磨料装置及其刀盘

摘要

一种磨料装置及其刀盘。刀盘（122）包括多个同心的环状结构（125），各环状结构具有多个磨搓区（121），且相邻的磨搓区之间设有至少一个坡道（127），其沿刀盘的法线延伸，并朝刀盘的外缘的方向逐渐升高。磨料装置（100）使用该刀盘。该磨料装置适用于造纸工业，可藉由两刀盘之间的机械作用力有效地对草本植物的纤维进行解纤或帚化，因而无须使用化学药剂，符合现代的环保概念。

权利要求

1.一种磨料装置，包括：

一壳体，具有一进料口与一出料口；

一刀盘组，包括二刀盘，配置于该壳体内，并相距一间距而构成一磨料空间，该磨料空间连通于该进料口与该出料口之间，各该刀盘分别包括多个同心的环状结构，各该环状结构具有多个磨搓区；以及一驱动元件，连接至该些刀盘其中之一，适于驱动其所连接的该刀盘相对另一刀盘转动；

其特征在于：相邻的该些磨搓区之间设有至少一坡道，各该坡道沿其所对应的该刀盘的法线方向延伸，并朝其所对应的该刀盘的外缘的方向逐渐升高。

2.根据权利要求1所述的磨料装置，其特征在于，更包括一导料螺杆，且未与该驱动元件相连的该刀盘具有一导料孔，大致位于该刀盘中心点，而该导料螺杆系穿设于该导料孔内。

3.根据权利要求1所述的磨料装置，其特征在于，邻近该些刀盘的外缘的该些坡道的宽度小于相对远离该些刀盘的外缘的该些坡道的宽度。

4.根据权利要求1所述的磨料装置，其特征在于，相邻的该些磨搓区之间设有多个坡道，且该些坡道沿该刀盘的法线方向排列。

5.根据权利要求1所述的磨料装置，其特征在于，各该磨搓区具有朝向该些刀盘的相对转动方向的一前端，且该前端具有一导角。

6.一种刀盘，包括多个同心的环状结构，各该环状结构具有多个磨搓区，其特征在于：相邻的该些磨搓区之间设有至少一坡道，各该坡道沿该刀盘的法线方向延伸，并朝该刀盘的外缘的方向逐渐升高。

7.根据权利要求6所述的刀盘，其特征在于，邻近该刀盘外缘的该些坡道的宽度小于相对远离该刀盘外缘的该些坡道的宽度。

8.根据权利要求6所述的刀盘，其特征在于，相邻的该些磨搓区之间设有多个坡道，且该些坡道沿该刀盘的法线方向排列。

9.根据权利要求6所述的刀盘，其特征在于，各该磨搓区具有朝向该些刀盘的相对转动方向的一前端，且该前端具有一导角。

说明书

磨料装置及其刀盘

技术领域

[0001] 本发明是有关于一种磨料装置，且特别是有关于一种可对草本植物的纤维进行解纤及帚化的磨料装置及其刀盘组。

背景技术

[0002] 生态材料是自然界中无虞匮乏，容易取得的资源，在其使用生命周期中，可以降低对资源的依赖、减少资源消耗、无需开发新种资源的使用，加上能源消耗减少，因此逐渐受到重视。从植物中取得生态材料加以利用，并将其转化成新型态的工业产品，已成为重要趋势，生态纤维为其中相当重要的项目之一。

[0003] 天然植物纤维过去一直被使用于造纸、纺织及营造、建筑等相关工业上，国内目前所使用的纤维主要以木纤维为主，但如今因原木砍伐以及全球温室效应气体减量压力与时俱增，若将这些植物纤维的需求，转以国内丰富的植物(竹、稻、麦...)纤维来取代，将可创造更高的效益。

[0004] 基于对生态纤维的需求，必须开发一种高效率且制程对环境友善的解纤技术。传统解纤方式包括化学解纤或蒸气爆破(steam explosion)等方式，利用碱液等化学药剂将纤维解开，于分解过程中会产生大量污染物，不利于生态环保，且纤维多为化学药剂腐蚀破坏，纤维取得率低，大约只有40～50%，此外，以化学药剂解开的纤维若应用于食器制造时，则必须将纤维彻底清洁去除化学药剂以免存在毒性，因此导致处理成本提高；至于利用蒸气瞬间降压升压反复操作原理，将纤维爆破解开，其过程耗时且耗能，且纤维成品均匀性差。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明提供一种磨料装置，以在不使用化学药剂的情况下完成植物纤维的解纤。

