適用於生產無紡氈的竹纖維及其製造方法
2023-05-07 23:37:16
適用於生產無紡氈的竹纖維及其製造方法
【專利摘要】本發明涉及通過以下步驟獲得適用於生產無紡氈的竹纖維：（i）竹竿被溼潤和需要時可選擇性地加熱，(ii)?破碎溼潤了的竹竿，(iii)用一種鹼性材料處理如此所得的竹料，(iv)?將竹料切割至纖維長度，(v)--清洗和乾燥如此所得到的竹纖維，和(vi)?加熱。取這種竹纖維的工藝方法，以及採用該纖維生產渦流無紡氈，此種無紡氈反過來可以被應用於生產成型製品和技術性複合材料。
【專利說明】適用於生產無紡氈的竹纖維及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及適用於生產無紡氈的竹纖維，提取這種竹纖維的工藝方法，以及採用該纖維生產渦流無紡氈，此種無紡氈反過來可以被應用於生產成型製品和技術性複合材料。
【背景技術】
[0002]現在竹子被發現在更大規模地加以應用。這種充滿異國情調的草本植物被用於木地板，屋頂，玩具，各種汽車配件和家具(例如:漢莎航空公司雜誌exclusivel/2013,第60-65頁)。竹子是一種速生的可再生資源。在許多南部國家生長有大片的竹林，它們可以被採伐並迅速再生長。在中國竹纖維被應用於紡織品，但只是非常小的數量，因為其提取工序太昂貴。其中通常用棉纖作為硬的竹纖維的纖維載體。這種紡織品不再允許標竹纖維標籤，因為加入的竹纖維量低於10%。在亞洲竹竿用來搭建非常高的建築腳手架，它們不會腐爛，因而非常安全(不吸水)。
[0003]竹纖維儘管其基本的可燃性和其它許多天然纖維相反是相對低可燃性的，由此便導致在一種尚未改良的基於本發明得到的新型塑料產生阻燃性。但這種基於本發明得到的新型塑料以廢物處理為目的時仍然可以被燃燒。
[0004]此外，竹纖維在乾燥狀態再度和其它許多天然纖維相反顯示出幾乎不吸溼。
[0005]由於其粗糙的結構，竹纖維和碳纖，玻璃纖維，鋼纖或芳族聚醯胺纖維相反具有個很大的表面。這導致產生了一種和塑料基體特別的內部連結。
[0006]同時竹纖維也是一種可再生的資源，它和其它常用的纖維相比，並且和其它天然纖維相比都是非常低成本的。
[0007]此外，竹纖維具有抗菌的效果，這使得採用其纖維增強的塑料在醫學領域的是可行的。
[0008]一種竹加工的方法在US4.857.145提議如下，通過運用增壓不同化學原料的混合使預先破碎細的竹料化解成其纖維組分，然後以竹纖維漿狀提供給在進一步的工藝步驟中應用，例如提取纖維素。
[0009]在兩個德國專利申請DE 10115831AI和DE 102005060500 Al中被建議，把竹竿分
裂成纖維，所獲得的纖維和塑料纖維混合併被針梳。
[0010]除此之外，在DE 102005060500 Al [0046]和[0047]建議，為了斷開天然生成的竹節點預先用橫切機把竹竿四份切開。這道工序必須具備一定的自動化前提條件，而按所描述的技術標準是不可能的，因為在竹竿上的每個節點有其各自不同的長度和沒有預定的尺寸。
[0011]同樣所謂的用水脫糖表述的也不是解決方案，因為必要的長時間的水泡浸而產生了一個腐化過程，致使纖維也被侵害。所以，一個無塵的開啟已再不可能了。而且在上述專利申請中所描述的竹纖維不適合用於採用竹纖維的無紡氈的生產。
【發明內容】
[0012]本發明的目的在於針對上述存在問題和不足，提供一種竹纖維，該纖維不具有已知的竹纖維的缺點，並且用其可以簡易地製成無紡氈。這些竹纖維應該主要用於生產阻燃的和很輕的纖維增強的模件。由此得到的複合材料應該是更加抗斷裂的安全的。同時也可節省碳纖，從而降低能源成本。
[0013]本發明的對象是通過以下的步驟而獲得適用於生產無紡氈的竹纖維:
(i)竹竿被溼潤和需要時可選擇性地加熱，
(ii)破碎溼潤了的竹竿，
(iii)用一種鹼性材料處理如此所得的竹料，尤其是用粉末狀的生石灰，
(iv)將竹料切割至纖維長度，
(v)清洗和乾燥如此所得到的竹纖維，和
(vi)加熱，其特徵在於此間加熱通過微波爐來進行。
[0014]使用氧化鈣，也可用生石灰，生石灰，生石灰，石灰石或氫氧化鈣以便於糖組分特別是木質素的脫除，和防止出現纖維和粘合材料的腐化過程。這種白色的粉末伴隨著強烈的析熱變化和水發生反應，所以使用生石灰可以取消先前的加熱。期間通過和水的反應而生成氫氧化鈣(熟石灰，生石灰水)。
