竹筒外翻装置及竹筒外翻开纤方法
【专利摘要】一种竹筒外翻装置，包括一扩张气囊和一金属管，所述金属管内壁环设有一橡胶气囊，且该橡胶气囊与金属管内壁固定连接；利用所述的竹筒外翻装置进行外翻开纤方法，具体包括以下步骤：选材、切断、软化和外翻开纤等步骤。本发明充分利用机械外力和竹筒外翻大变形产生的应力协同作用迫使软化的竹筒开纤，制得的竹原纤维整齐、完整、长度可控。
【专利说明】竹筒外翻装置及竹筒外翻开纤方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种竹筒外翻装置，及利用该竹筒外翻装置进行竹筒外翻开纤方法。【背景技术】
[0002]目前竹原纤维的制取方法大都采用化学方法或机械化学开纤方法，在开纤过程中需要先行进行化学改性，再利用机械设备将竹材疏解(或碾压)成纤维形态。由于化学处理往往带来巨大污染，而机械加工过程中，切削刀片或碾压滚会破坏竹材结构，使获得的纤维呈现出粗、短、硬等致命缺陷，其均匀性更是无法满足生产纺织纤维的要求。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种竹筒外翻装置，可使竹材直接开裂成纤。
[0004]本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:一种竹筒外翻装置，包括一扩张气囊和一金属管，所述金属管内壁环设有一橡胶气囊，且该橡胶气囊与金属管内壁固定连接。
[0005]本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种竹筒外翻开纤方法，是纯物理开纤方法，将竹材进行物理改性，以提高其柔韧性。
[0006]本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题之二的:一种竹筒外翻开纤方法，利用所述的竹筒外翻装置进行外翻开纤，具体包括以下步骤:
[0007]步骤1:选材:选取竹龄为0.8?2年的新鲜竹子；
[0008]步骤2:切断:将首、尾直径差异小，呈直线状的整根竹材，去除竹梢、竹弯头部分，用电锯截取成50?350cm的竹筒，穿孔去掉竹隔；
[0009]步骤3:软化:将所述竹筒放入清水池蒸煮，加热温度95°C?100°C，加热时间15?45min，软化好后马上取出；
[0010]步骤4:外翻开纤:
[0011]A.取软化后的竹筒，将所述竹筒外翻装置的扩张气囊伸入竹筒一端内壁5-15cm，对所述扩张气囊充气，扩张气囊利用气压将竹筒一侧撑裂开散，再用所述金属管抵住散开的纤维；
[0012]B.将扩张气囊中的气体放掉，并让竹筒顺势进入所述金属管内，而竹筒撑裂的一侧受金属管内壁阻挡处于外翻形态，将竹筒缓缓推入金属管内直至外翻部分完全进入金属管；
[0013]C.对所述橡胶气囊充气，所述金属管的管壁逐渐加厚，内径逐渐减小，竹筒在外翻大变形应力和挤压应力的共同作用下撕裂成纤而散开，最后放掉橡胶气囊中的气体以获得竹纤维。
[0014]进一步地，所述步骤3也可采用下述方法:将所述竹筒放入化学药液中蒸煮，加热温度50°C?80°C，加热时间15?45min，软化好后马上取出，同时浙净水分；[0015]所述化学药液为质量分数为0.2?1.5%的小苏打或纯碱溶液。
[0016]本发明的有益效果在于:充分利用机械外力和竹筒本身内力的共同作用迫使软化的竹筒开纤，制得的竹原纤维整齐、完整、长度可控。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0018]图1为本发明中竹筒一端扩张开裂受力图。
[0019]图2为本发明中竹筒外翻开纤受力图。
[0020]图3为本发明中竹筒外翻开纤梯度受力图。
【具体实施方式】
[0021]请参阅图1，一种竹筒外翻装置100，包括一扩张气囊I和一金属管2，所述金属管2内壁环设有一橡胶气囊3，且该橡胶气囊3与金属管2内壁固定连接。
