本發(fā)明屬于竹材加工領(lǐng)域，具體涉及一種竹材成纖的連續(xù)式加工裝置及方法。

背景技術(shù)：

竹材成纖是軟化脫膠生產(chǎn)紡織竹原纖維前的必不可少的環(huán)節(jié)，也是制備合格竹原纖維的基礎(chǔ)。隨著植物纖維新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，對植物纖維的需求也大大增加。

目前，工業(yè)上的纖維制取方式主要通過擠壓處理使植物原料產(chǎn)生龜裂，竹(木)片變薄后分離制得。就擠壓碎裂法制纖而言，由于擠壓的力不能很好契合不同規(guī)格的竹材，而導(dǎo)致竹材各個部位受力不均勻，產(chǎn)生的裂紋分布不均勻，從而影響竹材粗纖維的獲??；也有用堿液浸泡致使竹材中半纖維素、木質(zhì)素降解的方法得到植物纖維的，但也同樣存在著效率較低等缺陷。

現(xiàn)有竹纖維的制備過程主要存在的問題是：不能很好地保證竹材中纖維的分離，導(dǎo)致成纖率低下，制得的纖維粗細不均勻，加工工序多，勞動強度大，加工方法較為落后。就化學(xué)法制纖而言，由于化學(xué)藥液作用在竹材表面，使竹材中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的分解出現(xiàn)內(nèi)外不一致，致使竹材內(nèi)部制得的竹纖維長短不一致，粗細不均勻，從而導(dǎo)致竹纖維合格率和出纖率低，纖維生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)的竹纖維品質(zhì)較差，只能用于纖維板或低檔次復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之一在于提供一種竹材成纖的連續(xù)式加工裝置。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題之二在于提供一種竹材成纖的連續(xù)式加工方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題之一的：一種竹材成纖的連續(xù)式加工裝置，包括一支架、一用以容置竹片且兩端為敞口并中空的機具軌道、一小車導(dǎo)軌、一小車和一用以夾緊竹片的竹片夾具，所述機具軌道與小車導(dǎo)軌分別安裝于支架上，所述小車滑設(shè)于小車導(dǎo)軌上，所述竹片夾具位于機具軌道內(nèi)，所述小車與竹片夾具通過一連接板連接，所述機具軌道上沿著該機具軌道的路徑開設(shè)有一插縫，所述連接板滑插于該插縫；所述機具軌道包括依次設(shè)置的一首線性軌道段、一錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段和一尾線性軌道段，所述錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段的軌道螺旋升角控制在10-30度，所述小車導(dǎo)軌包括依次設(shè)置的一首線性導(dǎo)軌段、一錐形螺旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌段和一尾線性導(dǎo)軌段，所述首線性軌道段與首線性導(dǎo)軌段平行設(shè)置，所述錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段與錐形螺旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌段繞同一中心軸設(shè)置，所述尾線性軌道段與尾線性導(dǎo)軌段平行設(shè)置。

進一步地，該連續(xù)式加工裝置還包括一竹片取放段，所述竹片取放段的兩端分別與首線性軌道段、尾線性軌道段銜接。

進一步地，所述小車上設(shè)有一凹槽，所述凹槽內(nèi)的兩側(cè)對稱設(shè)置有至少一組滑輪，所述小車導(dǎo)軌的截面形狀呈T字型，所述小車導(dǎo)軌的橫邊部兩端分別與凹槽內(nèi)兩側(cè)的滑輪滑配。

