一種竹材脫層成纖的製作裝置及方法與流程
2023-05-17 21:33:16
本發明屬於竹材加工領域，具體涉及一種竹材脫層成纖的製作裝置及方法。
背景技術：
竹材脫層成纖是精細化製取竹纖維的前提條件，也是製備合格竹原纖維的基礎。隨著竹纖維新興產業的蓬勃發展，對竹纖維的需求也大大增加。
目前，工業上的竹纖維製作方式主要通過擠壓處理使竹材原料產生龜裂，竹片變薄後分離製得，即採用擠壓裂法制纖；但就擠壓碎裂法制纖而言，由於擠壓的力不能很好契合不同規格的竹材，而導致竹材各個部位受力不均勻，產生的裂紋分布不均勻，從而影響竹材粗纖的獲取。也有從業人員採用化學法制纖，即採用鹼液浸泡致使竹材中半纖維素、木質素降解的方法得到植物纖維的；但採用鹼液浸泡製纖的方法，由於化學藥液作用在竹材表面，使竹材中纖維素、半纖維素和木質素的分解出現內外不一致，致使竹材內部製得的竹纖維長短不一致，粗細不均勻，從而導致竹纖維合格率和出纖率低，纖維生產成本高，生產的竹纖維只能用於纖維板或低檔次複合材料應用領域。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題之一在於提供一種竹材脫層成纖的製作裝置。
本發明所要解決的技術問題之二在於提供一種竹材脫層成纖的製作方法。
本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題之一的：一種竹材脫層成纖的製作裝置，包括一機架、一機具座、一與機具座匹配蓋合的機具蓋、一機具蓋軌道、一推壓板、一推壓軌道、一用以供推壓板滑動的動力源、及至少一彈性件；
所述機具座設於機架的中部，所述機具座的頂部設有複數個並列設置的凹槽和一第一發熱組，所述第一發熱組嵌於機具座內並位於凹槽下方；所述機具蓋的底部設有複數個凸條和一第二發熱組，所述凸條與凹槽數量一致並一一對應設置，所述第二發熱組嵌於機具蓋內並位於凸條上方；
所述機具蓋軌道、推壓軌道分別設於機架上，所述機具蓋滑配於機具蓋軌道上，所述機具蓋的左側面為曲面，該曲面的半徑為8～20mm，且該機具蓋通過所述彈性件與機架的右端部銜接，所述推壓板滑配於推壓軌道上，所述動力源與推壓板銜接；
所述機具蓋軌道包括從左至右設置的左軌道段和右軌道段，所述左軌道段沿著機具座設置並位於機具座上方；
所述推壓板的右端部向上抬升形成一彎折部，所述彎折部與推壓板的夾角為100～150°；所述推壓軌道包括從左至右設置的下線性段、弧形段和上線性段，所述下線性段位於凹槽的槽底下方，所述上線性段與下線性段通過該弧形段銜接，所述上線性段與左軌道段平行並位於左軌道段的上方；當推壓板滑配於上線性段時，推壓板的下表面與機具蓋的上表面相貼合。
進一步地，所述推壓板通過滑輪與動力源銜接。
進一步地，所述第一發熱組由複數個均勻分布並與凹槽錯位設置的第一發熱片組成；所述第二發熱組由複數個均勻分布並與凸條錯位設置的第二發熱片組成。
進一步地，所述彈性件為壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的一端銜接於機架的右端部上，所述壓縮彈簧的另一端銜接於機具蓋的右端部上。
本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題之二的：一種竹材脫層成纖的製作方法，該製作方法利用上述的製作裝置實現的，且該製作方法的具體操作如下：
(1)、推動機具蓋使其滑動至右軌道段，彈性件被壓縮；接著取竹片並將其一一放置於機具座的凹槽中，確保竹片的竹黃貼於凹槽的槽底，保留竹片5-8cm露於機具座的凹槽外，且露出的竹片部分位於機具座的左側；
