CN105637127A - 用于将韧皮部和木体从植物茎韧皮部中分离的设备和方法 - Google Patents

用于将韧皮部和木体从植物茎韧皮部中分离的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于将韧皮部和木体从韧皮植物茎(18)中分离的方法，其中，韧皮植物茎(18)在其内部由基本上柱形的木体(9)构成，并且该木体(9)在径向上由含有韧皮纤维的韧皮部(3c)包围并且经由分生组织(11)而与韧皮部(3c)连接，设定：借助拉力(FZ)通过分开分生组织(11)来将韧皮部(3c)与木体(9)或至少与木体(9)的组成部分分离。

Description

用于将韧皮部和木体从植物茎韧皮部中分离的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于将韧皮部和木体从一个或多个植物茎韧皮部(Bastpflanzenstaengel)中分离的方法，其中，植物茎韧皮部在其内部由基本上柱形的木体构成，并且该木体在径向上由含有韧皮纤维的韧皮部包围并且通过分生组织与韧皮部连接。此外，本发明涉及一种附属的设备、一种韧皮产品、一种韧皮纤维产品和一种韧皮植物产品。
背景技术
由现有技术已知韧皮纤维植物的不同的预加工方法。由韧皮植物诸如亚麻、大麻、洋麻、胡麻、胡麻或黄麻获得的韧皮纤维构成各种用途的原材料。这样的韧皮植物可以提供纺织原料、生产材料和半成品。在工业原料中分为纤维基的原料和亚麻屑基的原料。在这种情况下原料的使用或投入视特性而定，这些特性要么可以在纤维中要么可以在亚麻屑中找到。亚麻屑出自韧皮植物茎的含木质纤维的木髓和大多在粉碎茎髓(Staengelmark)时形成。接着在不同的众所周知的方法中将亚麻屑和纤维分离。
韧皮植物的加工链从在产地对它们的分离开始并且通过进一步的野外作业一直延续到对收获的韧皮植物的打捆或打包。在这个第一阶段中手动实施必要的作业在过去和现在都是通行的可选方案。
在运输和在必要时一次或多次中间仓储之后大多进行一次固定的预加工，通过使用机械和热液工艺的情况下实施该预加工。下面更加详细地探讨这些方法。
可以通过化学的、细菌的或酶促的工艺步骤来实施进一步的固定的预加工。在这种情况下，为了后续的使用进一步对纤维进行湿度处理并且将其与纤维韧皮部的其余组成部分分离。接着可以进行固定的精加工，该精加工可以包括对分离的韧皮纤维的冲洗、漂洗和干燥。
迄今韧皮纤维例如用于主要对于服装产品来说重要的线制造。韧皮纤维还用于纤维复合材料，其中可以替代通常的人造纤维。用于制造模压件的主要加工方法基于纤维网。韧皮纤维由此在更广阔的工业应用领域中得到越来越多的应用、诸如在车辆制造中和在建材工业中。
在迄今为止的用于韧皮纤维植物的分解方法中存在问题：所产生的纤维和亚麻屑的质量受到损害。所使用的方法由此显著限制了纤维和亚麻屑用于高档用途的使用范围。这样用于根据长度或干燥程度获得纤维的不同方法是众所周知的。
例如DE19918166A1涉及一种用于获得短纤维的设备，这些短纤维从经过干燥的、事先粉碎的韧皮纤维植物中获得。DE19518188A1同样局限在获得短纤维上。这样的短纤维例如不适合有效地制造精细的线。取而代之可以是用于诸如无纺布、成形件或类似物的产品的应用领域。此外，已经为众所周知的用于预加工韧皮纤维植物的机械方法受到如下限制，即，必须将材料干燥或者作为可选必须以其它方式在加工前对材料进行湿度处理。
