱水、上白油、晾干；该步骤中清洗用的稀硫酸溶液浴比为1∶15～60，清洗时间为3～15分钟；
步骤170、养生：晾干后，均匀加入乳化油，堆放到特定的养生房养生7～10天即可制备出细度在0.03毫米至0.08毫米、长度在30～80毫米的竹原纤维。该步骤养生所用的乳化油为甲基硅油、氨基硅油、羟基硅油、环氧改性硅油或羧基改性硅油中的一种。
实施例一：
步骤10：选三年生毛竹或慈竹或绿竹或麻竹或青皮竹等竹材。
步骤11：用穿孔机或其它方法穿孔，或用机具将圆柱形状的竹子剖成两半，使竹子成为空心的圆柱(圆锥)筒形状或半圆柱(圆锥)筒形状，以便于软化液进入竹子腔内部，软化液中氢氧化钠：80g/l、碳酸钠180g/l、亚硫酸钠45g/l、硅酸钠45g/l或用废碱溶液(含碱量12％)，并使竹子完全浸没在软化液中，室温放置15天，或加热至90～100℃，保温1～5小时。
步骤12：将软化后的竹材放到指定清洗池中浸泡15分钟，再冲洗送到待加工区域晾干，将晾干的竹材送到连续机械加工区加工，通过加热烘烤或不加热烘烤。
步骤13：烘烤后送入展平区借助于进给力，利用特制的模具实施竹子前端下沿先劈裂再逐渐展平。
步骤14：竹子展平后经过梳解、再采用开纤分离机将竹材成为纤维束形态。
步骤15：再经气流分类后利用振动输送带及风选分级***将竹丝束纤维进一步分级，去除超短纤维及粉粒，得到2种不同长细度的竹纤维束。
步骤16：将束纤维放入蒸煮锅(池)中加压加热煮练90分钟，再加压煮练30分钟，煮练时温度为140℃，压力：4kg/cm2，浴比为1∶60，煮练液中氢氧化钠：3g/l、碳酸钠3g/l、亚硫酸钠0.4g/l、硅酸钠0.2g/l。
步骤17：将煮练后的竹纤维沥干，然后首先用含0.8％的稀硫酸溶液清洗(浴比为1∶15，时间：3分钟)至PH值6～7，酸洗工序结束后，直接向酸浴锅内注入稀释均匀的亚氯酸钠和硝酸钠的混合液亚漂，亚氯酸钠加入量2g/l，硝酸钠1g/l浴比为1∶20，加入硫酸或草酸将PH值调至3.5，温度：65℃，时间60分钟。
步骤18：经过上述处理后再向浴锅内加入双氧水、硅酸钠、氢氧化钠、纯缄进行漂白，其中双氧水(30％)加入量2g/l、硅酸钠加入量0.5g/l、氢氧化钠加入量1g/l、纯缄加入量3g/l，浴比为60，将PH值调至10，温度：90℃，时间30分钟。
步骤19：将漂白后的竹纤维沥干，然后首先用含0.1％的稀硫酸溶液清洗(浴比为1∶20，时间：12分钟)至PH值6.5～7，再用清水清洗后脱水，上白油、晾干。
步骤20：脱水后加入甲基硅油后放入养生房养生7天，即可制备出细度在0.04～0.06毫米、长度在35～65毫米的精竹原纤维。该竹纤维可作为纺织材料用纤维，代替棉、麻等作产业用天然材料。用作无纺材料、复合材料用纤维，代替玻璃纤维、化纤、黄麻、亚麻等作产业用天然材料。
实施例二：
步骤30：选一年生毛竹或慈竹或绿竹或麻竹或青皮竹等竹材。
步骤33：直接送到连续机械加工区，通过加热烘烤或不经过加热烘烤，送入展平区借助于进给力，利用特制的模具实施竹子前端下沿先劈裂再逐渐展平。
步骤34：竹子展平后经过梳解、再采用开纤分离机将竹材成为纤维束形态。
步骤35：再经气流分类后再利用振动输送带及风选分级***将竹丝束纤维进一步分级，去除超短纤维及粉粒，得到长细度均匀的竹纤维束。