[0015]只有在這種溶液裡停留了一定時間後纖維將從線性網紋連結中被分離出來，然後可以採用傳統的工藝方法作進一步處理，並被分離成單根纖維。
[0016]對已處理和清洗過的竹料的加熱處理將優先採用頻率為2.45千兆赫或915兆赫和微波功率為0.8至0.96千瓦(12x 0.8千瓦)的微波爐。
[0017]所使用的微波爐可使整體的竹料達到非常均勻和快速的加熱，同時可以避免已經乾燥的表面出現過熱，核心水分將通過在產品核心的蒸汽局部壓力的增加而快速並持續地被輸送到表面。
[0018]接著可以把以上得到的纖維再溼潤和必要時加熱後用已知的方式通過一個或多個串聯連接的纖維開啟工具進行開啟，例如一個或多個鋸齒鼓筒。
[0019]這最好通過如此獲得的竹料沿其纖維走向的導入來進行。
[0020]本發明的進一步的對象是一種從原竹竿提取竹纖維的方法，其中對竹竿依次按下列步驟處理:
(a)竹竿被溼潤和需要時可選擇性地加熱，
(b)破碎溼潤了的竹竿，
(c)用一種鹼性材料處理如此所得的竹料，尤其是用粉末狀的生石灰，
(d)將竹料切割至纖維長度，
(e)清洗和乾燥如此所得到的竹纖維，和
(f)通過微波爐來進行加熱。
[0021]這個工藝方法可能使適用於生產無紡氈的竹纖維經濟和環保地大規模地提取。
[0022]此外，基於本發明的工藝方法允許大量的竹料環保式地被分裂成纖維。由此所得到的纖維具有天然的低吸水率。(沒有腐化)，沒有異味幹擾(乳液)，拉伸強度如鋼。這是使塑料增強的理想纖維。此外，它也是適合作為建築材料等更多用途。
[0023]藉助基於本發明的工藝方法，用一條生產線一天可以處理數噸竹料，優選的是每條生產線每天可以加工量為2?20噸，特別是5-15噸，最優選的可以是約10噸竹材。
[0024]本發明更進一步的題材是採用基於本發明提取的竹纖維，通過與粘合纖維混合生產一種渦流無紡氈。
[0025]這種無紡氈可以用來製造纖維增強的塑料和建築材料。它們可以取代玻璃和碳纖維進行熱粘合和熱硬化粘合。
[0026]在機械的纖維化過程中產生的短纖維的可以被重新縫合在一起，並製成連續的墊子。
[0027]孔狀的竹纖維可以通過配置一個低壓機，特別是在真空狀態成型。由此所得到的結構性竹材非常適合用於製造絕緣材料和/或給坐墊作填充材料。
[0028]下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1顯示了一個輔助設備的優選的結構形式的側視圖，用於執行基於本發明的連續性地加工破碎的和用鹼性劑處理過的竹材的工藝。
[0030]圖2顯示相同的優選結構形式的示意圖，從頂部和微波爐連接。
[0031]圖3顯示相同的優選結構形式的側視圖，在此處理過的竹料被送到多個儲料倉停留存放。
【具體實施方式】
[0032]基於本發明的可制無紡氈的竹纖維的優選結構形式是指以下那些:
(A)竹材料在步驟(iii)中被塗上一層生石灰粉末，其中特別按10公斤竹竿配加0.1至1.5公斤生石灰；
(B)這種竹纖維基本上是無木質素的；和/或
(C)在經步驟(vi)後獲得的竹纖維經溼潤和需要時可選擇性地加熱後將通過個或多個纖維開啟工具進行處理。
[0033]基於本發明的用於提取可制無紡氈的竹纖維的工藝的優選結構形式是指以下那些，此間
(I)已被溼潤的竹竿在步驟(b)中藉助加載了彈簧的可彈性地按竹竿的大小調整尺度的破碎輥子被破碎；
(II)竹竿通過一個可移動的竹竿承載裝置被一個原料起重裝置送入收集槽；
(III)一個可移動的材料供給裝置把塗了生石灰粉層的竹料均勻地填充入一個或多個儲料倉；
(IV)兩個或更多的竹料料倉布置成一列或一個圓圈形，用於存儲塗了生石灰粉層的竹
料；
(V)已塗了生石灰粉層的竹料在級聯分離器被流動的自來水清洗，此間可以使所塗的石灰重新被回收；和/或
(VI)被清洗過的竹料被從帶附加淨化風機的乾燥機送入微波烘爐。
[0034]在圖1中所顯示的是一個用於執行基於本發明的連續性地加工破碎的和用鹼性劑處理過的竹料的工藝的輔助設備的優選結構形式的側視圖，其示意一個可垂直移動的儲料槽1，以用於手動或自動地提取竹竿。基於本發明的生產線可以有一個，兩個或多個這樣的儲料槽。
[0035]在儲料槽I所存放的竹竿通過噴水霧裝置2，藉助提升裝置13直接對在正中傾斜的進料到破碎機輥子3，5進行溼潤處理。
