纖維粉碎機概述

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

  在這方面研究卓有成效的是前蘇聯(lián)、德國、美國及英國和日本。尤其是前蘇聯(lián)在這方面開展了系統(tǒng)的研究。研究出了 PK圓錐形細斷機、ДMK型環(huán)片形式細斷機及 MЛ型圓盤細斷機。這些粉碎機都可將纖維類材料粉碎到微米級。德國在這方面的研究也較系統(tǒng)全面,有一種藍框式粉碎機可在常溫干燥狀態(tài)下將精制棉粉碎到百微米級。國內(nèi)南京理工大學(xué)超細粉體及表面科學(xué)技術(shù)研究所在這方面也開展了大量研究,最典型的有水-【型和水-Ⅱ型強剪切研磨細斷機。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。研究發(fā)現(xiàn),對于纖維的粉碎最有效的力場是剪切力及研磨力。

  在常溫下沖擊力場對它是無能為力的。為此,粉碎設(shè)備的設(shè)計必須保證機器在工作過程中產(chǎn)生強烈的剪切力和研磨力。為了達到上述效果,最有效的方法是將粉碎機的粉碎件制成刀刃形。刀具可分為定刀具和動刀具,刀具的設(shè)計應(yīng)適當。圖14-1給出了纖維材料在動定刀具間被剪切的情況。

  無論用于纖維粉碎的剪切粉碎機型如何,其剪切細碎作用過程都可以用上圖來簡化描述。無論是哪種剪切機型,動刀具和定刀具的組合都可用圖(c)表示。若動刀與定刀配合精密適當,當動刀從圖(a)中1處運動到2處時,纖維被切斷。這種狀態(tài)下刀刃對纖維以切斷為主,且切斷效果良好。若動定刀間有較小間隙,當動刀從圖(b)中1處運動到2處時,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。當動刀與定刀間有較大間隙時,刀刃只能對動刀與定刀間的纖維產(chǎn)生疏理作用,無剪切和碾碎作用。對于希望以剪切為主的粉碎,定刀及動刀在保證強度足夠的情況下,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。

  對于希望以碾磨粉碎為主的情況,定刀與動刀在設(shè)計允許的前提下應(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)品的細度要求決定。產(chǎn)品細度要求越細,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刀間的間隙必須適當,若距離太大將會形成圖(c)的現(xiàn)象。即兩刀具間纖維形成團塊滾動,并形成渦流,這樣會使纖維覆蓋住刀刃,使剪切效果降低。剪切型粉碎機設(shè)計的另一個關(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。對于高速運動的刀具若操作不當易發(fā)生碎裂,后果將不堪設(shè)想,有可能造成整臺粉碎機毀壞。