步骤36：将束纤维放入蒸煮锅(池)中加热煮练60分钟，煮练时温度为70℃，浴比为1∶15，煮练液中氢氧化钠：125g/l、碳酸钠135g/l、亚硫酸钠50g/l、硅酸钠50g/l。
步骤37：将煮练后的竹纤维沥干，然后首先用含2.5％的稀硫酸溶液清洗(浴比为1∶30，时间：10分钟)至PH值6～7，再用清水清洗经脱水后放到蒸煮锅(池)中，加入特制精练液(精练液配方：氢氧化钠浓度：220g/L，浴比为1∶20)常温处理30分钟，将精练后的竹纤维沥干，加入硫酸6g/l，浴比为1∶45，温度：室温，时间15～25分钟。酸洗工序结束后，直接向酸浴锅内注入稀释均匀的亚氯酸钠和硝酸钠的混合液进行亚漂，亚氯酸钠加入量120g/l，硝酸钠100g/l浴比为1∶30，加入硫酸或草酸将PH值调至5，温度：35℃，时间80分钟。
步骤38：经过上述处理后再向浴锅内加入双氧水、硅酸钠、氢氧化钠、纯缄进行漂白，其中双氧水(30％)加入量20g/l、硅酸钠加入量5g/l、氢氧化钠加入量5g/l、纯缄加入量6g/l，浴比为1∶60，将PH值调至11，温度：80℃，时间60分钟。
步骤39：将漂白后的竹纤维沥干，然后首先用含0.1％的稀硫酸溶液清洗(浴比为1∶60，时间：10分钟)至PH值6.5～7。然后用清水清洗3分钟后再脱水，上白油、晾干。
步骤40：脱水后加入甲基硅油后放入养生房养生10天即可制备出细度在0.03～0.05毫米、长度在35～55毫米的精竹原纤维。该竹纤维可作为纺织材料用纤维，代替棉、麻等作产业用天然材料。
实施例三：
步骤50：选二～五年生毛竹或慈竹或绿竹或麻竹或青皮竹等竹材。
步骤51：用穿孔机或其它方法穿孔，使竹子成为空心的圆柱(圆锥)筒形状，以便于软化液进入竹子腔内部，软化液采用实施例一和实施例二中用过的精练液废液，或本实施例步骤56中用的煮练液，或者是前面二者的混合液等，并使竹子完全浸没在软化液中，室温放置一定时间(60天)或加热至90～100℃，保温5小时。
步骤52：将软化后的竹材放到指定清洗池中浸泡15分钟，再冲洗送到待加工区域晾干，将晾干的竹材送到连续机械加工区加工，通过加热烘烤。
步骤53：送入展平区逐渐展平。
步骤54：竹子展平后经过梳解，再采用开纤分离机将竹材成为纤维束形态。
步骤55：再经气流分类后，再利用振动输送带及风选分级***将竹丝束纤维进一步分级，去除超短纤维及粉粒，得到2种不同长细度的竹纤维束。
步骤56：将束纤维放入蒸煮锅(池)中加热煮练120分钟，煮练时温度为98℃，浴比为1∶30，煮练液中氢氧化钠：85g/l、碳酸钠95g/l、亚硫酸钠25g/l、硅酸钠25g/l。
步骤57：将煮练后的竹纤维沥干，然后首先用含0.2％的稀硫酸溶液清洗(浴比为1∶50，时间：15分钟)至PH值6～7。
步骤59：酸洗工序结束后，再用清水清洗，经脱水后。
步骤60：加入白油后放入养生房养生8天即可制备出细度在0.06毫米至0.10毫米、长度在50～75毫米的精竹原纤维。该竹纤维可作为无纺材料、复合材料用纤维，代替玻璃纤维、化纤、黄麻、亚麻等作产业用天然材料。
Claims (9)
1.一种竹纤维的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤100、选料：将各批次竹材按照产地、竹龄分类，分别存放；
步骤110、展平：使竹材端部下沿劈裂并使开口簿壁圆柱或圆锥体逐渐展平；
步骤120、开纤：采用开纤分离机将竹材梳解成为纤维束形态的竹丝束纤维；