使用由韧皮纤维制造的韧皮纤维产品另外受到机械预加工方式的限制。特别是广为流行的冲击式分解方法(Prallaufschlussverfahren)导致对韧皮纤维造成持久损害，所述韧皮纤维经常随着截短受到垂直于纤维走向的压力损害。这大多由滚子或辊的棱边或切割元件造成，它们导致韧皮纤维内含有的原纤维的植物细胞受损。在此不可挽回地丧失很多有益的特性诸如高的拉力承载能力。由DE19626557A1、EP1155172B1和WO2012/006118A2公知了这样的冲击方法。这些冲击式分解方法大多适合于将韧皮纤维植物的茎输送给机器并且同时实施如粉碎、纤化和将纤维从非纤维的组成部分中分离的工艺。
恰恰是前述冲击方法导致含木质纤维的组成部分的份额比较高。在接下来的工艺步骤中几乎不可能将所有的亚麻屑从料流中消除。现有技术的不同方法致力于这个问题的解决，其中，特别是DE10162361A1报道了可实现的在最好情况下的3％的含尘量和亚麻屑含量。在冲击方法中同样不利的是：油脂残渣以及杂质会进入料流。这个问题在上述文献中同样作为课题，同样在DE10007509A1中。
由Ciba-Rundschau刊登的GustavSchaefer著的文章“亚麻和大麻”-Basel，1944，第2262至2294页公知了所谓的亚麻剥离，其中描述了大麻茎的费力的、手动的剥皮。
发明内容
本发明的目的是获得高品质的、可以应用在很多应用领域内的植物纤维，在此消除前述缺点或者减少至少大部分缺点。
这个目的通过具有权利要求1的特征的用于将韧皮部和木体从韧皮植物茎中分离的方法得以实现。另外，这个目的通过具有权利要求14的特征的设备得以实现。同样地，具有权利要求21的特征的韧皮产品、具有权力要求28的特征的韧皮纤维产品和具有权利要求32的特征的韧皮植物产品实现了本发明的目的。
本发明基于以下认识：迄今使用的冲击方法如下地损害植物原料，即，不能再保障常常必要的纤维质量。
另外本发明基于如下的认识：将纤维韧皮部与木体(木髓)连接的生长层(形成层)可以有益地用于帮助分离过程。
根据本发明，用于将韧皮部和木体从韧皮植物茎中分离的方法也可以应用到大量的韧皮植物茎上。在这种方法中，一个韧皮植物茎或多个韧皮植物茎在内部由基本上柱形的木体构成。这个木体也称为木质部并且在必要时可以包围一个空腔，该空腔也称为木髓薄壁组织。木体在径向上由形成层包围，该形成层构成根据本发明的分生组织并且将木体与韧皮部连接。换句话说，形成层将韧皮部与木体分隔开。韧皮部具有不同的组成部分诸如韧皮纤维，这些韧皮纤维在韧皮部内合并成束。在必要时韧皮植物茎还具有外皮(表皮)，该外皮再次围绕纤维束或者韧皮部设置。外皮通常具有对外保护韧皮植物的功能。形成层构成植物的生长部分，该生长部分径向向内木质化而径向向外构成韧皮部内的纤维束或者韧皮纤维。
根据本发明，借助拉力顺着在韧皮部内延伸的韧皮纤维将韧皮部与木体或至少与木体的组成部分在分生组织的区域内分开，其中，分开机构置入到韧皮部与木体之间或者韧皮部与木体的断裂木体之间。决定性的是：拉力顺着在韧皮部内延伸的韧皮纤维延伸。这是有益的，因为韧皮纤维恰恰沿着这个方向特别具有抵抗能力并且能够保持高的负荷或者继续传递力而自身不受损伤。通过选择拉力的方向来确定力分配(Kraefteaufteilung)，该力分配一方面可以使木体运动并且另一方面使韧皮部连同韧皮纤维从木体脱离。在这种情况下，分生组织作为最弱层承受负荷，使得这个分生组织裂开或部分地分裂，其中，分生组织的残留部分可能粘附地保持在木体上和韧皮部上。现在可以如下地选择拉力方向，即，通过角度选择来调节优选的力的分解并且有益地替代一个或多个输送机构。重要的还有：在这种方法中不出现垂直于韧皮纤维的、可能损伤韧皮纤维细胞的压力或冲击力。有益地由此无冲击地获得含有高品质的纤维的、具有可再生产的质量特性的韧皮部。另外，在此可以提供形式为未毁坏的木体的茎髓。
