本發(fā)明涉及天然竹纖維的清潔化生產(chǎn)，特別是以連續(xù)化生產(chǎn)線、冷熱交激物理加工、生物脫膠參數(shù)自動化控制、無化學(xué)藥品、無污染、清潔環(huán)保、節(jié)能高效的方法制備出天然竹纖維的工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
竹纖維(天然竹纖維，也稱竹原纖維)屬于植物莖木質(zhì)纖維，其纖維素包裹于木質(zhì)素、半纖維素之中，但單纖維長度只有2mm左右。這就使在生產(chǎn)紡織材料用的竹纖維時，不能采取完全脫膠的方式，而是以半脫膠方式加工，以得到纖維束狀態(tài)的天然竹纖維。
天然竹纖維的脫膠，多數(shù)采用方式就是化學(xué)脫膠，但對環(huán)境會造成污染。于是行業(yè)內(nèi)轉(zhuǎn)向生物脫膠的探索，現(xiàn)有技術(shù)或多或少總要用到化學(xué)藥品，也就是生物加化學(xué)的方式脫膠，無法達(dá)到清潔化生產(chǎn)。而在制備工序上，多以竹片化學(xué)軟化、脫膠為起點(diǎn)，這在竹材資源的利用上是不合理的，不僅增加了生產(chǎn)環(huán)節(jié)、加大了能源消耗和環(huán)境污染，還增加竹纖維的加工成本。
另外，在生產(chǎn)加工過程中，無論采取何種方式制得的竹絲，與其它植物纖維一樣，均為有限長度。這就使自動化連續(xù)加工竹纖維成為了難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可自動化連續(xù)加工、無化學(xué)藥品、清潔、節(jié)能環(huán)保的竹纖維清潔化生產(chǎn)方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：
技術(shù)方案一：
竹纖維清潔化生產(chǎn)方法，包括如下步驟：
步驟1：分絲成繩：
將新鮮竹材等分為竹條，去竹青、竹黃、竹節(jié)，制成竹片，用竹絲加工設(shè)備將竹片分絲，并加捻成繩狀竹絲；
步驟2：微波細(xì)化：
繩狀竹絲由自動化輸送和緩沖裝置喂入多重細(xì)化設(shè)備，采用冷熱交激及輾軋揉搓的方式細(xì)化竹絲，再進(jìn)入烘干設(shè)備后，制成用于復(fù)合材料的粗竹纖維。
進(jìn)一步地，所述步驟1中，利用分絲設(shè)備將竹片制成相互無牽連的竹絲，再由成繩裝置加捻成可連續(xù)的繩狀竹絲。
進(jìn)一步地，所述步驟2中的多重細(xì)化設(shè)備，由10～20對溝槽羅拉、及在每兩對溝槽羅拉之間相間設(shè)置的微波加熱裝置、冷水沖淋裝置構(gòu)成。
技術(shù)方案二：
竹纖維清潔化生產(chǎn)方法，包括如下步驟：
步驟1：分絲成繩：
將新鮮竹材等分為竹條，去竹青、竹黃、竹節(jié)，制成竹片，用竹絲加工設(shè)備將竹片分絲，并加捻成繩狀竹絲；
步驟2：微波細(xì)化：
繩狀竹絲由自動化輸送和緩沖裝置喂入多重細(xì)化設(shè)備，采用冷熱交激及輾軋揉搓的方式細(xì)化竹絲，輸出繩狀粗竹纖維；
步驟3：生物脫膠：
繩狀粗竹纖維由自動化輸送和緩沖裝置送入恒溫條形生物酶發(fā)酵池，發(fā)酵后輸出繩狀竹纖維；
步驟4：清洗噴油：
將繩狀竹纖維由自動化輸送和緩沖裝置送入由溝槽羅拉和噴水裝置構(gòu)成的清洗設(shè)備，反復(fù)沖洗軋干，再進(jìn)入烘干設(shè)備，烘干后進(jìn)行噴淋式給油，輸出繩狀細(xì)竹纖維；
