CN102333920A - 改善的纤维配料 - Google Patents

Abstract

用于制造纸张和基于纸张的产品的纤维配料，纤维配料主要包括植物叶柄组织，其中大致纵向排列的叶柄纤维已经被总体上横向切割以形成具有使得至少95％的纤维具有大致相同预定纤维长度的纤维长度分布的纤维。

Description

改善的纤维配料

本国际专利申请要求2008年12月24日提交的澳大利亚临时专利申请2008906622的优先权，其内容在此通过引用并入。

技术领域

本发明涉及用于制造纸张和诸如新闻纸、复印纸、卫生纸、硬纸板、以及建筑和包装纸的基于纸张的产品的材料。具体地，本发明涉及现有技术中通常称为“配料”的材料，其用作例如牛皮纸制造工艺中的原料。一般地，该配料将是纸浆，通常处于由化学或者机械制浆工艺生产的纤维质的纤维材料的形式。

本发明的纤维配料还将发现使用在通常从纤维质的纤维材料制造的其它产品中，诸如板纸、碎料板、中或者高密度纤维板(MDF和HDF)、地板基板以及墙和天花板等。基于木料是纤维配料的通常来源，这些产品通常称为“工程木材”。

背景技术

以下对本发明的背景技术的讨论被包括以说明本发明的上下文。这并不认为是承认提及的任何材料在任何权利要求的优先权日公布、已知、或者是公知常识的一部分(在任何国家)。此外，以下大部分描述以纸张或者基于纸张的产品的生产作为上下文。这是为了便于描述并且不认为限制纤维配料的最终用途。

几千年来一直依赖草本植物作为纸张的原料。然而，至少对于上世纪，树木已经变为纸张原料的主要纤维来源，并且制浆至今已变为主要的纤维处理技术。实际上，在该时间段内对纸浆的需求引起了一些世界的更突出和有争议的环境和生态问题。

已经接受将木材转换为纸张要求使用重型工业处理，通常要求非常大的能量输入，大量的工艺用水，并且具有高废料程度，并且通常使用化学物质，通常引起很难和有时有害的处置和循环要求。另外，无论化学还是机械制浆处理经常不能够适当地将生产的配料中的纤维的状态和几何形状控制到至少下游的纸张制造处理认为期望的程度。

因此，已经存在增加的兴趣来开发替代纤维作物用于纸张生产，以及代替制浆的替代技术。被认为是木材的合适替代物的纤维的一个来源是香蕉树。

香蕉树是大型的多年生草本植物，具有从膨胀的肉质球茎(地下根茎)产生的高的地上枝。香蕉树的叶柄在地上枝中螺旋排列，并且其长的交叠的叶枕(基部放大)形成坚实的类似树状假茎的外部部分，顶生花序通过其中心生长，形成内部部分，通常称为核。在更高处，叶柄远离假茎弯曲并且在倾斜角度处承载大的卵形叶片(叶子)。

每个假茎通常能够在9到18个月的时段内生长到3到8米范围内的高度。当成熟时，每个假茎将因此包括软但是致密的核，被更坚硬但是较不密的外部部分包围。

商业种植的香蕉树通常仅仅具有1到2年的寿命，因为香蕉树仅仅开花(并且生产香蕉)一次，随后叶子和假茎开始死亡。这通常要求以某种方式去除它们，诸如通过简单地砍下，允许新的假茎从根茎再生长并且开始新的繁殖阶段。

随着2002年约6800万吨的香蕉产量(其中超过三分之二来自印度、巴西、中国、厄瓜多尔和菲律宾)，已经认识到香蕉假茎表示潜在的有价值的可再生资源，其传统上未被利用并且历史上被香蕉种植者在经济上忽略。考虑到这一点，由于假茎中的纤维的有利的属性和质量，已有多种尝试来使用假茎生产纸张。

然而，在Indian Pulp and Paper Journal，August-September 1975，30(2)，pp 13to 15中的S.K.Singhai、J.K.Garg和B.Biswas的标题为《Banana Stem Fibre for Papermaking》的文章中，该时刻的情形总结为“考查了香蕉(M.sapientum和M.paradisica)茎纤维的制浆和造纸质量。从本文给出的可用信息，认为技术上和经济上使用香蕉茎纤维都不是可行提议”。因此，至少在七十年代中期，尚未开发出使用这些材料进行纸张生产的合理方法。

