CN102242404B - 一种可控竹子茎杆制造纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，先将新鲜竹材通过改性处理至其内部基体组织得到软化和疏松的改性竹材，之后将该改性后的竹材采用具有一定预紧力的展平预压罗拉组进行充分展平，接着把展平后的竹材输送至握持输送罗拉组进行握持输送，并将刚度不足的竹材剔除，而刚度较好的竹材进入梳切分离区采用梳切刀具进行梳切分解成无数细长竹丝即纤维，之后纤维随着梳切刀具的运动轨迹进入纤维提取步骤进行除杂以获得符合要求的纤维。本发明的优点在于：避免了现有技术中因先碾压、撕裂后进行碱性溶液浸泡而造成的产生短绒纤维、杂质多、竹材浪费等系列问题，制得的纤维均匀整齐，且能够实现竹纤维产品规格形态在线可控。

Description

一种可控竹子茎杆制造纤维的方法

【技术领域】

本发明涉及一种制造纤维的方法，尤其涉及一种可控竹子茎杆制造纤维的方法。

【背景技术】

竹原纤维是一种全新的天然纤维，是采用物理、化学相结合的方法制取的天然竹纤维，因其自身特有的抗菌、吸湿等特性，正日益受到国内外相关行业的普遍关注，竹纤维的加工方法及产业化应用技术是当前研究的热点，用竹材加工成竹纤维产品是竹产业未来的发展趋势，尤其是作为纺织纤维材料在纺织领域更具有重大的应用前景。目前，竹纤维制造方法主要包括化学脱胶法，机械碾压法，撕裂开松法，高温蒸爆法等。

中国公开号为CN1406725A的发明专利公开了名称为物理法提取纤维的工艺，其工艺流程是：原竹切断、滚压分片、蒸煮分丝、纤维提取、筛分干燥、打包入库，将原竹或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，该工艺所制得的纤维不仅粗细不匀，而且产品质量稳定性不高；中国公开号为CN1390989A的发明专利公开了名称为天然竹纤维的制备方法，以竹子的青篾或/和黄篾为原料，经加热处理工序，热处理后的竹蔑经撕裂工序制成竹麻，或不经加热处理工序，直接经撕裂工序制成竹麻；竹麻经酸处理、碱处理、捶打工序、清洗漂白工序、浸油焗油工序、发酵工序和梳理剪切工序而得天然竹纤维成品，该方法主要采用撕裂方法使得竹材成纤，目前主要以手工操作为主，设备难以实现该动作，生产效率低，成本高；中国公开号为CN1621580A的发明专利公开了名称为一种竹原纤维的制备方法，该方法需先将竹材制成竹麻，再将竹麻置于不同软化液中加热蒸煮制得竹纤维，操作起来工序较为繁杂。

总而言之，现有竹纤维生产工艺主要是通过将竹片进行碾压、撕裂后获得的竹丝（粗细非常不均匀）置于在碱性溶液中进行分解提取竹纤维，但是竹材组分中的木质素、果胶等有机物含量很高，要想去除竹材中的有机物，就必须长时间在碱环境中充分分解有机物，又因竹材的单纤维很短，一般只有1.5～2.0mm，竹片如果长时间进行浸泡脱胶软化，很可能会造成软化过度而产生大量的短绒纤维，不仅造成竹材浪费、生产效率低，而且使得纤维产品粗细不匀、粉尘杂质过多，进而造成纤维成品质量极差；另外，在现有技术中无论是碾压开纤还是撕裂开纤等都无法实现竹纤维产品规格形态在线可控，无法满足大规模化的生产。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，避免了现有技术中因先碾压、撕裂后进行碱性溶液浸泡而造成的产生短绒纤维、杂质多、竹材浪费等系列问题，制得的纤维均匀整齐，且能够实现竹纤维产品规格形态在线可控。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，具体包括如下步骤：

步骤一、竹材改性：将新鲜竹材进行改性处理直至竹材内部基体组织得到软化和疏松，且把改性处理后获得的改性竹材沥干备用；

步骤二、竹材展平：沥干后的改性竹材采用展平预压罗拉组进行充分展平，并根据竹材的开纤刚性调节展平预压罗拉组的预紧力，以保证去掉竹材上的竹节隔物质，且使改性过度的竹材在经该展平预压罗拉组时被压裂而失去刚度；

