[发明专利]一种清洁高效地制备竹纤维的方法

说明书

本发明涉及竹材加工和利用领域，尤其涉及一种清洁高效地制备竹纤维的方法。首先对整竹切去竹根、竹稍后，接着将整竹在开片机上开片，去竹内节及竹黄后，按纤维使用要求进行锯切，得到定长竹片；然后进行高温饱和蒸汽软化处理，软化后竹片含水率不低于55％；在竹材击打设备上进行击打开纤加工，分离得到纤维束。本发明提出了湿热‑力协同制备粗竹纤维的新工艺，清洁环保并简化了竹纤维加工工艺及设备；同时提出了机械敲击辅助水击使竹片开纤的新方法。充分利用竹材结构和性能特点，改变加载方式，通过连续击打竹片开纤，可以减小对竹纤维的损伤，保持竹纤维物理结构和强力，同时击打振动有助于竹材基体开裂脱落；运用传输带传送竹片并配合连续击打，避免了现有方法开纤中纤维缠辊及纤维断裂的问题。

技术领域

本发明涉及竹材加工和利用领域，尤其涉及一种清洁高效地制备竹纤维的方法。

背景技术

竹材属茎秆类植物，竹材中的维管束沿长度方向平行排列，维管束中包含纤维束，竹材可以看成是由纤维束和薄壁基体组织组成的复合材料，属于单向纤维增强复合材料。竹材软化后，纤维束强度远大于基体组织强度，且纤维束和基体之间属弱界面连接。竹纤维提取即是分离纤维束，获得由单纤维组成的束纤维。

竹原纤维作为新型天然纤维，已开始应用于床垫、汽车内饰等复合材料领域。目前国内加工竹纤维的方法主要采用化学机械法。首先将竹材压扁或开片后，进行碱热预处理，再通过碾压开纤机的多组成对压辊对软化竹片施加挤压载荷实现竹纤维束的分离，后续再经过酸洗脱水、干燥、除杂等工序得到竹纤维。现有技术主要有以下缺点：

(1)碾压开纤中，施加的挤压载荷破坏基体的同时，对竹纤维束的物理结构和强度也有不同程度的损伤；加工中，随着纤维分离，会出现纤维缠绕压辊及其导致的纤维断裂现象。竹材基体组织由于碾压挤压力的作用，附着于纤维束表面不易脱落，增加了纤维后处理的负担。

(2)碾压开纤通过一系列对辊挤压开纤，对竹片的刚度有一定的要求，一般不去竹黄直接碾压加工。因此，开纤后还要经过纤维切断、除杂除尘等一系列工序才能得到粗纤维，工艺流程长且辅助配套设备较多。

(3)碱预处理操作简单，但影响竹纤维成分、强度，且后续要进行酸中和及废液处理，不环保。

总之，现有化学机械法采用化学药剂脱除竹材中的木质素等成分、再经机械外力分离纤维；竹材碱热处理后碾压法开纤，分离出的竹纤维虽然整齐性较好，分离度高，已用于纤维加工生产线；但化学处理及碾压法工艺对纤维质量影响较大，且环保性低，并不利于工业化生产。

针对目前化学机械法中存在且无法避免的问题，本专利研究了竹片手工敲击开纤法，发现：对适度软化竹片进行反复敲击，可以获得分离均匀的纤维束，而且由于敲击力不大，对纤维损伤较小。结合竹材结构及特性分析，可以发现：敲击竹片时，由于竹材两相的强度差异大，通过敲击力可破坏基体组织；同时反复击打竹片使其基体裂纹扩展，恰好符合竹材两相间的弱界面特性，从而导致了纤维束分离；但由于果胶等基体杂质附着于纤维束表面，竹片敲击开纤后还要进行清洗等步骤才能获得束纤维，因此本专利提出机械击打加压力水击结合的开纤方式，竹片开纤过程中压力水的不断渗入，有助于基体裂纹扩展及纤维脱粘分离。另外，对于竹材加工的预处理，采用高温饱和热蒸汽软化竹材效果好、效率高，代替目前碱预处理工艺，避免了粗纤维提取过程中废水废液排放，使竹材纤维加工工艺绿色环保。

基于上述原因，本发明提出一种湿热-机械协同开纤，清洁高效地制备竹纤维的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种清洁高效地制备竹纤维的方法。

本发明是这样实现的：

首先对整竹去竹根、竹稍后，接着将整竹在竹材开片机上开片并除去竹内节及竹黄层，随后按纤维使用要求进行锯切(新鲜竹材直接锯切，其它竹材在水中浸泡5-7天后锯切)，得到定长竹片，然后进行高温饱和蒸汽软化处理，软化后竹片含水率不低于55％，最后在竹材击打设备上进行击打开纤加工，分离得到纤维束。