从那时起，继续认识到香蕉假茎纤维应具有用于纸张生产的合适属性。在为在蒙特利尔，魁北克的1998Pulping Conference出版的《Book 2，TAPPI Proceedings，1998》中，Forestry Research Institute of Ghana的Nicholas A Darkwa写的标题为《Plantain(M.Paradisiaca L)Pseudostem；A Fibre Source For Tropical Countries》的文章，结论为“……缺少用于其纸浆和纸张生产的长纤维材料的热带国家能够为此目的利用大蕉和香蕉的假茎”。

实际上，已经进行了很多尝试在已有或者改进的纸张制浆处理中使用香蕉树废料(主要是包括叶柄和核的假茎，以及叶子，不成熟的花序和未使用的香蕉)，参见美国专利5,958,182以得到一些这种处理的简介。

然而，这种废料通常具有极其高的水和天然乳胶成分，并且包括多种树脂质的和胶黏的物质，很难对付和处理。为了产生具有用于造纸的期望特征的可用的纤维，已经证明必须提取这些液体，并且具体地，洗出乳胶和其它天然树脂质物质。这已被证明在技术上很难，并且通常使得用于造纸的香蕉废料制浆不经济，特别是对于大量纸张供应和任何不同于工艺和艺术纸张。通常还向制造商呈现显著的化学废物处置问题。

在澳大利亚，尽管已经报道了能够通过将香蕉纤维和槟榔壳(Areca catechu L.)合并和制浆以低产量制造高质量纸张，然而澳大利亚研究者得出结论香蕉纤维的产量过低以至于制浆处理中的提取不经济。实际上，在一篇澳大利亚报告中，报告了能够通过制浆处理从40到80lbs(18-36kg)绿色假茎中得到仅仅1到4oz(28-113g)合适的纤维。因此，132吨的绿色假茎将产生仅仅1吨纸张。结论因此是假茎作为有机物砍下并且留在田地以对随后的作物施肥将具有更大的价值，这实际上是今天澳大利亚香蕉生产业的现状。

还存在使用香蕉树而不制浆的建议，诸如国际专利公开WO2006/029469(申请人为Papyrus Australia Limited)和美国专利1,981,883(授予Charles O Tappan)中描述的处理。这两篇文献中描述的处理旨在通过直接从香蕉树的假茎提供成片的纤维、随后这些片在例如层压处理中使用来避免制浆问题。

本发明寻求提供一种替代传统制浆处理中的使用木材并且提供改进的纤维配料。

发明内容

发明人旨在通过使用诸如来自芭蕉科的香蕉树的叶柄的植物叶柄提供这种进一步替代，用于生产具有窄的纤维长度分布的纤维配料，理想地以技术简单并且合理经济的方式，以允许从其生产相对高的量的纸张。

本发明提供一种用于制造纸张和基于纸张的产品(以及其它)的纤维配料，纤维配料主要包括植物叶柄组织，其中大致纵向排列的叶柄纤维已经被总体上横向切割以形成具有使得至少95％的纤维具有大致相同的预定纤维长度的纤维长度分布的纤维。

尽管本发明的最广泛的形式涉及使用来自植物的叶柄，应理解特定类型的植物更可能形成比其它更实际使用的叶柄。例如，相对小的植物可以形成太小(长度或者宽度)以至于不能允许以适当或者经济方式处理的叶柄，或者可以具有不充分大小的叶枕(基部放大)以产生以上相对于香蕉树的假茎描述的类型的“外部部分”。考虑到这一点，应理解本发明不涉及仅仅利用叶柄的杆或者中脉部分的产品。

还应理解，上述提及的本发明的纤维配料“主要包括”植物叶柄组织，是提及纤维配料包含仅仅从植物叶柄组织得到的纤维的意图。然而，用任何从植物得到的自然产品，本领域技术人员将理解，很可能存在不能避免的一定程度的污染(或者不期望的材料)，因此使用词语“主要包括”以澄清不排除存在这些污染。

设想用于本发明的植物叶柄的最合适形式将是来自芭蕉科中的香蕉树的叶柄。芭蕉科中的示例性香蕉树包括芭蕉属和象腿蕉属。尽管不限于此，本发明的以下描述将因此主要涉及其在从结出可食用果实的香蕉树的假茎生产纤维配料中的用途，这些香蕉树诸如属于小果野蕉(诸如已知的香蕉“Cavendish”和“Lady Finger”)、野芭蕉类，或者属于杂交大蕉(通常称为“大蕉”)和芭蕉。