進一步地，所述錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段的半徑控制在80-800mm，且其軌道圈數(shù)控制在5-15圈。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題之二的：一種竹材成纖的連續(xù)式加工方法，該加工方法采用如下連續(xù)式加工裝置實現(xiàn)的，具體地，所述連續(xù)式加工裝置包括一支架、一用以容置竹片且兩端為敞口并中空的機具軌道、一小車導(dǎo)軌、一小車和一用以夾緊竹片的竹片夾具，所述小車滑設(shè)于小車導(dǎo)軌上，所述機具軌道與小車導(dǎo)軌分別安裝于支架上，所述竹片夾具位于機具軌道內(nèi)，所述小車與竹片夾具通過一連接板連接，所述機具軌道上沿著該機具軌道的路徑開設(shè)有一插縫，所述連接板滑插于該插縫；所述機具軌道包括依次設(shè)置的一首線性軌道段、一錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段和一尾線性軌道段，所述錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段的軌道螺旋升角控制在10-30度，所述小車導(dǎo)軌包括依次設(shè)置的一首線性導(dǎo)軌段、一錐形螺旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌段和一尾線性導(dǎo)軌段，所述首線性軌道段與首線性導(dǎo)軌段平行設(shè)置，所述錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段與錐形螺旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌段繞同一中心軸設(shè)置，所述尾線性軌道段與尾線性導(dǎo)軌段平行設(shè)置；

且該加工方法包括如下具體操作步驟：

(1)、選用0.5-1.5年生的新鮮竹材，再將竹材鋸切成為0.8-3m的定長度的竹筒，接著將竹筒分成4-8等分得寬度2-4cm的竹片，之后竹片經(jīng)過加熱處理得熱改性后的竹片，備用；

(2)、將熱改性后的竹片置于首線性軌道段處，并通過竹片夾具將竹片固緊鎖定，之后將小車裝配于首線性導(dǎo)軌段并啟動，小車沿著小車導(dǎo)軌運行，則通過小車帶動將竹片拉入首線性軌道段內(nèi)并繼續(xù)拉動著竹片在機具軌道內(nèi)運動，在運動過程中竹片受到拉伸、擠壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)的組合變形的作用，使得在下車帶動下最終從尾線性軌道段出來的是竹纖維，且當(dāng)小車運行至尾線性導(dǎo)軌段末端時，取下小車，并取出竹纖維，接著將小車重新裝配于首線性導(dǎo)軌段進行新一輪的成纖操作，達到連續(xù)式的竹片成纖目的。

進一步地，所述加熱處理為蒸，具體操作如下：將定長定寬后的竹片置于密封蒸池內(nèi)，并把竹片放在懸空鐵絲網(wǎng)上，上下都通入高壓熱蒸汽，持續(xù)通入3-5分鐘的高壓蒸汽，使竹片能夠充分加熱改性。

進一步地，所述加熱處理為火烤，具體操作如下：將定長度定寬后的竹片置于木炭爐內(nèi)烘烤2-3分鐘，期間不斷翻置竹片，使竹片各個部位烘烤受熱均勻，均勻改性，待到竹青部分顏色泛白就可取出竹片。

進一步地，所述加熱處理為水煮，具體操作如下：將定長定寬后的竹片置于蒸煮池內(nèi)，將水溫加熱至70-95℃，持續(xù)恒溫水浴5-15分鐘即可取出竹片。

進一步地，所述新鮮竹材為慈竹、綠竹、青皮竹、或毛竹中的任一種。

進一步地，所述首線性軌道段的首端部與尾線性軌道段的尾端部均進行擴口處理。

進一步地，所述連續(xù)式加工裝置還包括一竹片取放段，所述竹片取放段的兩端分別與首線性軌道段、尾線性軌道段銜接。

進一步地，所述小車上設(shè)有一凹槽，所述凹槽內(nèi)的兩側(cè)對稱設(shè)置有至少一組滑輪，所述小車導(dǎo)軌的截面形狀呈T字型，所述小車導(dǎo)軌的橫邊部兩端分別與凹槽內(nèi)兩側(cè)的滑輪滑配。

進一步地，所述錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段的半徑控制在80-800mm，且其軌道圈數(shù)控制在5-15圈。

本發(fā)明的有益效果在于：

提供了一種結(jié)構(gòu)相對簡單、且易于操作使用的竹材成纖的連續(xù)式加工裝置，利用該連續(xù)式加工裝置進行的本發(fā)明加工方法不僅加工過程簡單、高效、無污染，而且獲得的竹纖維具有彈性好與韌性佳的特點，即本發(fā)明能夠快速有效地連續(xù)性制備大量優(yōu)質(zhì)的竹材纖維，大大節(jié)省了竹纖維的生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率，并降低了生產(chǎn)成本。