[0006] 本发明还提供一种刀盘，以提高植物纤维的解纤率。

[0007] 本发明提出一种磨料装置，包括壳体、刀盘组以及驱动元件，其中壳体具有进料口与出料口，而刀盘组即是配置于壳体内，并包括两个间隔一间距的刀盘，此间距在两刀盘之间构成连通于进料口与出料口之间的磨料空间。各刀盘分别包括多个同心的环状结构，各环状结构具有多个磨搓区，且相邻的磨搓区之间设有至少一个坡道，其系沿其所对应的刀盘的法线方向延伸，并朝其所对应的刀盘的外缘逐渐升高。驱动元件是连接到其中一个刀盘，以驱动此刀盘相对另一刀盘转动。

[0008] 本发明还提出一种刀盘，包括多个同心的环状结构，其中各环状结构具有多个磨搓区，且相邻的磨搓区之间设有至少一个坡道，其系沿刀盘的法线方向延伸，并朝刀盘的外缘的方向逐渐升高。

[0009] 在本发明的一实施例中，上述的磨料装置还可以包括导料螺杆，且上述两个刀盘其中之一具有导料孔，大致上位于刀盘的中心点，而导料螺杆即是穿设于导料孔内。

[0010] 在本发明的一实施例中，上述邻近刀盘的外缘的第一环状区域内的坡道的宽度小于相对远离刀盘的外缘的第一环状区域内的坡道的宽度。

[0011] 在本发明的一实施例中，上述相邻的磨搓区之间可以设有多个坡道，且这些坡道系沿刀盘的法线方向排列。

[0012] 在本发明的一实施例中，上述各磨搓区具有朝向刀盘的相对转动方向的前端，且此前端具有导角。

[0013] 本发明的磨料装置的刀盘系具有环绕成多圈的坡道，可使待磨材料沿着坡道移动至相对的磨搓区之间，以藉由两刀盘之间的交错作用力来磨搓待磨材料。由此可知，本发明的磨料装置适于应用在造纸工业，如此将可藉由两刀盘之间的机械作用力有效地对草本植物的纤维进行解纤或帚化，因而无须使用化学药剂，符合现代的环保概念。

[0014] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

[0015] 图1为本发明的一实施例中磨料装置的剖面示意图。

[0016] 图2为本发明的一实施例中刀盘的示意图。

[0017] 图3为秸杆于磨料装置中移动路径示意图。

[0018] 图4A至图4D绘示为坡道对施予秸杆作用力的示意图。

具体实施方式

[0019] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的磨料装置及其刀盘其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

[0020] 图1为本发明的一实施例中磨料装置的剖面示意图，图2为本发明的一实施例中刀盘的示意图。请参照图1及图2，磨料装置100包括壳体110、刀盘组120以及驱动元件130。壳体110具有进料口112与出料口114，而刀盘组120即是配置于壳体110内，并包括两个刀盘122。这两个刀盘122是相隔一间距配置，因而在两刀盘122之间构成连通于进料口112与出料口114之间的磨料空间128。

[0021] 承上述，各刀盘122分别包括多个同心的环状结构125，各环状结构125具有多个磨搓区121，且相邻的磨搓区121之间设有至少一个坡道127，其系沿固定刀盘122的法线方向R延伸，并朝刀盘122的外缘逐渐升高。在本实施例中，各环状结构125的两相邻的磨搓区121之间，例如是设有两个坡道127，沿刀盘122的法线方向R排列。

[0022] 需要注意的是，在其它实施例中，同一环状结构125的两相邻的磨搓区121之间也可以设有两个以上的坡道127，本发明并不在此限定两相邻的磨搓区121之间所设的坡道127的数量。

[0023] 特别的是，磨搓区121还可以具有导角121a，位于磨搓区121的前端。在此，系以刀盘122的相对转动方向为准来定义前、后。也就是说，导角121a在刀盘的相对转动方向上是位于前方。

[0024] 而且，在本实施例中，不同圈的环状结构125的磨搓区121可以以不同的间隔相隔。也就是说不同圈的环状结构125的坡道127可以具有不同的宽度。在本实施例中，愈接近刀盘122的外缘的坡道127其宽度愈小。

[0025] 本实施例的两个刀盘122仅有一个在磨料装置100运作时会相对壳体110转动，另一个则是相对壳体110固定，但本发明并不限定于此。在其它实施例中，两刀盘122也可以均相对壳体110转动，并具有不同的转速，以使两刀盘122之间具有相对运动。