来自香蕉树的叶柄具有大致纵向排列的纤维。就使得其有利于在本发明中使用的叶柄的形态学而言，现在将简略描述各方面。首先，叶柄不是直的，但是具有柔和的腹面弯曲。第二，叶柄的杆截面不是圆形而是U形，在其上表面上具有管道，叶子从U形的上臂发出。第三，叶子通过在通过叶子分叉之前沿着叶柄的多个平行纤维叶脉结合到杆。

另外，组织的外层被包括木质部的纤维的维管束纵向地增强。然而，在内部，结构被大的空气管刺穿，空气管被包含非常少的维管束的窄的纵向薄壁组织分隔物分开，进而通过多孔星状薄壁组织的单个横向层以小的间隔结合。这些叶柄结构因此既不是空心也不是实心的，而是具有很有序的结构的半空心，具有纵向延伸的纤维束的很明显的排列。因此在这个复杂的形态学配置中，在整个本专利说明书中引用“大致纵向排列的”植物叶柄纤维。

在优选形式中，植物叶柄组织将是来自包括芭蕉属和象腿蕉属的芭蕉科中的香蕉树的大致纵向排列的叶柄纤维的形式。更优选地，植物叶柄组织将是来自结出可食用果实的香蕉树的大致纵向排列的叶柄纤维，这些香蕉树包括属于小果野蕉(诸如已知的香蕉“Cavendish”和“Lady Finger”)、野芭蕉类，或者属于杂交大蕉(通常称为“大蕉”)和芭蕉。

在优选形式中，叶柄纤维将已经被总体上横向地切割使得纤维具有窄的纤维长度分布，使得纤维配料中至少95％的纤维具有大致相同的长度，该长度在从约1.0mm到约12.0mm或者更多的范围内。实际上，在优选形式中，叶柄纤维将已经被切割使得纤维配料中的预定纤维长度例如将是约：

1.0mm到2.0mm，以使得纤维配料是用于精细印刷和书写纸张等级的原材料；

3.0mm到4.0mm，用于新闻纸、卫生纸和一些包装等级的纸张；

4.0mm到6.0mm，用于包装等级，其中可期望高强度，或者其中纤维配料用于制造板纸或者中密度纤维板；

7.0mm到12.0mm，用于各种其它用途，诸如地板基板、墙壁和天花板等；或者

大于12.0mm，诸如约100mm，用于通常利用更大股(薄片或者圆片)的木材纤维(等同于“工程木材”形式)的诸如定向刨花板(OSB)的产品。

在优选形式中，纤维配料中至少98％的纤维将具有上述的大致相同的预定纤维长度。

实际上，在优选形式中，根据本发明的用于制造纤维配料的方法和/或装置将利用叶柄纤维切割方法步骤和/或装置元件，允许在从约1.0mm到约12.0mm的预定纤维长度的完整范围上递增地产生纤维，诸如例如0.1mm递增，0.5mm递增，或者1.0mm递增。在此方面，本领域技术人员将理解例如“约”1.0mm或者“约”3.0mm的引用是为了允许从“精确的”1.0mm或者“精确的”3.0mm的正常变化，取决于最终用途要求和在生产纸张配料中采用哪种方法步骤和/或装置元件的可能的精确度。

考虑到该正常变化不大可能偏离递增10％，并且应认为包括例如针对1.0mm递增的±0.1mm变化。实际上，还应理解，以上对均具有大致相同长度的纤维的引用还应允许偏离预定长度的类似程度的变化。

对于本发明的纤维配料的有利用途，已经发现纤维的合理顺序排列对于从其制造的产品提供了很多益处。例如，已知以上提到的大多数工程木材(诸如颗粒板和MDF)整个具有随机排列的纤维，其中纤维通过粘性树脂捆束在一起。尽管树脂和纤维在制造时总体上被压缩，但它们通常仍保持至少一些树脂不填充的孔隙空间，这通常在该类型的产品中是期望的以减少它们的密度(和它们的重量)。然而，这具有明显的强度意义。

相反地，通过利用大致纵向排列的叶柄纤维，以及通过总体上横向地切割这些纤维以形成窄的纤维长度分布中的纤维来产生纤维配料，在颗粒板和MDF类型的产品中，本发明的配料中的纤维能够以很有序的方式排列(至少大部分纤维为平行排列的成束纤维并且与其它成束纤维垂直)。实际上，已经发现相比于相同类型的产品中的传统的随机纤维排列，这种合理顺序的排列导致增强的强度(和其它特性)，当利用本发明的纤维配料时经常导致可能的更薄和更轻的产品。