【附圖說明】

下面參照附圖結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

圖1是本發(fā)明一種竹材成纖的連續(xù)式加工裝置的示意圖。

圖2是本發(fā)明中小車導(dǎo)軌與小車的裝配示意圖(含局部剖視)。

圖3是本發(fā)明中小車的俯視圖。

圖4是本發(fā)明中小車與竹片夾具連接后示意圖。

【具體實施方式】

請結(jié)合圖1至圖4，本發(fā)明一種竹材成纖的連續(xù)式加工裝置100，其包括一支架(未圖示)、一用以容置竹片且兩端為敞口并中空的機具軌道1、一小車導(dǎo)軌2、一小車3和一用以夾緊竹片的竹片夾具4，所述機具軌道1與小車導(dǎo)軌2分別安裝于支架上，所述小車3滑設(shè)于小車導(dǎo)軌2上，所述竹片夾具4位于機具軌道1內(nèi)，所述小車3與竹片夾具4通過一連接板5連接，所述機具軌道1上沿著該機具軌道1的路徑開設(shè)有一插縫11，所述連接板5滑插于該插縫11，小車3運行時，連接板5能夠在小車3的帶動下沿著插縫11移動，從而帶動竹片夾具4能夠在機具軌道1內(nèi)沿著該機具軌道1的路徑運動，進而使得夾緊鎖定于竹片夾具4上的竹片能夠沿著該機具軌道1的路徑運動。

機具軌道1包括依次設(shè)置的一首線性軌道段11、一錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段12和一尾線性軌道段13，所述錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段12的軌道螺旋升角控制在10-30度，所述小車導(dǎo)軌2包括依次設(shè)置的一首線性導(dǎo)軌段21、一錐形螺旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌段22和一尾線性導(dǎo)軌段23，所述首線性軌道段11與首線性導(dǎo)軌段21平行設(shè)置，所述錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段12與錐形螺旋結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌段22繞同一中心軸設(shè)置，所述尾線性軌道段13與尾線性導(dǎo)軌段23平行設(shè)置，機具軌道1與小車導(dǎo)軌2的配合，能夠確保小車3在小車導(dǎo)軌2上運行時始終帶動著機具軌道1的竹片夾具4運動；需要說明的是，因竹片在機具軌道1內(nèi)隨著受到各種力的作用，竹片逐漸分層裂開，為了能更好的成纖，則設(shè)計了錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段12；機具軌道1兩端為敞口，即首線性軌道段11的首端與尾線性軌道段13的尾端均為敞口。

在本發(fā)明中：為了方便操作使得竹片進入機具軌道1與最后竹纖維的取出，連續(xù)式加工裝置100還包括一竹片取放段6，所述竹片取放段6的兩端分別與首線性軌道段13、尾線性軌道段23銜接；小車3上設(shè)有一凹槽31，所述凹槽31內(nèi)的兩側(cè)對稱設(shè)置有至少一組滑輪32，所述小車導(dǎo)軌2的截面形狀呈T字型，即小車導(dǎo)軌2具有橫邊部201和豎邊部202，所述小車導(dǎo)軌2的橫邊部201兩端分別與凹槽31內(nèi)兩側(cè)的滑輪32滑配，從而實現(xiàn)小車3滑設(shè)于小車導(dǎo)軌2；錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段的半徑控制在80-800mm，且其軌道圈數(shù)控制在5-15圈

請再參照圖1，本發(fā)明一種竹材成纖的連續(xù)式加工方法，其是基于上述連續(xù)式加工裝置100實現(xiàn)的，且該連續(xù)式加工方法包括如下具體操作：

選用0.5-1.5年生的新鮮竹材，再將竹材鋸切成為0.8-3m的定長度的竹筒，接著將竹筒分成4-8等分得寬度2-4cm的竹片，之后竹片經(jīng)過加熱處理得熱改性后的竹片，備用；