(2)、之後機具蓋蓋合於機具座上，機具蓋上的凸條壓於竹片上，同時啟動第一發熱組和第二發熱組，則第一發熱組和第二發熱組共同對竹片進行加熱改性，加熱溫度為180～450°；
(3)、在竹片加熱改性3-10分鐘後，關閉第一發熱組和第二發熱組，將位於機具座的左側邊緣的竹片部分的竹黃切斷；然後開啟動力源驅動推壓板沿著推壓軌道滑動，且從下線性段往上線性段方向移動，在推壓板滑動的過程中，竹片受到彎曲、擠壓、拉伸的組合形變，纖維與基體慢慢分層和剝離，纖維束組織得以顯現而從竹材組織中分離出來，完成竹青竹黃的分離；
(4)當推壓板滑動至完全位於上線性段時，則一組竹片完成脫層成纖，接著推壓板在動力源的作用下回到原始位置即上線性段；最後取出分離出的竹纖維即可。
進一步地，所述第一發熱組由複數個均勻分布並與凹槽錯位設置的第一發熱片組成；所述第二發熱組由複數個均勻分布並與凸條錯位設置的第二發熱片組成。
進一步地，所述彈性件為壓縮彈簧，所述壓縮彈簧的一端銜接於機架的右端部上，所述壓縮彈簧的另一端銜接於機具蓋的右端部上。
本發明的有益效果在於：
提供了一種結構相對簡單、且易於操作使用及推廣的竹材脫層成纖的製作裝置，利用該製作裝置進行的本發明製作方法不僅生產過程簡單、高效、無汙染，而且獲得的竹纖維具有彈性好，韌性佳，纖維細度、均勻性好的特點，即本發明能夠快速有效地製取優質的竹材纖維，大大節省了竹纖維的生產時間，提高了生產效率，並降低了生產成本。
【附圖說明】
下面參照附圖結合實施例對本發明作進一步的描述。
圖1是本發明一種竹材脫層成纖的製作裝置的示意圖。
圖2是本發明中機架的局部示意圖。
圖3是本發明中推壓板的示意圖。
圖4是本發明中機架與彈性件的示意圖。
圖5是本發明中機具座的俯視圖。
圖6是本發明中機具蓋的仰視圖。
圖7是本發明中機具座與機具蓋的側視圖。
【具體實施方式】
請結合圖1至圖7，本發明一種竹材脫層成纖的製作裝置100，包括一機架1、一機具座2、一與機具座2匹配蓋合的機具蓋3、一機具蓋軌道4、一推壓板5、一推壓軌道6、至少一用以供推壓板5滑動的動力源7、及至少一彈性件8；在本實施例中，彈性件8採用壓縮彈簧，壓縮彈簧的一端銜接於機架1的右端部上，壓縮彈簧的另一端銜接於機具蓋3的右端部上。
機具座2設於機架1的中部，所述機具座2的頂部設有複數個並列設置的凹槽21和一第一發熱組22，第一發熱組22嵌於機具座2內並位於凹槽21下方凹槽21用以放置竹片，第一發熱組22用以對置於凹槽21內的竹片進行加熱，；機具蓋3的底部設有複數個凸條31和一第二發熱組32，凸條31與凹槽21數量一致並一一對應設置，第二發熱組32嵌於機具蓋3內並位於凸條31上方當機具蓋3蓋於機具座2上時，凸條31剛好插入凹槽21內並壓住凹槽21內的竹片，第二發熱組32同樣對置於凹槽21內的竹片進行加熱。
機具蓋軌道4、推壓軌道6分別設於機架1上，所述機具蓋3滑配於機具蓋軌道4上，所述機具蓋3的左側面為曲面33，使得竹片在推壓板5推壓下能夠沿著該曲面33彎曲，且該機具蓋3通過所述彈性件8與機架1的右端部銜接，所述推壓板5滑配於推壓軌道6上，所述動力源7與推壓板5銜接；機具蓋軌道4包括從左至右設置的左軌道段41和右軌道段42，所述左軌道段41沿著機具座2設置並位於機具座2上方；當機具蓋3未受到外力作用時，機具蓋3位於左軌道段41並上壓蓋於機具座2上，凸條31剛好插入對應的凹槽21內；當機具蓋3受到外力作用滑向右軌道段42時，彈性件8被壓縮形變，外力撤掉後，機具蓋3則在彈性件8自身的彈性恢復力作用下滑回原位即左軌道段41。