另外，从优选的香蕉树假茎来源生产的纤维配料已知具有改进的防水和防火特性，相比于传统的工程木材产品，这些特性附加地导致具有改进的特性的产品。实际上，尽管传统的工程木材产品可以配备这些改进的特性(诸如增加的对水的抵抗力)，其将总体上仅仅是在传统的产品在制造期间进行进一步处理或者附加步骤之后。

在本发明的一种形式中，大致纵向排列的叶柄纤维可以理想地随着假茎旋转，通过纤维束之间的分离(绕着假茎的外围)从假茎的外部部分去除纤维片的处理从植物叶柄组织获得。这允许以沿着假茎的几乎整个长度由此沿着连续去除的片保持纤维束的完整性的方式分离。

在最优选形式中，大致纵向排列的叶柄纤维可以通过从假茎的外层去除纤维片的处理从植物叶柄组织得到，如在上述国际专利公布WO 2006/029469(Papyrus AustraliaLimited)中描述的，为了描述理想片去除处理，其整个内容在此通过引用并入。

例如，从芭蕉科中的香蕉树的假茎生产片的理想处理将优选地包括以下步骤：将假茎送入工作台，支撑假茎以便使其在工作台内绕着纵轴旋转，并且用纤维分离装置沿着大致整个长度接触旋转的假茎，使得在旋转期间通过纤维分离装置从假茎去除连续的纤维片。在本发明的优选形式中，以此方式片仅仅去除到假茎的核。为了本发明的目的，核的纤维不认为是叶柄纤维并且因此不期望用于本发明的纤维配料中。

以此方式生产的片因此是从假茎圆周地去除的连续片，就如同从卫生纸卷剥离一层纸。这些片是连续的，其中它们和假茎长度一样宽，并且它们优选地仅仅与在它们的随后处理中可管理的长度一样长。当然，它们还将可以仅仅是与给定的具体假茎的直径以及期望的片的厚度下可行的一样长。

当这种大致纵向排列的叶柄纤维的片已经被从假茎去除时，纤维片可以接着被总体上横向地切割到要求的纤维长度。在优选形式中，切割处理是用能够接收去除的片并且使它们经过设置到特定切割宽度的切割刀片或者研磨器形式的低或者高速切割盘的结构的切割装置进行，以及切割装置操作以总体上对切割盘横向地(并且理想地在85°到90°的范围内的角度，并且更优选地在约90°的角度)切割大致纵向排列的叶柄纤维。切割装置因此产生大致相同长度的平行纤维条带。

优选地，切割装置附加地还包括切割机构，该切割机构被设置以垂直于上述总体上横向切割进一步切割或者分离平行纤维，因此进一步切割平行纤维条带为纤维段。这些纤维段可以接着处于对以下描述的随后处理有用的形式。

用这种优选的片去除和切割处理生产的纤维段因此处于能够被压挤到20％到90％水分含量的形式，被堆叠以产生“捆”，并且包裹和捆扎以便作为纤维配料配送到例如造纸厂。或者，用这种优选的片去除和切割处理生产的纤维段能够被混合并在过滤系统上形成以创建湿的纤维垫，通过干燥台压挤和运输以产生具有约10％到15％水分含量的纤维片，并且随后以上述方式打捆和配送。

本发明附加地提供了一种生产用于制造纸张和基于纸张的产品(以及其它)的纤维配料的装置，所述装置包括从植物去除大致纵向排列的植物假茎纤维的装置，以及用于总体上横向地切割去除的纤维以形成具有使得至少95％的纤维具有大致相同的预定纤维长度的纤维长度分布的纤维配料的装置。

在优选形式中，该装置包括随着假茎旋转通过纤维束之间的分离从假茎的外部部分去除纤维片的片去除装置。附加地，该装置优选地包括用于向其中送入假茎的工作台，用于支撑假茎以便使其绕着其纵轴在工作台旋转的支撑部件，以及用于沿着大致其整个长度接触旋转的假茎的纤维分离装置，使得在旋转期间通过纤维分离装置从假茎去除连续的纤维片。实际上，在更优选的形式中，该装置将总体上如在上述国际专利公布WO 2006/029469(Papyrus Australia Limited)中描述的装置。

此外，以及如上所述，该装置优选地包括切割装置，其中所述大致纵向排列的叶柄纤维能够被总体上横向切割，所述切割装置具有以设置为特定切割宽度形式为切割刀片或者研磨轮的低或高速切割盘的形式。

本发明附加地提供了一种生产用于制造纸张和基于纸张的产品(以及其它)的纤维配料的方法，所述方法包括从植物去除大致纵向排列的植物叶柄纤维，以及总体上侧向地切割去除的纤维以形成具有使得至少95％的纤维具有大致相同的预定纤维长度的纤维长度分布的纤维配料。