步驟5：開松梳理：
繩狀細(xì)竹纖維由自動化輸送和緩沖裝置送入開松梳理設(shè)備進(jìn)行順直梳理，制成用于紡織材料的竹纖維。
進(jìn)一步地，所述步驟1中，利用分絲設(shè)備將竹片制成相互無牽連的竹絲，再由成繩裝置加捻成可連續(xù)的繩狀竹絲。
進(jìn)一步地，所述步驟2中的多重細(xì)化設(shè)備，由10～20對溝槽羅拉、及在每兩對溝槽羅拉之間相間設(shè)置的微波加熱裝置、冷水沖淋裝置構(gòu)成。
進(jìn)一步地，所述步驟3中的恒溫條形發(fā)酵池中的生物酶，為漆酶與木聚糖酶組成的復(fù)合生物酶，比例為1：0.5～1：1；發(fā)酵池中參數(shù)控制：生物酶液的酶濃度為每升水2～4g，溫度45～65℃，pH值4～6，溶解氧濃度5.4～4.8mg/L；任一段繩狀竹纖維在池中發(fā)酵時間為2～4小時。
進(jìn)一步地，所述恒溫條形發(fā)酵池中設(shè)置貫穿全池長度的輸送帶，以傳送繩狀粗竹纖維；輸送帶沒于發(fā)酵液中，運(yùn)轉(zhuǎn)速度按公式：v＝l/t設(shè)置，其中：v為輸送速度，l為全池長度，t為所需發(fā)酵時間；池中設(shè)置液位檢測儀，并按長度方向分設(shè)溫度、pH值、溶解氧濃度檢測信號站若干，以實(shí)時控制和調(diào)整各參數(shù)。
進(jìn)一步地，所述溶解氧濃度檢測、控制參照以下公式：DOf＝(p/p0)*(477.8/(T+32.6))，其中p為當(dāng)?shù)貙?shí)測大氣壓、p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、T為溫度(℃)。
進(jìn)一步地，所述自動化輸送和緩沖裝置，由若干對溝槽羅拉和緩沖容器構(gòu)成。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
本發(fā)明充分利用竹材的天然、物理特性，遵循物理法則，以機(jī)械加工方式，利用熱脹冷縮原理和生物脫膠，實(shí)現(xiàn)了竹纖維的清潔化連續(xù)生產(chǎn)。
本發(fā)明為竹纖維清潔化生產(chǎn)方法，有別于現(xiàn)有技術(shù)，具有連續(xù)自動化、無化學(xué)藥品、無污染、清潔生產(chǎn)的特征，采用了獨(dú)特的竹絲成繩傳輸、冷熱交激分絲細(xì)化、自動控制連續(xù)生物脫膠等技術(shù)，是一種高效節(jié)能、全程自動化、流水線生產(chǎn)的加工方式。
本發(fā)明首先將竹片分絲成繩，再進(jìn)行后續(xù)連續(xù)不間斷自動化加工，有利于大幅度降低人工成本，顯著提高了竹纖維的制成率和生產(chǎn)效率。
本發(fā)明做到不使用化學(xué)藥品，巧妙地利用機(jī)械加工、物質(zhì)的熱脹冷縮原理進(jìn)行冷熱交激方式和生物脫膠的方法制備竹纖維。特別是將竹絲先制成繩狀的連續(xù)加工工藝，將有限長度的竹(絲)纖維變?yōu)槔碚撋系臒o限長度，為實(shí)現(xiàn)自動化連續(xù)性生產(chǎn)提供了前提條件。同時，整個生產(chǎn)過程所需時間可控制在12小時之內(nèi)，從而解決了竹纖維快速、低成本、大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)化難題。