[0026] 以本实施例来说，可相对壳体110转动的刀盘122即是连接至驱动元件130的转动轴132，以藉由驱动元件130带动其转动。具体来说，驱动元件130例如是马达。另一方面，相对壳体110而固定的刀盘122则可以具有导料孔123，其大致位于刀盘122的中心点，并连通至进料口112。而且，本实施例例如是利用导料螺杆140将从进料口112投入的待磨材料运送至两刀盘122之间的磨料空间128内。详细来说，导料螺杆140系穿设于刀盘122的导料孔123内，并位于壳体110的进料口112下方。

[0027] 本发明的磨料装置适用于利用植物纤维制造纸浆的制程中，为使熟习此技艺者更加了解本发明，下文将举实施例说明本发明的磨料装置的应用。

[0028] 图3为秸杆在两刀盘之间的移动路径示意图。请参照图1至图3，在取得稻杆或麦杆等草本植物的秸杆，并利用散浆机（图未示）将秸杆的表皮震落之后，将这些秸杆从进料口112投入，并同时将水自进料口112注入，此时这些秸杆会掉在导料螺杆140的螺纹142间的空隙，因而跟着水流藉由转动中的导料螺杆140自导料孔123被输送至两刀盘122之间的磨料空间128内，并随着因刀盘122转动产生的离心力所造成的水流而循径向向外移动至坡道127上。在本实施例中，图3所示的刀盘122例如是顺时针旋转，因此秸杆200相对刀盘122的移动方向则是沿径向向外同时偏向左方。

[0029] 图4A至图4D绘示为磨搓区对秸杆施予作用力的示意图。请参照图3及图4A，秸杆200会随着水流顺着坡道127向上移动，此时由于两刀盘122仍持续相对转动，使得两刀盘的磨搓区121分别依图4A的箭头所标示的方向移动，因而可藉由磨搓区121前端的导角121a对秸杆200施予作用力，使秸杆200被挤压朝向磨搓区121的表面移动。

[0030] 之后，如图4B所示，随着刀盘122的转动，秸杆200会移动至彼此相对的磨搓区121前端的导角121a之间。

[0031] 然后，如图4C所示，随着刀盘122继续转动，秸杆200被导角121a导入彼此相对的磨搓区121之间。此时，由于相对的磨搓区121之间的间距小于秸杆200原本的直径，所以秸杆200会受到磨搓力。

[0032] 接着，如图3及图4D所示，当两刀盘122的磨搓区121相对远离时，秸杆200脱离磨搓区进入至下一坡道127上，并因环境的瞬间真空效应而发生纤维爆裂的现象，因此可对纤维产生所谓的解纤或帚化作用。

[0033] 举例来说，若原投入磨料装置内的单根秸杆为多根细纤维所组成的一束粗纤维，则上述过程可用以将秸杆解成多根细纤维，也就是所谓的解纤。此外，若原投入磨料装置内的秸杆已经过解纤处理而为单根细纤维，则上述过程可使秸杆表皮更为细小的纤丝翘起，也就是所谓的帚化，以利于提高纸浆中纤维间的交织力，进而增强后续所制成的纸张的强度及韧性。

[0034] 以解纤过程为例，本发明的磨料装置100还可以藉由不同宽度的坡道127来提高每一次磨料时的解纤率。详细来说，请参照图3，初始的秸杆200会沿着最内圈的坡道127的底面浮升至两刀盘122的磨搓区121之间，并解纤为较细的纤维。之后，这些纤维会再沿着下一圈的坡道127的底面浮升至两刀盘122的磨搓面121之间，并再解纤为更细的纤维。如此依序沿各圈坡道127的底面浮升至两刀盘122的磨搓面121之间以进行解纤之后，秸杆的解纤率可高达约95%。最后，从图1的出料口114流出的即为浆料。

[0035] 综上所述，本发明的磨料装置的刀盘组系具有环绕成多圈的环状结构，其包括可有效地使待磨材料浮升至两刀盘间的磨搓区的坡道，以藉由两刀盘之间的交错作用力来磨搓待磨材料。由此可知，本发明的磨料装置可用于造纸工业，以藉由两刀盘之间的机械作用力有效地对草本植物的纤维进行解纤，因而无须使用化学药剂，符合现代的环保概念。

[0036] 而且，本发明的磨料装置还可以用来对已完成解纤的细纤维进行帚化，以提高利用这些纤维所制成的纸张的强度与韧性。

[0037] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

[0038] 工业实用性

[0039] 本发明的磨料装置适于应用在造纸工业，如此将可藉由两刀盘之间的机械作用力有效地对草本植物的纤维进行解纤或帚化，因而无须使用化学药剂，符合现代的环保概念。