在优选形式中，该方法包括通过随着假茎旋转，利用纤维束之间的分离从假茎的外部部分去除纤维片的处理获得大致纵向排列的叶柄纤维。实际上，片去除处理优选地允许以沿着假茎的几乎整个长度由此沿着连续去除的片保持纤维束的完整性的方式分离。

在更优选的形式中，片去除处理包括以下步骤：将假茎送入工作台，支撑假茎以使其绕着纵轴在工作台内旋转，以及将旋转的假茎沿着大致其整个长度与纤维分离装置接触，使得在旋转期间通过纤维分离装置从假茎去除连续的纤维片。实际上，在最优选形式中，从植物去除大致纵向排列的植物叶柄纤维的方法将是诸如在上述国际专利公布WO 2006/029469(Papyrus Australia Limited)中描述的方法。

此外，以及如上所述，所述方法优选地包括用具有设定为特定切割宽度的低或高速切割器或者切割盘、或者具有切割刀片或者研磨轮的粉碎器阵列的形式的切割装置总体上横向切割大致纵向排列的叶柄纤维。

尽管想到了本发明的方法和装置的大多数实施方式将理解用切割装置顺序操作的去除方法和装置，使得去除在切割之前发生，当然可能切割在去除之前发生(尽管对从植物的去除的引用将不一定是完全准确的)。

本发明的纤维配料因此能够在系统中的适合它们需要的点处并且按照期望的任何比例被添加到纸浆和/或造纸商配料中。在大多数情况下，想到本发明的纤维配料将按照原样使用，但是为了达到特定的造纸参数，可能将在造纸厂处进行纤维配料的纤维的精炼。

例如，在使用之前需要对纤维白化的情况下，造纸厂将需要在它们的漂白线的上游的点处添加纤维配料。在不需要对纤维白化的情况下，则造纸厂可以更接近备料过程而添加纤维配料。漂白(白化)的纤维将用于印刷、书写和一些卫生纸等级，以及一些包装等级。未漂白的纤维可以通常用于非印刷/书写等级。

当然，应理解，本发明的纤维配料还能够按照期望的多种比例结合来自其它来源和其它类型的配料使用。还应理解，本发明的纤维配料可以再次如期望地与各种各样已知的造纸添加剂和修改剂的一个或者多个使用，或者可以按照已知方式(诸如通过机械搅拌)操纵，如果在特定情形下认为期望。

附图说明

下面将仅仅通过示例方式至少部分描述，具体参照能够用于形成本发明的纤维配料的示例装置。然而，应理解以下对附图的描述仅仅示例了实施本发明的一种具体方式。以下描述因此不被作为限制以上总体描述。

在附图中：

图1a是通常的香蕉树的示意侧视图；

图1b是图1a的香蕉树的假茎的基部的截面图；

图1c是通过图1b的假茎的线A-A的截面图；

图1d是图1c的相同截面图，但是在假茎被圆整(rounded-up)之后；

图2a和图2b是能够去除大致纵向排列的叶柄纤维的片的装置中的假茎的连续操作视图，示出了假茎的直径随着片被去除而减小；

图3a和图3b是适用于接收这些大致纵向排列的叶柄纤维的片并且从其产生本发明的纤维配料的一种形式的装置的示意例示图；

图4a和图4b是适用于接收这些大致纵向排列的叶柄纤维的片并且从其产生本发明的纤维配料的另一种形式的装置的示意例示图；

图5是认为能够在本发明的纤维配料中得到的分布曲线的示例，示出了与来自辐射松的市售配料的更宽的纤维长度分布相比能够实现的窄的纤维长度分布；以及

图6是根据本发明生产的纤维配料的显微照片。

具体实施方式

在转到图2a和图2b例示的装置的更详细描述之前，首先例示用于本发明的主题的原材料的优选形式的各个方面是有帮助的。实际上，如上所述，认识到用于本发明的植物叶柄的最合适的形式将是来自包括芭蕉属和象腿蕉属的芭蕉科中的香蕉树的叶柄。

图1a因此示出通常的香蕉树10(具有腋芽11)，为大型多年生草本植物，具有叶柄，叶柄具有延伸到螺旋排列在周围的嫩的光滑的肉质梗状叶子16的梗(或者中脉)18的长的交叠叶枕(基部放大)12。长的交叠叶枕12形成粗大的树干状假茎14的外部部分，顶生花序通过其中心生长，形成通常称为核21的内部部分(见图1b)。每个假茎14从球茎15上的芽生长，球茎15为地下根茎。香蕉树10通常能够在9到18个月的时间段内生长到3到8米范围内的高度。