[0036]竹竿的每次送料指示一個上部的剛性破碎輥子3和一個下部的彈性破碎輥子5，其由於帶有一個可調節彈簧壓力的輥子懸架12可以根據竹竿的尺寸來調整。通過了破碎機輥子3，5之後竹料將由旋轉交叉切割機10進一步被細切。視需要時而定，竹料可以繼續經由輸入引線4用另外的水再次被溼潤。
[0037]在容器6中是用於把己溼潤的竹料作鹼化處理的粉末狀原料，以便使竹材可以被裂開，(優選生石灰粉)，用集成的攪拌裝置，可獲得傳輸式送達的粉末。在圖3中所示的風扇17加速粉狀的石灰的析出，以實現其均勻的塗層。可以移動的切碎機位於導軌14上，使多個連續排列的填料料倉9得以充料。
[0038]在圖2所顯示的用於拋入的竹竿的中央輸送的導向裝置15可以使竹材得以被集中進行溼潤。同樣在圖2中顯示出的裝置16使竹竿被導入破碎機輥子。
[0039]在圖2和圖3中所示的靈活機動的填充軟管7之上，竹料8被均勻地分布在疊式儲存容器9。此間通過加速風機11幫助那些己切割的材材被均勻地層疊在容器中。
[0040]這些竹材將在疊式儲存容器被存儲I至5天，優選的是2或者3天。
[0041]經在料倉9中停留過之後，竹料將如在圖3中所示用流動的水18被淨化和被送入微波爐19烘乾。
[0042]由此獲得的竹纖維通過和粘合纖維特別是和來自聚丙烯雙組分纖維和聚乙烯/聚丙烯-雙組分纖維族類混合可以用來生產渦流無紡氈。
[0043]此類無紡氈可以應用在一種熱粘合工藝中通過擠壓生產模件，或用於生產工業用複合材料作為鋼纖維在混凝土或水泥中的替代品。
【權利要求】
1.一種適用於生產無紡氈的竹纖維，其通過以下的步驟而獲得: (i)竹竿被溼潤和需要時可選擇性地加熱， (ii)破碎溼潤了的竹竿， (iii)用一種鹼性材料處理如此所得的竹料， (iv)將竹料切割至纖維長度， (v)清洗和乾燥如此所得到的竹纖維，和 (vi)加熱，其特徵在於此間加熱通過微波爐來進行。
2.根據權利要求1所述的竹纖維，其特徵在於:竹料在步驟(iii)中用生石灰粉末塗覆。
3.根據權利要求1所述的竹纖維，其特徵在於:竹料是脫除了木質素的。
4.根據權利要求1所述的竹纖維，其特徵在於:在經步驟(vi)後獲得的竹纖維經溼潤和需要時可選擇性地加熱之後將通過一個或多個纖維開啟工具進行處理。
5.一種用於提取竹纖維的方法，該方法用於製造如前述權利要求1至4任一項所述的竹纖維，其特徵在於，對竹竿依次按下列步驟處理: (a)竹竿被溼潤和需要時可選擇性地加熱， (b)破碎溼潤了的竹竿， (c)用一種鹼性材料處理如此所得的竹料， (d)將竹料切割至纖維長度， (e)清洗和乾燥如此所得到的竹纖維，和 (f)通過微波爐來進行加熱。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於:已被溼潤的竹竿在步驟(b)中藉助加載了彈簧的可彈性地按竹竿的大小調整尺度的破碎輥子被破碎。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於:竹竿通過一個可移動的竹竿承載裝置被一個原料起重裝置送入收集槽。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於:一個可移動的材料供給裝置把塗了生石灰粉層的竹料均勻地填充入一個或多個儲料倉。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於:兩個或更多的竹料料倉布置成一列或一個圓圈形，用於存儲塗了生石灰粉層的竹料。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於:已塗了生石灰粉層的竹料在級聯分離器被流動的自來水清洗，期間可以使所塗的石灰重新被回收。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於:清洗過的竹料被從帶附加淨化風機的乾燥機送入微波烘爐。
12.根據權利要求1至4任一項所述的竹纖維，其特徵在於:獲得的竹纖維通過與粘合纖維混合用來生產渦流無紡氈。
【文檔編號】D01C1/02GK103774244SQ201310718309
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年1月26日
【發明者】施賓勒·安斯特·馬克西米利安 申請人:施賓勒科技公司