本方法有益地适合于刚收获的、经过干燥的、经过浸泡的或再润湿的韧皮植物茎。特别地，用于本方法的韧皮植物茎可以是经过干燥的或再润湿的韧皮植物茎，这些韧皮植物茎迄今为止几乎不能被或完全不能被加工。在本发明的认识中，为了克服韧皮部在韧皮植物茎上的不同强度的结合，只须确定拉力的强度。可以借助不同特性参数来描述各个韧皮植物茎的机械特性诸如木体的弯曲断裂强度、在韧皮部与木体之间的粘附强度和剥离强度、韧皮部的抗拉强度、木体和韧皮部的抗裂强度以及它们的弹性模数。可以将所谓的特性值概括为一个机械的分离阻抗指数(Isolationswiderstandsindex)(MIWI)，利用该分离阻抗指数可以提出关于根据本发明的方法的可行性报告。
通过本发明才完全可能进行干式加工，就是说，现在能够将韧皮部从经过干燥的或经过存放的植物茎上分离。迄今为止必须对刚收获的韧皮植物进行分离，由此始终伴随有显著的费用，尤其是必须在现场(在田里)在最短的时间内对所有产生的韧皮植物束进行加工。然而由于现在可以进行干式加工，所以机械费用小得多，这是因为在时间上可以更好地为机器装载经过干燥的植物茎并且由此也需要更少的机器。
为了确保在根据本发明的方法中直接在实现折弯－断裂之后将在折弯－断裂中产生的茎部分中的至少一个茎部分上的韧皮部从木体上独立地/过程启动地剥掉，因此需要木体在植物茎的这个区域中具有如下的抗弯刚度，以便根据在韧皮部与木体之间的相应粘附强度来保障在一个展开如下大面积的长度上将韧皮部从木体上剥掉，所述面积为了实施另外的剥离过程而能够接着将分开机构置入在韧皮部与木体之间的区域中。在此，木体的抗弯刚度产生自断裂负荷和可以通过韧皮植物茎的有关区段中的木体的形状以及横截面确定的阻力矩的商(Quotient)。
此外，借助这种方法在应用MIWI特性值和在考虑到另外的框架条件的情况下既能够确定必要的断裂负荷也能够确定需要的拉力，该拉力实现将韧皮部从木体上分离，其中将分生组织分开。
有益地将拉力如下地传递到韧皮部上，即，将韧皮部相对空心体的运动方向或纵轴线或者相对属于空心体的组成部分的纵轴线撑开一个夹角，韧皮部从其上分离。可以考虑的是：在根据本发明的方法期间将木体进一步粉碎，其中，在粉碎之后才根据本发明将韧皮部分离。原则上应该避免对木体的多重分开，因为否则会出现已经在现有技术中已知的类似的问题。然而可能的是：纵向分裂的茎部分有助于本发明的应用，因此同样可以利用根据本发明的方法来处理茎部分。
例如尽可能垂直于木体的纵轴线地或垂直于属于木体的组成部分的纵轴线地选择相对木体的运动方向或相对木体的纵轴线的夹角，使得拉力的主要部分可以用于将韧皮部从木体上分离。所述夹角选择得越小，导入茎部分或其组成部分内的拉力分量就越高，因而该拉力分量可以用于运动。
在本方法的一种有益的实施方式中，该方法可以包含以下步骤：
a.借助将韧皮植物茎顺着该韧皮植物茎的纵轴线分开来制备第一和第二茎部分，其中，第一茎部分具有切开的第一木体，而第二茎部分具有切开的第二木体；和