步骤三、握持输送：将展平后的竹材输送至握持输送罗拉组进行握持输送，在该过程中失去刚度的竹材从展平预压罗拉组与握持输送罗拉组之间掉落，并通过调节握持输送罗拉组的预紧力控制对竹材的握持力，且通过调节握持输送罗拉组的输送速度实现对纤维长细度的控制；

步骤四、梳切分离：经握持输送罗拉组输送过来的竹材进入设有梳切刀具的梳切分离区，竹材在握持输送罗拉组的握持下被梳切刀具沿竹材纵向方向逐层高速连续梳切，使得竹材在梳切力的作用下分解成无数细长竹丝即纤维，并随着梳切刀具的运动轨迹进入下一步骤；

步骤五、纤维提取：在梳切刀具的下方设一与该梳切刀具具有可调隔距的除杂隔板，梳切刀具梳切分解得到的细长纤维随其运动轨迹落入该除杂隔板进行除杂，之后符合要求的竹丝通过该除杂隔板而到达纤维收集区。

进一步地，所述步骤一中的改性处理的具体操作如下：将新鲜竹材置于高温高压条件进行水浴蒸煮，蒸煮温度大于95℃，蒸煮压力为1～3KG/㎡，且蒸煮时间为50～100分钟。

进一步地，所述步骤一中的改性处理的具体操作如下：将新鲜竹材浸没在PH值为11—14的碱性溶液中8～20天，之后将其取出浸没在PH值为2～5的酸性溶液中1～5个小时。

进一步地，所述碱性溶液由氢氧化钠或氢氧化钙或生石灰或氨水调配而成；所述酸性溶液由盐酸或硫酸或醋酸调配而成。

进一步地，所述步骤四及步骤五中的梳切刀具均包括一转速可调的滚筒和复数排分布于该滚筒表面上且排列间距可调的钢钉，每该钢钉与滚筒的切线呈60～90°。

进一步地，所述钢钉的直径为1～15mm。

本发明一种可控竹子茎杆制造纤维的方法的有益效果在于：新鲜竹材无需进行碾压、撕裂而直接直接置于碱性溶液中进行浸泡，避免了现有技术中因先碾压、撕裂后进行碱性溶液浸泡而造成的产生短绒纤维、杂质多、竹材浪费等系列问题；采用展平预压罗拉组及握持输送罗拉组对改性后的竹材进行展平及握持输送，能够通过调整展平预压罗拉组及握持输送罗拉组的的预紧力来调整对竹材的展平碾压与握持力，并通过调节握持输送罗拉组的输送速度实现对纤维长细度的控制，且通过梳切刀具对竹材纵向方向进行逐层高速连续梳切，从而不仅使制得的纤维均匀整齐，而且能够实现竹纤维产品规格形态在线可控，进而可满足大规模化的生产。

【具体实施方式】

本发明一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，具体包括如下步骤：步骤一、竹材改性：将新鲜竹材进行改性处理直至竹材内部基体组织得到软化和疏松，且把改性处理后获得的改性竹材沥干备用；步骤二、竹材展平：沥干后的改性竹材采用展平预压罗拉组进行充分展平，并根据竹材的开纤刚性调节展平预压罗拉组的预紧力，以保证去掉竹材上的竹节隔物质，且使改性过度的竹材在经该展平预压罗拉组时被压裂而失去刚度，当展平预压罗拉组的预紧力越大，其对竹材的展平碾压力越大；步骤三、握持输送：将展平后的竹材输送至握持输送罗拉组进行握持输送，在该过程中失去刚度的竹材从展平预压罗拉组与握持输送罗拉组之间掉落（以保证进入后续操作竹材的质量），并通过调节握持输送罗拉组的预紧力控制对竹材的握持力，该预紧力越大，握持输送罗拉组对竹材的握紧力也就越大，且通过调节握持输送罗拉组的输送速度实现对纤维长细度的控制，当该输送速度越大，所制得的纤维将长而粗，相反地，当该输送速度越小，所制得的纤维将短而细；步骤四、梳切分离：经握持输送罗拉组输送过来的竹材进入设有梳切刀具的梳切分离区，竹材在握持输送罗拉组的握持下被梳切刀具沿竹材纵向方向逐层高速连续梳切，使得竹材在梳切力的作用下分解成无数细长竹丝即纤维，并随着梳切刀具的运动轨迹进入下一步骤；步骤五、纤维提取：在梳切刀具的下方设一与该梳切刀具具有可调隔距的除杂隔板，梳切刀具梳切分解得到的细长纤维随其运动轨迹落入该除杂隔板进行除杂，之后符合要求的竹丝通过该除杂隔板而到达纤维收集区。