如图1b所例示，花序是从假茎14的核21出现的顶生穗。随着幼果从雌花发育，它们显现为绿色的细长手指。苞片接着落下并且每个簇中的成熟果实变为一“把”香蕉20，梗低垂直至串倒挂下来。

成熟植物的假茎14具有随着植物生长由叶柄的交叠叶枕(以及一些叶柄的梗的交叠)形成的外层22，其有别于核21，从图1c所示的原始假茎14(在圆整处理之前)的典型截面明显可见。从图1b还可看出，不成熟假茎(诸如腋芽11)不具有核，并且由此整个由此叶柄材料形成。

来自香蕉树的叶柄具有大致纵向排列的叶柄纤维。关于使得其有利于在本发明中使用的叶柄的形态学特征，各个方面从图1(c)和1(d)是明显的。组织的外层22被包括木质部的维管束纵向地增强。在外层22的内部，结构被大的空气管刺穿，空气管被包含很少维管束的窄的纵向薄壁组织分隔物隔开，进而通过多孔星状的薄壁组织的单个横向层以小间隔结合。该外层结构22因此既不是空心也不是实心的，而是具有很有序的结构的半空心，具有纵向延伸的纤维束的很明显的排列。

因此在这个复杂的形态学配置中，本发明说明书中参照“大致纵向排列”的植物叶柄纤维，并且旨在具体参照外层22。为此，应注意，组成植物的核21的花序材料的不同形态学配置和化学成分不期望用于本发明的纤维配料，因此优选地被避免用于本发明的纤维配料。

商业种植的香蕉树通常仅仅具有1到2年的寿命，因为香蕉树仅仅开花(并且生产香蕉)一次，随后叶子、叶柄和假茎开始死亡。假茎可以接着在诸如本发明的方法中使用。

一旦从香蕉树去除果实，则其假茎可被使用。理想地，每个假茎将被切到合适长度，并且将经过以上称为“圆整步骤”的预处理步骤。为了此目的，预处理能够以与以下描述的主处理步骤相同的相同方式进行，并且用相同方法和装置，并且因此该描述将转到对单个装置及其操作方法的描述。

下面转到图2a和图2b的讨论，这些图顺序示出装置28就假茎14而言的总体操作。就其操作而言，装置28包括纵向移动叶片38形式的纤维分离装置，该纤维分离装置被配置和限制以在单程中沿着其整个长度与假茎14的纵轴大致平行移动。这些图已经在上述国际专利公开WO 2006/029469(Papyrus Australia Limited)中采用，为了描述这种理想片去除装置和处理的目的，上述公开的全部内容在此通过引用并入。

图2a示出具有约150mm直径的假茎14，该直径为送入到工作台的圆整假茎的典型开始直径。图2b示出已经操作一段时间之后并且连续片60已经从其分离之后的假茎14，假茎14现在具有约75mm的缩小直径。图2a和图2b还示出传送带62，之上将承载假茎14，下方被支撑部件36支撑。上部支撑辊34也是明显的。

图3a和图3b例示了图2a、2b和2c的装置的修改，其中支撑部件36被鼻形辊形式的支撑辊36a代替，支撑辊36a包括沿着轴52以规则间隔布置的多个非常薄的切割盘50(或者非常薄的研磨轮)，间隔表示以上提到的预定纤维长度。在此形式中，并且从图3b的示意图中明显的，从传送带62上的假茎14去除的片因此能够被大体横向切割以形成纵向排列的纤维条带，并且预定纤维长度由切割盘50之间的间隔设定。

条带接着被以该形式传送到作为纤维配料以便随后用于造纸等，或者条带可以按照期望被随后处理以进一步将纵向排列的纤维分为更小的纤维包或者束，或者分为松散排列的单独的纤维。

切割盘50或者以类似于图2a、2b和2c的装置的线速度的表面速度旋转，或者在使用(非锋利)研磨轮的情况下以比该线速度高得多的速度旋转。

还应理解，切割盘50能够在对应的开槽基板(未示出)上和/或在对应的凹开槽辊(未示出)和/或橡胶/塑料辊(也未示出)上运行。当然，还应理解，切割盘50可以用能够以允许纤维的长度为预定的方式(并且由此“拨号”)实现相同形式的总体横向切割的任何合适类型的切割机制代替，诸如利用与片的运动方向成90度往复的适当排列的张力线和/或刀片的切割机制。在其它形式中，切割机制可以包括喷水器或者激光器以提供切割功能。