b.将至少第一茎部分弯曲，其中，该第一茎部分的韧皮部设置在挤压的位置上并且长时间地提高弯曲力，直到切开的第一木体在茎部分的与挤压位置相对的拉伸位置上从韧皮部上离开、如下地向外裂开为止，即，由切开的第一木体构成第一断裂木体和第二断裂木体；和
c.将韧皮部与第一断裂木体分离。
本方法的这种实施方式可以简称为折弯－断裂分离(Knick-Bruch-Isolierung)。不仅木体的纵轴线、而且该木体的组成部分的纵轴线都与该木体的基本上柱形的形状相关，该木体具有一个纵轴线，该纵轴线还与植物生长的方向一致。
茎分开的概念涉及将其沿纵向分成至少两个组成部分并且由此与分生组织的分开不同。第一茎部分与第二茎部分可以是对半分的茎部分，这些茎部分通过顺着纵轴线的分开而产生。然而如果在一个平面内实施茎分开，木体的中心纵轴线不是设置在该平面内、而是与所述平面平行地延伸，那么这一点不是强制性必要的。无论如何在茎分开时必须将茎部分的木体截断，同时还将所有另外存在的层切开、诸如分生组织和韧皮部。
既可以对第一、也可以对第二或两个茎部分实施弯曲。由于第一茎部分在弯曲点上的径向膨胀，所以产生一个挤压位置和一个与该挤压位置相对的拉伸位置。第一茎部分现在如下地定向，即，韧皮部设置在挤压位置上，而露出的木体设置在该茎部分的拉伸位置上。长时间地实施弯曲或者长时间地提高弯曲力，直到第一茎部分的切开的第一木体如下地向外裂开，即，由切开的第一木体构成第一断裂木体和第二断裂木体为止。对方法重要的是：韧皮部在弯曲时和在断裂时保持完好无损，这是因为挤压位置上的负荷同样主要由切开的第一木体吸收。而切开的第一木体裂开，其中，这个断裂可以是完全断裂或仅仅是部分断裂。在完全断裂的情况中，断裂木体完全相互分离，而在部分断裂的情况中，木体的一些部分依然构成在第一断裂木体与第二断裂木体之间的连接。决定性的是：韧皮部在此充分露出并且由此可以与第一断裂木体和理想地还与第二断裂木体分离。在这里有益的是：在一定程度上在一个作业步骤中实施分离和弯曲，并且弯曲机构也可以用于分离韧皮部。
第一茎部分的和在必要时第二茎部分的弯曲有益地是三点弯曲或四点弯曲。相应的弯曲取决于为了相应的弯曲和后续的断裂需要多少弯曲点。
有益地，第一茎部分的切开的第一木体接触至少两个外侧弯曲点，而第一茎部分的韧皮部接触至少一个内侧的弯曲点、特别是两个内侧的弯曲点。不仅在三点弯曲的情况中、而且在四点弯曲的情况中进行相对运动，其中一个外侧的或一个内侧的弯曲点相对至少一个另外的可以是内侧的或外侧的弯曲点运动就足够了。“相对”就此而论意味着：弯曲点的位置和运动彼此相对来说是重要的，然而对于一个分离设备或者一个分离机器来拉说并不重要。因此也可以考虑：一个弯曲点、多个弯曲点的一个选择或者所有的弯曲点相对所述设备运动。
内侧的和外侧的弯曲点中的至少一个可以由一个销钉、一个杆或类似物构成。这样例如也可以考虑：为了在与切开的第一和/或第二木体接触中起到弯曲点的作用，设备组成部分的仅仅一个棱边就足够了。需要指出的是：弯曲点在实际中一定通过支承面得以实现，其中，面的大小取决于弯曲力，就是说，需弯曲的切开的木体压到销钉上、杆或类似物上的强度。
在一种有益的实施方式中，至少一个内侧的弯曲点或至少一个外侧的弯曲点实施相对另一内侧的或外侧的弯曲点的相对运动。通过这种方式可能的是：利用所述一个外侧的或所述一个内侧的弯曲点的唯一的运动造成木体的根据本发明的断裂，其中，相应唯一内侧的或唯一外侧的弯曲点也成为一个断裂点。这意味着：断裂区域定在这个唯一内侧的或唯一外侧的、可运动的弯曲点的附近。相应有益的是：至少一个内侧的弯曲点或至少一个外侧的弯曲点可以实施相对另一内侧的或外侧的弯曲点的相对运动。