其中，步骤一中的改性处理的可采用如下两种具体操作之一：操作一、将新鲜竹材置于高温高压条件进行水浴蒸煮，蒸煮温度大于95℃，蒸煮压力为1～3KG/㎡，且蒸煮时间为50～100分钟；操作二、将新鲜竹材浸没在pH值为11—14的碱性溶液中，当竹材表皮竹青颜色变为褐绿色之后将其取出浸没在pH值为2～5的酸性溶液中1～5个小时，碱性溶液可由氢氧化钠或氢氧化钙或生石灰或氨水调配而成；酸性溶液由盐酸或硫酸或醋酸调配而成。另外，所述步骤四及步骤五中的梳切刀具均包括一转速可调的滚筒和复数排分布于该滚筒表面上且排列间距可调的钢钉，通过调整钢钉之间的间距来实现以一定时间间隔对竹材进行连续打击切削，且为了使梳切而成的纤维具有较为理想，将每该钢钉与滚筒的切线呈60～90°设计；为了使握持而来的竹材受到适合的受力感，钢钉的一般设置为1～15mm。

为了更好的对本发明的方法进行阐述说明，本发明例举了如下实施例。

实施例一

选取2年生的新鲜毛竹，将整竹锯切成符合流水线生产的任意长度，并剖成2～5片不等的竹片，接着将竹片置于pH值为13的碱性溶液（该碱性溶液由氢氧化钠调配而成）中，并使竹片完全浸没入碱性溶液，观察竹材在碱性溶液中的变化，当竹材表皮竹青颜色变为褐绿色便可取出竹材，此时竹材中以木质素、果胶为主要成分的基体组织得到了软化和疏松，竹片表现为硬度降低、结构疏松，然后将从碱性溶液中取出的竹材置于pH为3的酸性溶液中浸泡1小时，使竹材得以初步中和，并使竹材基体组织得到进一步软化疏松，其中竹材在碱性溶液中的浸泡时间根据季节变化而作适当调整，一般为8～20天；之后将竹片从酸性溶液中捞出沥干，接着把沥干后的竹片采用展平预压罗拉组进行充分展平，并根据竹材的开纤刚性调节展平预压罗拉组的预紧力，起到检测竹材刚度的作用，并使竹材通过展平预压罗拉组时能够去掉竹材上的竹节隔物质，且使改性过度的竹材在经该展平预压罗拉组时被压裂而失去刚度；展平后的竹材被输送至握持输送罗拉组进行握持输送，在该过程中失去刚度的竹材从展平预压罗拉组与握持输送罗拉组之间掉落，并通过调节握持输送罗拉组的预紧力控制对竹材的握持力，且通过调节握持输送罗拉组的输送速度实现对纤维长细度的控制；经握持输送罗拉组输送过来的竹材进入设有梳切刀具的梳切分离区，将滚筒的转速调整到600转/分钟，竹材在握持输送罗拉组的握持下被随滚筒转动的钢钉沿竹材纵向方向逐层高速连续梳切，使得竹材在钢钉梳切力的作用下分解成无数细长竹丝即纤维，并随着梳切刀具的运动轨迹进入下一步骤；在梳切刀具的下方设一与该梳切刀具具有可调隔距的除杂隔板，梳切刀具梳切分解得到的细长纤维随其运动轨迹落入该除杂隔板进行除杂，之后符合要求的纤维（直径为0.01mm～0.08mm，长度大于60mm）通过该除杂隔板而到达纤维收集区。