[0022]一种竹筒外翻开纤方法，具体包括以下步骤:
[0023]步骤1:选材:选取竹龄为0.8?2年的新鲜竹子；
[0024]步骤2:切断:将首、尾直径差异小，呈直线状的整根竹材，去除竹梢、竹弯头部分，用电锯截取成50?350cm的竹筒200，穿孔去掉竹隔；
[0025]步骤3:软化:将所述竹筒200放入清水池蒸煮，加热温度95°C?100°C，加热时间15?45min，此时竹筒200外壁呈黄灰色，软化好后马上取出；
[0026]所述步骤3也可采用下述方法:将所述竹筒200放入化学药液中蒸煮，加热温度50°C?80°C，加热时间15?45min，软化好后马上取出，同时浙净水分，保持竹筒200形状直到竹筒200易变形又有一定韧性为佳。所述化学药液为质量分数为0.2?1.5%的小苏打或纯碱溶液。
[0027]步骤4:外翻开纤:
[0028]A.取软化后的竹筒200，将所述竹筒外翻装置100的扩张气囊I伸入竹筒200 —端内壁5-15cm，对所述扩张气囊I充气，扩张气囊I利用气压将竹筒200 —侧撑裂开散，再用所述金属管2抵住散开的纤维(见图1)；
[0029]B.将扩张气囊I中的气体放掉，使扩张气囊I不再扩张竹筒200，并让竹筒200顺势进入所述金属管2内，而竹筒200撑裂的一侧受金属管2内壁阻挡处于外翻形态，即竹筒200扩张段因受金属管2内壁阻挡而具有反向包裹竹筒200的趋势；将竹筒200缓缓推入金属管2内直至外翻部分201完全进入金属管2 (见图2)；
[0030]C.对所述橡胶气囊3充气，所述金属管2的管壁逐渐加厚，内径逐渐减小，竹筒200在外翻大变形应力和挤压应力的共同作用下撕裂成纤而散开(见图2)，即竹筒200受到由外到内的压力而加大了与橡胶气囊3的摩擦力，竹筒200与橡胶气囊3紧密接触，在外翻大变形应力和挤压应力的共同作用下竹材撕裂成纤而散开；最后放掉橡胶气囊3中的气体以获得竹原纤维。
[0031]将竹原纤维进行精细化加工，经过细梳、蒸煮、上油等处理即可制得可纺竹纤维。
[0032]请再参阅图3，图3为本发明中竹筒外翻开纤梯度受力图，由于竹子是梯度材料(即从竹青202到竹黄203的纤维密度逐渐减小)，故靠近竹青202部分比靠近竹黄203部分需要更大的弯曲应力，此外翻开纤的方法正好使得竹青202部分到竹黄203部分的弯曲半径R呈梯度性减小，可使得竹材各层开纤更完善。
[0033]为更加清楚地说明本文，特举实施例如下:
[0034]实施例一
[0035]步骤1:选取竹龄为8个月的新鲜慈竹；
[0036]步骤2:将首、尾直径差异小，呈直线状的整根竹材，去除竹梢、竹弯头部分，用电锯截取成350cm的竹筒200，穿孔去掉竹隔；
[0037]步骤3:将所述竹筒200放入清水池蒸煮，加热温度95°C，加热时间15min，竹筒200外壁呈黄灰色后马上取出；
[0038]步骤4:外翻开纤:
[0039]A.取软化后的竹筒200，将竹筒200 —端固定住，将所述扩张气囊I伸入竹筒200的另一端内壁5cm，对所述扩张气囊I充气，扩张气囊I利用气压将竹筒200 —侧撑裂开散，再用所述金属管2抵入竹筒200所开的内壁30mm，用一推进装置300将竹筒200向前推进160mm，让竹筒200散开部分加长到150mm ；
[0040]B.将扩张气囊I中的气体放掉，使扩张气囊I不再扩张竹筒200，并让竹筒200顺势进入所述金属管2内，而竹筒200撑裂的一侧受金属管2内壁阻挡处于外翻形态，即竹筒200扩张段因受金属管2内壁阻挡而具有反向包裹竹筒200的趋势；将竹筒200缓缓推入金属管2内直至外翻部分完全进入金属管2 (见图2)；
[0041 ] C.对所述橡胶气囊3充气，以缩小金属管2孔径，竹筒200受到由外到内的压力和摩擦力会完全散开(见图2)，完成竹筒200直接外翻开纤，放掉橡胶气囊3中的气体以获得竹原纤维。
[0042]实施例二
[0043]本部分与实施例一不同之处在于:
[0044]步骤1:选取竹龄为2年的毛竹；
[0045]步骤2:用电锯截取成50cm的竹筒；
[0046]步骤3:加热温度100°C,加热时间45min ；
[0047]步骤4:外翻开纤:
[0048]A.将所述扩张气囊I伸入竹筒200的另一端内壁15cm
[0049]实施例三
[0050]本部分与实施例一不同之处在于:
[0051]步骤1:选取竹龄为1.5年的毛竹；
[0052]步骤2:用电锯截取成200cm的竹筒；
[0053]步骤3:加热温度100°C，加热时间25min。
[0054]步骤4:外翻开纤:
[0055]A.将所述扩张气囊I伸入竹筒200的另一端内壁IOcm
[0056]实施例四
[0057]本部分与实施例一不同之处在于:
[0058]步骤2:用电锯截取成280cm的竹筒；
[0059]步骤3:将所述竹筒放入化学药液中蒸煮，加热温度50°C，加热时间15min，竹筒外壁呈黄灰色后马上取出，同时浙净水分。所述化学药液为质量分数为0.2%的小苏打溶液。
[0060]步骤4:外翻开纤:
[0061]A.将所述扩张气囊I伸入竹筒200的另一端内壁8cm
[0062]实施例五
[0063]本部分与实施例四不同之处在于:
[0064]步骤3:加热温度80°C，加热时间45min。所述化学药液为质量分数为1.5%的纯
碱溶液。
[0065]实施例六
[0066]本部分与实施例五不同之处在于:
[0067]步骤3:所述化学药液为质量分数为1%的小苏打溶液。
[0068]本发明采用一种纯物理开纤方法，将竹材进行物理改性，以提高其柔韧性，然后利用竹筒外翻装置100使竹材直接开裂成纤。本发明显著改善了竹原纤维的力学性能，生产的竹原纤维因没有受到化学破坏和机械损伤而具有良好的强度，同时生产的纤维还具有细度小、纤维长，均匀一致性好等特点。本发明的方法充分利用了竹材的梯度特性，使竹材外壁(竹青202部分)开纤所获得的开纤能量更大(即开纤应力大)，而内壁(竹黄203部分)相对应力较小，使竹材各层开纤更充分和均匀，大大提高了竹材开纤率和利用率。
【权利要求】
1.一种竹筒外翻装置，其特征在于:包括一扩张气囊和一金属管，所述金属管内壁环设有一橡胶气囊，且该橡胶气囊与金属管内壁固定连接。
2.一种竹筒外翻开纤方法，其特征在于:利用权利要求1所述的竹筒外翻装置进行外翻开纤，具体包括以下步骤: 步骤1:选材:选取竹龄为0.8?2年的新鲜竹子； 步骤2:切断:将首、尾直径差异小，呈直线状的整根竹材，去除竹梢、竹弯头部分，用电锯截取成50?350cm的竹筒，穿孔去掉竹隔； 步骤3:软化:将所述竹筒放入清水池蒸煮，加热温度95°C?100°C，加热时间15?45min，软化好后马上取出； 步骤4:外翻开纤: A.取软化后的竹筒，将所述竹筒外翻装置的扩张气囊伸入竹筒一端内壁5-15cm，对所述扩张气囊充气，扩张气囊利用气压将竹筒一侧撑裂开散，再用所述金属管抵住散开的纤维； B.将扩张气囊中的气体放掉，并让竹筒顺势进入所述金属管内，而竹筒撑裂的一侧受金属管内壁阻挡处于外翻形态，将竹筒缓缓推入金属管内直至外翻部分完全进入金属管； C.对所述橡胶气囊充气，所述金属管的管壁逐渐加厚，内径逐渐减小，竹筒在外翻大变形应力和挤压应力的共同作用下撕裂成纤而散开，最后放掉橡胶气囊中的气体以获得竹纤维。
3.如权利要求2所述的竹筒外翻开纤方法，其特征在于:所述步骤3也可采用下述方法:将所述竹筒放入化学药液中蒸煮，加热温度50°C?80°C，加热时间15?45min，软化好后马上取出，同时浙净水分； 所述化学药液为质量分数为0.2?1.5%的小苏打或纯碱溶液。
【文档编号】B27L11/08GK103846991SQ201410069361
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2014年2月27日
【发明者】姚文斌, 支博 申请人:浙江农林大学