为了使第一茎部分弯曲，断裂点有益地可以运动。通过这种方式可以将韧皮部连同断裂木体一起进一步输送并且这个过程可以理想地与断裂木体从韧皮部中的分离组合起来。
代替将断裂点连同韧皮部一起移向分开机构，为了将韧皮部从第一断裂木体上分离，作为替换方案，分开机构可以从断裂区域出发在韧皮部与第一断裂木体之间顺着第一断裂木体运动。通过这种方式如下地简化了将韧皮部从断裂木体中剥下，即，分开机构为了给牵拉件减负荷而可以沿着纵方向将分生组织分开。通过这种方式可以将韧皮部整洁地从切开的第一木体上分离。例如拉力可以通过韧皮部在断裂点上的运动得到传递，因而相对分开机构的相对运动的作用在于整洁的分离，通过该分开机构在裂开的分生组织上的物理存在将韧皮部剥掉。由此分开机构也可以是固定不动的元件。
作为折弯－断裂分离的替换方案，在使用拉力之前可以将韧皮植物茎在第一端部上沿着纵轴线的方向如下地切开，即，该韧皮植物茎在末端侧分成至少两个空心柱段(Hohlzylindersegment)。这个过程也可以称为末端侧劈开，其中，通过例如刀刃或者另外的切割元件的进入将木体挤压分离，使得木体在末端侧的区域内断裂。接着可以借助附加的元件将位移力导入到分生组织中，使得韧皮部沿着径向方向离开木体的纵轴线，如果这在末端侧的区段上还没有实现的话。从现在起可以利用一个牵引元件诸如滚子对或辊对将韧皮部的这样分离的端部夹住并且将韧皮部从剩余的韧皮植物茎的木体中剥下。为了劈开末端侧，也可考虑多个切割过程或者作为替换方案可考虑多个切割元件、例如具有多个刀刃或旋转的圆犁刀，这些切割元件能够同时在端侧和/或侧面推入韧皮植物茎中。有益地通过使用拉力将韧皮部的一部分从空心柱段之一上开始从木体上分离，其中，所产生的木头柱段的数量取决于分开过程的数量或者切割元件的数量。
在韧皮植物茎的情况中在不同的阶段需要调整拉力以及其它参数，诸如在刚收获的、经过干燥的、经过浸泡的或再润湿的韧皮植物茎的情况中。无论如何需要确定能够执行根据本发明的方法的相应的拉力。
在一种有益的实施方式中，使用根据本发明的方法的、用于将韧皮部和木体从韧皮植物茎中分离的设备是固定式机器或者移动式机器。这样的机器能够根据本发明加工单独的或大量的、形式为束或捆的韧皮植物茎。在此使用附加的部件，这些部件例如实现收获、输送、对韧皮植物茎的整理和湿度处理。
在用于将韧皮部和木体从韧皮植物茎中分离的设备的一种有益的实施方式中，该设备具有如下部件：
a.用于将木体顺着韧皮植物茎的纵轴线截断的用于分开(分开机构)和制造第一和第二茎部分的机构，使得第一茎部分具有切开的第一木体而第二茎部分具有切开的第二木体，
b.用于将至少第一茎部分弯曲的机构(弯曲机构)，在该机构中，第一茎部分的韧皮部设置在挤压位置上，并且利用该机构长时间地提高弯曲力，直到切开的第一木体在茎部分的与挤压位置相对的拉伸位置上从韧皮部上离开、如下地向外裂开为止，因而由切开的第一木体构成第一断裂木体和第二断裂木体，
c.用于将韧皮部与第一和/或第二断裂木体分离的机构(分开机构)。
第一分开机构有益地是植物茎输送元件、特别是辊对或滚子对，而第二分开机构是用于将韧皮植物茎顺着该韧皮植物茎的纵轴线割开的植物茎切削刃。如果涉及到将韧皮植物茎尽可能在中心处割开或者致力于多次分开，那么切削刃关于植物茎输送元件的定位是决定性的。