本發(fā)明連續(xù)生物脫膠環(huán)節(jié)不僅突破了傳統(tǒng)的間隙式發(fā)酵方式，而且解決了發(fā)酵條件(環(huán)境)的主要參數(shù)即酶濃度、溫度、pH值、溶解氧濃度等隨時波動的難題，通過采用實(shí)時檢測和自動控制，以保持最佳發(fā)酵條件。
【附圖說明】
下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
第一實(shí)施例：加工用于復(fù)合材料的粗竹纖維
步驟1：將新鮮竹材等分為竹條，去竹青、竹黃、竹節(jié)，制成竹片，利用分絲設(shè)備將竹片制成相互無牽連的竹絲，再由成繩裝置加捻成可連續(xù)的繩狀竹絲。竹絲主體等效直徑為0.5mm。
步驟2：繩狀竹絲由自動化輸送和緩沖裝置喂入具有10對溝槽羅拉的多重細(xì)化設(shè)備，在每兩對溝槽羅拉之間，相間設(shè)置微波加熱裝置、冷水沖淋裝置，以反復(fù)輾軋、加熱、輾軋、冷卻，即冷熱交激加輾軋。輸送速度按任一段繩狀竹絲的處理時間為30分鐘掌握。最后，進(jìn)入烘干設(shè)備烘干，制成主體等效直徑為0.3mm、用于復(fù)合材料的粗竹纖維，打包入庫。
自動化輸送和緩沖裝置，由若干對溝槽羅拉和緩沖容器構(gòu)成。
第二實(shí)施例：如圖1所示，加工用于紡織非織造材料的竹纖維
步驟1：將新鮮竹材等分為竹條，去竹青、竹黃、竹節(jié)，制成竹片，利用分絲設(shè)備將竹片制成相互無牽連的竹絲，再由成繩裝置加捻成可連續(xù)的繩狀竹絲。竹絲主體等效直徑為0.5mm。
步驟2：繩狀竹絲由自動化輸送和緩沖裝置喂入具有15對溝槽羅拉的多重細(xì)化設(shè)備，在每兩對溝槽羅拉之間，相間設(shè)置微波加熱裝置、冷水沖淋裝置，即反復(fù)進(jìn)行輾軋、加熱、輾軋、冷卻，即冷熱交激加輾軋。輸送速度按任一段繩狀竹絲的處理時間為45分鐘掌握。得到繩狀粗竹纖維，纖維主體等效直徑為0.28mm。
自動化輸送和緩沖裝置，由若干對溝槽羅拉和緩沖容器構(gòu)成。
步驟3：繩狀粗竹纖維由自動化輸送和緩沖裝置送入恒溫條形發(fā)酵池，再從發(fā)酵池的另一端由自動化輸送和緩沖裝置輸出。生物酶為漆酶與木聚糖酶組成的復(fù)合生物酶，比例為1：0.5；發(fā)酵池中參數(shù)控制：生物酶液的酶濃度為每升水2g，溫度45℃，pH值4，溶解氧濃度5.4mg/L；任一段繩狀竹纖維在池中發(fā)酵時間為2小時。
恒溫條形發(fā)酵池中設(shè)置貫穿全池長度的輸送帶，以傳送繩狀粗竹纖維；輸送帶沒于發(fā)酵液中，運(yùn)轉(zhuǎn)速度按公式：v＝l/t設(shè)置，其中：v為輸送速度，l為全池長度，t為所需發(fā)酵時間；池中設(shè)置液位檢測儀，并按長度方向分設(shè)溫度、pH值、溶解氧濃度檢測信號站若干，以實(shí)時控制和調(diào)整各參數(shù)。適時補(bǔ)充生物酶液，以保持池中液位恒定。溶解氧濃度檢測、控制參照以下公式：DOf＝(p/p0)*(477.8/(T+32.6))，其中p為當(dāng)?shù)貙?shí)測大氣壓、p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、T為溫度(℃)。
得到繩狀竹纖維，纖維主體等效直徑為0.20mm。
步驟4：繩狀竹纖維由自動化輸送和緩沖裝置送入具有10對溝槽羅拉和每兩對溝槽羅拉之間設(shè)置淋水裝置的清洗設(shè)備。對繩狀竹纖維反復(fù)輾軋揉搓、清洗，去除殘附在纖維上的生物酶、膠質(zhì)等，并進(jìn)一步細(xì)化。軋干之后再進(jìn)入烘干設(shè)備，烘干后進(jìn)行噴淋式給油。輸送速度按任一段繩狀竹纖維的處理時間為60分鐘掌握。得到繩狀細(xì)竹纖維，纖維主體等效直徑為0.15mm。