步骤130、分级：经气流分类后利用振动输送带及风选分级***将竹丝束纤维进一步分级，去除超短纤维及粉粒，得到合格长度和细度的竹纤维束；
步骤140、蒸煮：将竹纤维束在常压或加压下煮练30～200分钟，煮练时温度为70～140℃，压力：0～4kg/cm2，浴比为1∶15～60，煮练液中氢氧化钠：3～125g/l、碳酸钠3～135g/l、亚硫酸钠0.4～50g/l、硅酸钠0.2～50g/l，得到竹纤维；
步骤150、酸洗：将煮练后的竹纤维沥干，然后首先用含0.05～2.5％的稀硫酸溶液清洗至PH值6～7；
步骤155、漂白：向浴锅内加入双氧水、硅酸钠、氢氧化钠、纯碱的至少一种，将PH值调至9.5～11.5；
步骤160、清洗、脱水：将漂白后的竹纤维沥干，然后首先用含0.05～1.5％的稀硫酸溶液清洗至PH值6～7，再用清水清洗后经脱水、上白油、晾干；
步骤170、养生：晾干后，均匀加入乳化油，堆放到特定的养生房养生7～10天即可制备出细度在0.03毫米至0.08毫米、长度在30～80毫米的竹原纤维。
2.根据权利要求1所述的一种竹纤维的生产工艺，其特征在于：在所述步骤100和步骤110之间还包括如下步骤：
步骤101、穿孔及软化：将竹子穿孔，送到指定软化池浸泡软化，软化液采用氨水溶液或氢氧化钠或碳酸钠溶液，浓度为0.5～35％；
步骤102、清洗、烘干：将软化后的竹材放到指定清洗池中浸泡一定时间后送到待加工区域晾干，将晾干的竹材送到机械加工区实现烘干。
3.根据权利要求1所述的一种竹纤维的生产工艺，其特征在于：所述步骤150中清洗至PH值6～7之后还包括：进一步用清水清洗经脱水后放到蒸煮锅中，加入精练液常温处理30分钟，精练后的竹纤维沥干，加入硫酸6g/l、浴比为1∶45，进行室温处理15～25分钟。
4.根据权利要求3所述的一种竹纤维的生产工艺，其特征在于：所述步骤150中精练液配方为：氢氧化钠浓度：220g/L，浴比为1∶20。
5.根据权利要求1或3所述的一种竹纤维的生产工艺，其特征在于：所述步骤150中还包括亚漂工序，具体是在所述酸洗工序结束后，直接向酸浴锅内注入稀释均匀的亚氯酸钠和硝酸钠的混合液进行亚漂，加入硫酸或草酸将PH值调至2.5～5，再用清水清洗后脱水。
6.根据权利要求5所述的一种竹纤维的生产工艺，其特征在于：所述步骤150中酸洗所使用的稀硫酸溶液的浴比为1∶15～60，酸洗时间为3～15分钟；亚漂所使用的亚氯酸钠和硝酸钠的混合液，亚氯酸钠加入量为2～120g/l，硝酸钠为1～100g/l，浴比为1∶15～60；亚漂温度为35～65℃，时间30～90分钟。
7.根据权利要求1所述的一种竹纤维的生产工艺，其特征在于：所述步骤155中双氧水为30％的双氧水，其加入量2～20g/l、硅酸钠的加入量为0.5～5g/l、氢氧化钠的加入量为1～5g/l、纯碱的加入量为3～6g/l，浴比为1∶15～60，漂白温度为35～100℃，时间为25～90分钟。
8.根据权利要求1所述的一种竹纤维的生产工艺，其特征在于：所述步骤160中清洗用的稀硫酸溶液浴比为1∶15～60，清洗时间为3～15分钟。
9.根据权利要求1所述的一种竹纤维的生产工艺，其特征在于：所述步骤170中养生所用的乳化油为甲基硅油、氨基硅油、羟基硅油、环氧改性硅油或羧基改性硅油中的一种。
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