第一弯曲机构有益地设置为用于在切开的第一木体断裂之后通过作用到韧皮部上使两个通过断裂产生的木体断裂件运动。由此可能的是：利用第一弯曲机构的运动既能够实现切开的第一木体的断裂也能够实现分离，该分离同样可以通过第一弯曲机构以相对茎轴线的确定的夹角的相对运动得以实现。
设备有益地设置为用于同时加工大量的韧皮植物茎或茎部分。这可以涉及不同的作业步骤诸如弯曲、断裂和将韧皮部从木体上或从切开的木体上分离。
在一种有益的实施方式中，所述设备设置为用于在弯曲过程之前将大量的茎部分如下彼此平行地对准，即，它们的切面向相同的方向定向，并且第一弯曲机构设置为用于使这些大量的茎部分同时弯曲并且由此有针对性地折断。例如第一分开机构是滚子对或辊对。虽然滚子对或辊对原本是输送设备，然而其输送作用致力于将韧皮部从木体上分离，这使滚子或辊对成为分开机构。也可以将销钉、杆或棱边用作分开机构，它们可以被置于韧皮部与木体或切开的木体之间。
借助根据本发明的方法可以由韧皮部(以及由此获得的韧皮纤维和它们的特殊成分)和木体制造产品。下文中将这些产品称为韧皮产品和韧皮纤维产品。
通过根据本发明的方法分离的初始原料韧皮部在其细胞材料(Zellmaterial)中几乎没有受到损害并且还具有很大的长度。因此不仅韧皮纤维而且韧皮部本身基本上适合于所有的应用，典型地还将塑料纤维用于所述应用。通过相应的裁短方法，韧皮部可以以同样的方式如迄今为止的短纤维那样得到应用。在此，根据本发明的韧皮部具有好得多的材料特性并且生产出高价值的韧皮纤维产品诸如特别是出自天然有限制或通过相应的工艺无限制批量生产的韧皮部的、面状的或线状的纺织形成物。
根据本发明获得的韧皮部或获得的韧皮纤维具有的木材份额有益地少于1％并且因此是基本上无亚麻屑的(schaebenfrei)。因此不管是韧皮纤维产品还是韧皮产品都是无亚麻屑的。
在一种有益的实施方式中，多个韧皮条(Bastrindenstreifen)相互设置在一个织物中。这个织物例如可以构造成垫和构成特别抗拉的材料，该材料特别是在汽车制造中可以用于增强面状构件。
织物的韧皮条有益地相互交织或缝合。在交织的情况中，织物在融合在母体内或者注入的情况中的可操作性有益得多。此外，织物对相互设置的韧皮部的位移更加不敏感。可以将两层或更多层韧皮部相互缝合，其中同样产生由结构决定的稳定性。这种马里莫技术已经用作纺织工艺的制造方法。
另外，织物可以构造有单向设置的韧皮部或多向设置的韧皮部。两者均对均匀性和稳定性具有影响。另外，织物可以构造成三维的或二维的。织物恰恰与母体结合已经可以构成需制造的构件、例如车门的最终形状并且借助所述母体固定。
在一种有益的实施方式中，织物作为加强材料埋入母体内。母体理解为固定收纳韧皮部或韧皮纤维的硬化的材料，该材料通过粘附力或结合力将韧皮部或韧皮纤维结合。母体典型地被浇注并且将韧皮部或韧皮纤维固定在它们相对彼此的位置中。纤维－塑料复合材料通过使用纤维材料通常具有依方向而定的弹性特性。利用母体构成一种可以作为半成品被进一步加工的复合材料。此外，韧皮部或韧皮纤维可以经受预处理，该预处理有助于更好地连接到母体上。预处理可以部分地或完全地由对韧皮条的清理构成。
母体有益地是塑料母体、树脂母体、植物油基母体或石化原料基母体。植物油基的热固塑料构成一种有利的母体，该母体虽然需要连接到韧皮部上，但是它是源于生物的并且同时是结实的。作为替换方案，也可以使用得到证明的热塑性塑料或树脂作为母体。