步驟5：繩狀竹纖維由自動化輸送和緩沖裝置送入開松梳理設(shè)備，進(jìn)行順直梳理，制成主體等效直徑為0.08mm、用于紡織非織造的竹纖維，打包入庫。
第三實(shí)施例：加工用于紡紗織造材料的竹纖維
步驟1：將新鮮竹材等分為竹條，去竹青、竹黃、竹節(jié)，制成竹片，利用分絲設(shè)備將竹片制成相互無牽連的竹絲，再由成繩裝置加捻成可連續(xù)的繩狀竹絲。竹絲主體等效直徑為0.5mm。
步驟2：繩狀竹絲由自動化輸送和緩沖裝置喂入具有20對溝槽羅拉的多重細(xì)化設(shè)備，在每兩對溝槽羅拉之間，相間設(shè)置微波加熱裝置、冷水沖淋裝置，即反復(fù)進(jìn)行輾軋、加熱、輾軋、冷卻，即冷熱交激加輾軋。輸送速度按任一段繩狀竹絲的處理時間為60分鐘掌握。得到繩狀粗竹纖維，纖維主體等效直徑為0.25mm。
自動化輸送和緩沖裝置，由若干對溝槽羅拉和緩沖容器構(gòu)成。
步驟3：繩狀粗竹纖維由自動化輸送和緩沖裝置送入恒溫條形發(fā)酵池，再從發(fā)酵池的另一端由自動化輸送和緩沖裝置輸出。生物酶為漆酶與木聚糖酶組成的復(fù)合生物酶，比例為1：1；發(fā)酵池中參數(shù)控制：生物酶液的酶濃度為每升水4g，溫度65℃，pH值6，溶解氧濃度4.8mg/L；任一段繩狀竹纖維在池中發(fā)酵時間為4小時。
恒溫條形發(fā)酵池中設(shè)置貫穿全池長度的輸送帶，以傳送繩狀粗竹纖維；輸送帶沒于發(fā)酵液中，運(yùn)轉(zhuǎn)速度按公式：v＝l/t設(shè)置，其中：v為輸送速度，l為全池長度，t為所需發(fā)酵時間；池中設(shè)置液位檢測儀，并按長度方向分設(shè)溫度、pH值、溶解氧濃度檢測信號站若干，以實(shí)時控制和調(diào)整各參數(shù)。適時補(bǔ)充生物酶液，以保持池中液位恒定。溶解氧濃度檢測、控制參照以下公式：DOf＝(p/p0)*(477.8/(T+32.6))，其中p為當(dāng)?shù)貙?shí)測大氣壓、p0為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、T為溫度(℃)。
得到繩狀竹纖維，纖維主體等效直徑為0.18mm。
步驟4：繩狀竹纖維由自動化輸送和緩沖裝置送入具有20對溝槽羅拉和每兩對溝槽羅拉之間設(shè)置淋水裝置的清洗設(shè)備。對繩狀竹纖維反復(fù)輾軋揉搓、清洗，去除殘附在纖維上的生物酶、膠質(zhì)等，并進(jìn)一步細(xì)化。軋干之后再進(jìn)入烘干設(shè)備，烘干后進(jìn)行噴淋式給油。輸送速度按任一段繩狀竹纖維的處理時間為90分鐘掌握。得到繩狀細(xì)竹纖維，纖維主體等效直徑為0.12mm。
步驟5：繩狀竹纖維由自動化輸送和緩沖裝置送入開松梳理設(shè)備進(jìn)行順直梳理，制成主體等效直徑為0.06mm、用于紡紗織造的竹纖維，打包入庫。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施用例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換以及改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。