推壓板5的右端部向上抬升形成一彎折部51，所述彎折部51與推壓板5的夾角為α，且α＝100～150°；所述推壓軌道6包括從左至右設置的下線性段61、弧形段62和上線性段63，所述下線性段61位於凹槽21的槽底下方，使得推壓板5在下線性段61上滑動時能夠位於放置在凹槽21內的竹片下方，從而確保彎折部51在接觸到竹片後能夠鏟起竹片端部並將竹片向上彎曲，所述上線性段61與下線性段63通過該弧形段62銜接，所述上線性段61與左軌道段41平行並位於左軌道段41的上方；當推壓板5滑配於上線性段61時，推壓板5的下表面與機具蓋3的上表面相貼合，使得推壓板5能夠良好的推動竹片在機具蓋3的上表面上移動。
在本實施例中，推壓板5通過滑輪(未圖示)與動力源7銜接；第一發熱組22由複數個均勻分布並與凹槽錯位設置的第一發熱片221組成；所述第二發熱組32由複數個均勻分布並與凸條錯位設置的第二發熱片321組成；第一發熱組22與第二發熱組32的具體結構能夠確保對竹片進行均勻的加熱。
請再結合參照圖1至圖4，本發明一種竹材脫層成纖的製作方法，其是基於上述製作裝置100實現的，且該製作方法的具體操作如下：
推動機具蓋3使其滑動至右軌道段42，彈性件8被壓縮；接著取竹片(未圖示)並將其一一放置於機具座2的凹槽21中，確保竹片的竹黃貼於凹槽21的槽底，保留竹片5-8cm露於機具座2的凹槽21外，且露出的竹片部分位於機具座2的左側即位於弧形段62之間；
之後機具蓋3蓋合於機具座2上，機具蓋3上的凸條31壓於竹片上，同時啟動第一發熱組22和第二發熱組32，則第一發熱組22和第二發熱組32共同對竹片進行加熱改性，加熱溫度為180～450°；
在竹片加熱改性3-10分鐘後，關閉第一發熱組22和第二發熱組32，將位於機具座2的左側邊緣的竹片部分的竹黃切斷(具體可採用刻刀進行劃刻以達到將竹黃切斷的目的；且通常切斷厚度為竹片厚度的1/25左右即可將竹黃切斷)；然後開啟動力源7驅動推壓板5沿著推壓軌道6滑動，且從下線性段61往上線性段63方向移動，在推壓板5滑動的過程中，彎折部51先接觸到竹片，並對竹片進行彎曲擠壓，與此同時，竹片上竹黃切斷的切斷口在彎曲擠壓的作用下向上彎曲反轉，隨著推壓板5繼續滑動，竹片被推壓板5壓於機具蓋3的上表面，再隨著推壓板5的繼續滑動被邊推邊壓向機具蓋3的尾端部方向移動，使竹片受到彎曲、擠壓、拉伸的組合形變，纖維與基體慢慢分層和剝離，纖維束組織得以顯現而從竹材組織中分離出來，使得竹材脫層和裂解成纖，而竹片上竹黃切斷的切斷口處則因應力集中，從而使得竹黃從竹片中自然分離成竹片狀體(即竹黃片)，竹黃片可用作燃料等用，即完成竹青竹黃的分離；
當推壓板5滑動至完全位於上線性段63時，則一組竹片完成脫層成纖)，接著推壓板5在動力源7的作用下回到原始位置即上線性段61；最後取出分離出的竹纖維即可。
由上可知，本發明提供的是一種機械物理製取竹纖維的方法，其充分利用竹材各向異性及非均勻材料的特性，將其先行加熱改性，然後強迫竹材翻邊後沿帶曲面33的機具蓋3上沿運行，隨著推壓板5在推壓軌道6在的滑動，迫使竹材受到拉伸、彎曲和擠壓的組合變形破壞，導致竹材產生幾何非線性大變形作用，其間竹材中纖維與基體組織出現裂紋，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而從竹材組織中分離出來實現竹材竹黃與竹青的完美脫層分離，即進行了脫層成纖的方式製取竹纖維(束)，且整個製作過程簡單易行，大大提高了生產效率，降低了生產成本；另外，在實現竹黃與竹材結構脫層分離的同時，不僅生產纖維獲得率高、生產過程環保無汙染，而且使得竹材結構能受到均勻的擠壓力和彎曲組合變形，使獲得的竹纖維(束)具有彈性好，韌性佳，纖維細度、均勻性好突出的特點。此外，本發明一種竹材脫層成纖的製作裝置，其結構相對簡單，易於操作使用，且佔地面積相對較小，易於推廣應用。