图4a和图4b例示了图2a、2b和2c的装置的进一步修改，其中支撑部件36被具有与上部辊34类似形式的支撑辊36b代替，传送带62被从其产生的片绕过以直接传递到包括顶粉碎轴56和底粉碎轴58的粉碎装置，每个粉碎轴具有沿着各个轴56b和58b以规则间隔布置的多个切割盘56a和58a。在此形式中，相邻的盘56a和58a之间的空间表示以上提到的预定纤维长度。

在此形式中，如从图4b的示意图明显的，从传送带62下方的假茎14去除的片再次能够被横向地切割以形成具有预定纤维长度的纵向排列的纤维条带。

可以想到例如从以上描述明显得到的方法和装置的操作将生产具有优选的窄的纤维长度分布并且具有约1.0mm到约12.0mm范围内的预定纤维长度的纤维配料，纤维长度取决于(在这些实施方式中)各个切割盘之间的空间。

考虑到这一点，参照图5，图5为根据本发明的纤维配料的预言样品中的纤维比例的分布曲线(在图中称为“香蕉纤维”)，其示出大于约95％的样品是在从3.1mm的预定(和目标)纤维长度的约两个标准差的范围内。实际上，可见从来自辐射松的比较纤维包括相对大量的处于更宽标准差范围中的纤维，并且包括相当量的具有低到0.2mm以及高到几乎7.0mm长度的纤维。

还要参照图6，图6为以以上描述的方式从香蕉假茎的外部区域生产的纤维配料的显微照片。显微照片示出：(A)被切割到5.0mm长度的未分解的纤维束和片的混合体；以及(B)非纤维性组织(薄壁组织)。显微照片中比例截面标记在1.0mm处，并且发现约95％的纤维在约10％的期望的5.0mm大小范围内。用于分析纤维长度的方法是经由Bauer McNett纤维筛分仪的显微术和筛分。

最终，应理解在本发明的纤维配料中，能够产生具有优选几何形状的纤维(或者纤维束)，其具有明显的优点。实际上，通过控制从假茎去除的片的厚度到约6.0mm，以及通过使用具有约6.0mm间隔的切割盘，用随后的纤维束分离技术将束分离为约6.0mm，能够形成具有6.0x6.0x6.0mm尺寸的大致立方体的纤维束(使用工程木材领域的通用术语，可以称为“碎片”)。

当这种“碎片”被压缩以形成板时，发现其趋向于填充模具的全部缝隙和边缘，因此减少了需要的胶水的量并且增加了结合强度，因为接触表面已经最大化。另外，几乎整个板提供均匀特征而不需要边缘修整和/或表面处理/砂光。

最后，应理解仅仅通过示例描述了该实施方式，并且还可以想到在本发明的精神和范围内的变型和修改。

Claims (31)

1.一种用于制造纸张和基于纸张的产品的纤维配料，所述纤维配料主要包括植物叶柄组织，其中，大致纵向排列的叶柄纤维已经被总体上横向地切割以形成具有使得至少95％的纤维具有大致相同的预定纤维长度的纤维长度分布的纤维。

2.根据权利要求1所述的纤维配料，其中，至少98％的纤维具有大致相同的预定纤维长度。

3.根据权利要求1或者权利要求2所述的纤维配料，其中，植物叶柄组织来自包括芭蕉属和象腿蕉属的芭蕉科中的香蕉树。

4.根据权利要求1到3中任意一项所述的纤维配料，其中，植物叶柄组织来自结出可食用果实的香蕉树的假茎，这些香蕉树例如属于小果野蕉、野芭蕉类、或者属于杂交大蕉和芭蕉。

5.根据权利要求1到4中任意一项所述的纤维配料，其中，所述预定长度在从约1.0mm到约12.0mm的范围内。

6.根据权利要求1到4中任意一项所述的纤维配料，其中，所述预定长度在从约1.0mm到约2.0mm的范围内。

7.根据权利要求1到4中任意一项所述的纤维配料，其中，所述预定长度在从约3.0mm到约4.0mm的范围内。

8.根据权利要求1到4中任意一项所述的纤维配料，其中，所述预定长度在从约4.0mm到约6.0mm的范围内。

9.根据权利要求1到4中任意一项所述的纤维配料，其中，所述预定长度在从约7.0mm到约12.0mm的范围内。

10.根据权利要求1到9中任意一项所述的纤维配料，其中，大致纵向排列的叶柄纤维通过随着假茎旋转利用纤维束之间的分离从假茎的外部部分去除纤维片的处理从芭蕉科中的香蕉树的植物叶柄组织获得。

