纖維粉碎機(jī)概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)纖維類材料的超細(xì)化提出了越來(lái)越緊迫的要求。例如,造紙業(yè)紙漿的細(xì)粉碎,化纖、輕工業(yè)中精制棉的細(xì)粉碎,CMC的細(xì)粉碎,軍民兩用硝化纖維素的細(xì)粉碎以及植物麻稈和中藥材的細(xì)粉碎等。這些材料采用上述各章節(jié)所介紹的方法都很難達(dá)到理想的要求,采用低溫深冷凍粉碎時(shí),其成本太高,很難被工業(yè)界接收。為此,各國(guó)科技工作者在這方面開(kāi)展了大量的研究,希望尋找出能在常溫下使這類材料超細(xì)化的較理想的方法。

  在這方面研究卓有成效的是前蘇聯(lián)、德國(guó)、美國(guó)及英國(guó)和日本。尤其是前蘇聯(lián)在這方面開(kāi)展了系統(tǒng)的研究。研究出了 PK圓錐形細(xì)斷機(jī)、ДMK型環(huán)片形式細(xì)斷機(jī)及 MЛ型圓盤細(xì)斷機(jī)。這些粉碎機(jī)都可將纖維類材料粉碎到微米級(jí)。德國(guó)在這方面的研究也較系統(tǒng)全面,有一種藍(lán)框式粉碎機(jī)可在常溫干燥狀態(tài)下將精制棉粉碎到百微米級(jí)。國(guó)內(nèi)南京理工大學(xué)超細(xì)粉體及表面科學(xué)技術(shù)研究所在這方面也開(kāi)展了大量研究,最典型的有水-【型和水-Ⅱ型強(qiáng)剪切研磨細(xì)斷機(jī)。還有浙江豐利粉碎設(shè)備有限公司生產(chǎn)的0纖維粉碎機(jī)。研究發(fā)現(xiàn),對(duì)于纖維的粉碎最有效的力場(chǎng)是剪切力及研磨力。

  在常溫下沖擊力場(chǎng)對(duì)它是無(wú)能為力的。為此,粉碎設(shè)備的設(shè)計(jì)必須保證機(jī)器在工作過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切力和研磨力。為了達(dá)到上述效果,最有效的方法是將粉碎機(jī)的粉碎件制成刀刃形。刀具可分為定刀具和動(dòng)刀具,刀具的設(shè)計(jì)應(yīng)適當(dāng)。圖14-1給出了纖維材料在動(dòng)定刀具間被剪切的情況。

  無(wú)論用于纖維粉碎的剪切粉碎機(jī)型如何,其剪切細(xì)碎作用過(guò)程都可以用上圖來(lái)簡(jiǎn)化描述。無(wú)論是哪種剪切機(jī)型,動(dòng)刀具和定刀具的組合都可用圖(c)表示。若動(dòng)刀與定刀配合精密適當(dāng),當(dāng)動(dòng)刀從圖(a)中1處運(yùn)動(dòng)到2處時(shí),纖維被切斷。這種狀態(tài)下刀刃對(duì)纖維以切斷為主,且切斷效果良好。若動(dòng)定刀間有較小間隙,當(dāng)動(dòng)刀從圖(b)中1處運(yùn)動(dòng)到2處時(shí),兩刀縫隙間的纖維不能被有效切斷,只能被兩刀面疏理或磨碎。當(dāng)動(dòng)刀與定刀間有較大間隙時(shí),刀刃只能對(duì)動(dòng)刀與定刀間的纖維產(chǎn)生疏理作用,無(wú)剪切和碾碎作用。對(duì)于希望以剪切為主的粉碎,定刀及動(dòng)刀在保證強(qiáng)度足夠的情況下,兩刀間的縫隙應(yīng)盡可能小,刀刃應(yīng)盡可能窄,刀片應(yīng)盡可能多。

  對(duì)于希望以碾磨粉碎為主的情況,定刀與動(dòng)刀在設(shè)計(jì)允許的前提下應(yīng)盡可能加寬,兩刀面應(yīng)盡可能平滑。刀具和刀具間的距離,應(yīng)根據(jù)被粉碎材料的性能及產(chǎn)品的細(xì)度要求決定。產(chǎn)品細(xì)度要求越細(xì),刀具間的距離應(yīng)盡可能減小(即刀片數(shù)量增多)。刀具間的距離及定刀與動(dòng)刀間的間隙必須適當(dāng),若距離太大將會(huì)形成圖(c)的現(xiàn)象。即兩刀具間纖維形成團(tuán)塊滾動(dòng),并形成渦流,這樣會(huì)使纖維覆蓋住刀刃,使剪切效果降低。剪切型粉碎機(jī)設(shè)計(jì)的另一個(gè)關(guān)鍵是刀具材質(zhì)的選擇。用于制造刀具的材料應(yīng)具有適當(dāng)硬度和良好的韌性和耐磨性。制造刀具的材料并非越硬越好,眾所周知,材料太硬往往具有脆性。對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的刀具若操作不當(dāng)易發(fā)生碎裂,后果將不堪設(shè)想,有可能造成整臺(tái)粉碎機(jī)毀壞。