將熱改性后的竹片置于首線性軌道段11處，并通過竹片夾具4將竹片固緊鎖定，之后將小車3裝配于首線性導(dǎo)軌段11并啟動，小車3沿著小車導(dǎo)軌2運行，則通過小車3帶動將竹片拉入首線性軌道段11內(nèi)并繼續(xù)拉動著竹片在機具軌道1內(nèi)運動，在運動過程中竹片受到拉伸、擠壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)的組合變形的作用，使得竹片能產(chǎn)生幾何非線性大變形破壞，其間竹材中纖維與基體組織出現(xiàn)裂紋，裂紋細密均勻，隨著裂紋的不斷擴展，纖維與基體分層和剝離，大量的纖維束組織得以顯現(xiàn)而從竹材組織中分離出來，進而使得在小車3帶動下最終從尾線性軌道段13出來的是竹纖維(麻狀的)，且當(dāng)小車3運行至尾線性導(dǎo)軌段末端23時，取下小車3，并取出竹纖維，接著將小車3重新裝配于首線性導(dǎo)軌段11進行新一輪的成纖操作，如此不斷循環(huán)，以達到連續(xù)式的竹片成纖目的。

其中，加熱處理方式可以采用如下三種中的任意一種，方式a、蒸：將定長定寬后的竹片置于密封蒸池內(nèi)，并把竹片放在懸空鐵絲網(wǎng)上，上下都通入高壓熱蒸汽，持續(xù)通入3-5分鐘的高壓蒸汽，使竹片能夠充分加熱改性；方式b、火烤：將定長度定寬后的竹片置于木炭爐內(nèi)烘烤2-3分鐘，期間不斷翻置竹片，使竹片各個部位烘烤受熱均勻，均勻改性，待到竹青部分顏色泛白就可取出竹片；方式c、水煮：將定長定寬后的竹片置于蒸煮池內(nèi)，將水溫加熱至70-95℃，持續(xù)恒溫水浴5-15分鐘即可取出竹片。

新鮮竹材可選用慈竹、綠竹、青皮竹、或毛竹中的任一種；首線性軌道段的首端部與尾線性軌道段的尾端部均進行擴口處理，以利于竹片進入機具軌道1，加工得到的纖維從軌道中更方便取出；錐形螺旋結(jié)構(gòu)軌道段的半徑控制在80-800mm，且其軌道圈數(shù)控制在5-15圈，具體選用多少圈數(shù)的軌道主要取決于目標(biāo)的區(qū)別，若需要更柔軟的竹纖維，則圈數(shù)越多越好。

由上可知，本發(fā)明提供的是一種機械物理加工方法，其充分利用竹材各向異性及非均勻材料的特性，將其先進行加熱改性，然后強迫竹材沿設(shè)定軌跡運動，該運動軌道即機具軌道1的施力作用迫使竹材受到拉伸、擠壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲的組合變形，導(dǎo)致竹材產(chǎn)生幾何非線性大變形破壞，其間竹材中纖維與基體組織出現(xiàn)裂紋，隨著裂紋的不斷擴展，纖維與基體分層和剝離，大量的纖維束組織得以顯現(xiàn)而從竹材組織中分離出來。另外，通過鑒定知，本發(fā)明加工方法獲得的竹纖維(束)具有彈性好、韌性佳的特點。

因此，本發(fā)明一種竹材成纖的連續(xù)式加工裝置，其結(jié)構(gòu)相對簡單，易于操作使用，利用該連續(xù)式加工裝置進行的本發(fā)明加工方法不僅加工過程簡單、高效、無污染，而且獲得的竹纖維具有彈性好與韌性佳的特點，換而言之，本發(fā)明能夠快速有效地連續(xù)性制備大量優(yōu)質(zhì)的竹纖維，大大節(jié)省了竹纖維的生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率，并降低了生產(chǎn)成本，同時拓寬了竹纖維的應(yīng)用領(lǐng)域。