实施例二

选取2年生的新鲜毛竹，将整竹锯切成符合流水线生产的任意长度，并剖成2～5片不等的竹片，接着将竹片置于高温高压条件进行水浴蒸煮，蒸煮温度为105℃，蒸煮压力为2KG/㎡，且蒸煮时间为80分钟，蒸熟结束后竹片的颜色为黄褐色，且此时的竹片很容易用手将其弯曲折断或撕裂分离；之后将竹片从水浴中捞出沥干，接着把沥干后的竹片采用展平预压罗拉组进行充分展平，并根据竹材的开纤刚性调节展平预压罗拉组的预紧力，起到检测竹材刚度的作用，并使竹材通过展平预压罗拉组时能够去掉竹材上的竹节隔物质，且使改性过度的竹材在经该展平预压罗拉组时被压裂而失去刚度；展平后的竹材被输送至握持输送罗拉组进行握持输送，在该过程中失去刚度的竹材从展平预压罗拉组与握持输送罗拉组之间掉落，并通过调节握持输送罗拉组的预紧力控制对竹材的握持力，且通过调节握持输送罗拉组的输送速度实现对纤维长细度的控制；经握持输送罗拉组输送过来的竹材进入设有梳切刀具的梳切分离区，将滚筒的转速调整到600转/分钟，竹材在握持输送罗拉组的握持下被随滚筒转动的钢钉沿竹材纵向方向逐层高速连续梳切，使得竹材在钢钉梳切力的作用下分解成无数细长竹丝即纤维，并随着梳切刀具的运动轨迹进入下一步骤；在梳切刀具的下方设一与该梳切刀具具有可调隔距的除杂隔板，梳切刀具梳切分解得到的细长纤维随其运动轨迹落入该除杂隔板进行除杂，之后符合要求的纤维（直径为0.01mm～0.08mm，长度大于60mm）通过该除杂隔板而到达纤维收集区。

Claims (6)

1.一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，其特征在于：具体包括如下步骤： 

步骤一、竹材改性：将新鲜竹材进行改性处理直至竹材内部基体组织得到软化和疏松，且把改性处理后获得的改性竹材沥干备用； 

步骤二、竹材展平：沥干后的改性竹材采用展平预压罗拉组进行充分展平，并根据竹材的开纤刚性调节展平预压罗拉组的预紧力，以保证去掉竹材上的竹节隔物质，且使改性过度的竹材在经该展平预压罗拉组时被压裂而失去刚度； 

步骤三、握持输送：将展平后的竹材输送至握持输送罗拉组进行握持输送，在该过程中失去刚度的竹材从展平预压罗拉组与握持输送罗拉组之间掉落，并通过调节握持输送罗拉组的预紧力控制对竹材的握持力，且通过调节握持输送罗拉组的输送速度实现对纤维长细度的控制； 

步骤四、梳切分离：经握持输送罗拉组输送过来的竹材进入设有梳切刀具的梳切分离区，竹材在握持输送罗拉组的握持下被梳切刀具沿竹材纵向方向逐层高速连续梳切，使得竹材在梳切力的作用下分解成无数细长竹丝即纤维，并随着梳切刀具的运动轨迹进入下一步骤； 

步骤五、纤维提取：在梳切刀具的下方设一与该梳切刀具具有可调隔距的除杂隔板，梳切刀具梳切分解得到的细长纤维随其运动轨迹落入该除杂隔板进行除杂，之后符合要求的竹丝通过该除杂隔板而到达纤维收集区。 

2.如权利要求1所述的一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，其特征在于：所述步骤一中的改性处理的具体操作如下：将新鲜竹材置于高温高压条件进行水浴蒸煮，蒸煮温度大于95℃，蒸煮压力为1～3kg/㎡，且蒸煮时间为50～100分钟。 

3.如权利要求1所述的一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，其特征在于：所述步骤一中的改性处理的具体操作如下：将新鲜竹材浸没在pH值为11—14的碱性溶液中，当竹材表皮竹青颜色变为褐绿色之后将其取出浸没在pH值 为2～5的酸性溶液中1～5个小时。 

4.如权利要求3所述的一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，其特征在于：所述碱性溶液由氢氧化钠或氢氧化钙或生石灰或氨水调配而成；所述酸性溶液由盐酸或硫酸或醋酸调配而成。 

5.如权利要求1所述的一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，其特征在于：所述步骤四及步骤五中的梳切刀具均包括一转速可调的滚筒和复数排分布于该滚筒表面上且排列间距可调的钢钉，每该钢钉与滚筒的切线均呈60～90°。 

6.如权利要求5所述的一种可控竹子茎杆制造纤维的方法，其特征在于：所述钢钉的直径为1～15mm。