11.根据权利要求10所述的纤维配料，其中，片去除处理允许以保持纤维束沿着假茎的大致整个长度由此沿着连续去除的片的完整性的方式的分离。

12.根据权利要求10或者权利要求11所述的纤维配料，其中，片去除处理包括以下步骤：将假茎送入工作台；支撑假茎以使其绕着纵轴在工作台内旋转；以及将旋转的假茎沿着大致其整个长度与纤维分离装置接触，使得在旋转期间通过纤维分离装置从假茎去除连续的纤维片。

13.根据权利要求1到12中任意一项所述的纤维配料，其中，大致纵向排列的叶柄纤维已经被用具有设置为特定切割宽度的低或高速切割器或者切割盘、或者具有切割刀片或者研磨轮的粉碎器阵列的形式的切割装置进行的切割处理切割。

14.根据权利要求13所述的纤维配料，其中，大致纵向排列的假茎纤维按与所述切割装置成85°到95°范围内的角度取向。

15.根据权利要求14所述的纤维配料，其中，大致纵向排列的假茎纤维按与所述切割装置成约90°的角度取向。

16.一种用于生产用于制造纸张和基于纸张的产品的纤维配料的装置，所述装置包括从植物去除大致纵向排列的植物叶柄纤维的装置，以及用于总体上横向地切割去除的纤维以形成具有使得至少95％的纤维具有大致相同的预定纤维长度的纤维长度分布的纤维配料的装置。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，植物叶柄组织来自包括芭蕉属和象腿蕉属的芭蕉科的香蕉树。

18.根据权利要求16或者权利要求17所述的装置，其中，所述预定长度在从约1.0mm到约12.0mm的范围内。

19.根据权利要求16到18中任意一项所述的装置，所述装置包括随着假茎旋转通过纤维束之间的分离从假茎的外部部分去除纤维片的片去除装置。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述装置包括用于向其中送入假茎的工作台，用于支撑假茎以便使其绕着其纵轴在工作台内旋转的支撑部件，以及用于沿着大致其整个长度接触旋转的假茎的纤维分离装置，使得在旋转期间通过所述纤维分离装置从假茎去除连续的纤维片。

21.根据权利要求16到20中任意一项所述的装置，所述装置包括切割装置，其中，所述大致纵向排列的叶柄纤维能够被切割，所述切割装置具有设置为特定切割宽度的低或高速切割器或者切割盘、或者具有切割刀片或者研磨轮的粉碎器阵列的形式。

22.一种生产用于制造纸张和基于纸张的产品的纤维配料的方法，所述方法包括从植物去除大致纵向排列的植物叶柄纤维，以及总体上横向地切割去除的纤维以形成具有使得至少95％的纤维具有大致相同的预定纤维长度的纤维长度分布的纤维配料。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，植物叶柄组织来自包括芭蕉属和象腿蕉属的芭蕉科的香蕉树。

24.根据权利要求22或者权利要求23所述的方法，其中，所述预定长度在从约1.0mm到约12.0mm的范围内。

25.根据权利要求22到24中任意一项所述的方法，该方法包括通过随着假茎旋转利用纤维束之间的分离从假茎的外部部分去除纤维片的处理获得大致纵向排列的叶柄纤维。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，片去除处理允许以保持纤维束沿着假茎的大致整个长度由此沿着连续去除的片的完整性的方式的分离。

27.根据权利要求25或者权利要求26所述的方法，其中，片去除处理包括以下步骤：将假茎送入工作台，支撑假茎以使其绕着纵轴在工作台内旋转，以及将旋转的假茎沿着大致其整个长度与纤维分离装置接触，使得在旋转期间通过纤维分离装置从假茎去除连续的纤维片。

28.根据权利要求22到27中任意一项所述的方法，其中，所述方法包括用具有设置为特定切割宽度的低或高速切割器或者切割盘、或者具有切割刀片或者研磨轮的粉碎器阵列的形式的切割装置总体上横向切割大致纵向排列的叶柄纤维。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，大致纵向排列的假茎纤维取向为使得所述切割装置按85°到95°范围内的角度切割它们。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，大致纵向排列的假茎纤维取向为使得所述切割装置按约90°的角度切割它们。

31.一种用根据权利要求1到15中任意一项所述的纤维配料制造的产品。

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