为了制造天然母体，有益地使用天然母体材料(也称为粘合剂)，诸如果胶或木质素，因而韧皮产品完全或大部分是源于生物的。恰恰在这样的天然母体的情况中，为了确保韧皮条完美地连接到天然母体上，作为预处理值得对韧皮条进行清理。韧皮基的复合材料超过众所周知的人造纤维基的复合材料的强度多倍。韧皮基的复合材料仅仅是韧皮产品的一个实例。
分生组织的残余部分依然有益地粘附在韧皮纤维上。这形成一个制造优势。在个别情况中和根据使用情况，分生组织依然部分地粘附在韧皮部上是完全可以承受的。借助在分离之后干燥的分生组织可辨别出涉及的是利用本发明方法分离的韧皮部。
在一些情况中，在分离之后进一步对韧皮部进行处理和特别是进行机械的、化学的、生物的或热液的分解。韧皮纤维产品可以有益地是韧皮纤维复合材料、韧皮纤维织物或韧皮纤维线。在韧皮纤维线的情况中，为了制造韧皮纤维线，在韧皮部分离之后需要不同的工艺步骤。
另一种很有价值的产品是韧皮植物产品，该韧皮植物产品借助根据本发明的方法获得并且由木体制成。韧皮植物的木体由一种极其稳定和轻质的木质化组织构成，可以类似于西印度轻木那样加工和使用所述木体。
附图说明
可以从附图说明和/或从属权利要求中获得本发明的其它有益的构造和优选的改进构造。
下面借助附图中示出的实施例进一步说明和阐述本发明。
附图中：
图1a为韧皮植物茎的横截面；
图1b为韧皮植物茎割开的视图；
图2为折弯－断裂分离的第一作业步骤；
图3为折弯－断裂分离的用于使茎部分弯曲和断裂的第二作业步骤；
图4为用于导入分离的第三作业步骤；
图5为折弯－断裂分离的第四作业步骤；
图6为折弯－断裂分离的第五作业步骤的开始；
图7为关于图6的第五作业步骤的图示；
图8为本方法的第二实施例的第一作业步骤：折弯－断裂的开始；
图9为第二实施例的第二作业步骤；
图10为第二实施例的第三作业步骤；
图11为第二实施例的第四作业步骤：用于从折弯－断裂到分离的过渡；
图12为第二实施例的第五作业步骤；
图13为本方法的第三实施例的末端侧的茎分开的三维视图；
图14为根据关于图13的第三实施例的对韧皮部的分离。
具体实施方式
图1a示出的是韧皮植物茎的横截面，其中，切面Z基本上穿过木体9的中心延伸。木体9经由分生组织11而与韧皮部3c连接。也可以说：木体9根据排列(Anordnung)通过分生组织11与韧皮部3c分离。韧皮植物茎18在外侧受到围绕韧皮部3c设置的外皮12的保护。
图1b示出的是韧皮植物茎18，该韧皮植物茎为了在植物茎切削刃19上基本上在中心被分成两个茎部分3而由辊对20顺着纵轴线L输送。从中心分裂不是强制性的，但是根据处理方法是有利的，因为能够以相同的方式处理两个茎部分3。
在下面的图2至14中不涉及外皮12。取而代之简化地仅仅论及韧皮部3c。
图2示出的是图1b示出的茎部分3之一，该茎部分借助上部输送装置1和下部输送装置2被输送，这些输送装置分别以保持力F1或以保持力F2将茎部分3固定在它们之间并且同时使该茎部分顺着其纵轴线运动，因而茎部分3可以设置在弯曲点A与K之间。在此，A表示内侧的弯曲点而K表示外侧的弯曲点。
图3示出的是茎部分3的弯曲和断裂，其中，为了在弯曲和断裂点A处产生开放的断裂区域4，将可运动的外侧的弯曲点K垂直于纵轴线L引导。在断裂完成后，外侧的弯曲点K运动到位置K′。在这种情况下涉及三点弯曲或者三点断裂，其中，上部输送装置1起外侧的弯曲点M的作用。外侧的弯曲点K由此相对弯曲点A、M完成了相对运动，其中，A和M可以是静态弯曲点。作为替换方案可考虑的是：两个或所有三个弯曲点A、K、M运动。
其内含有韧皮纤维的完好无损的韧皮部3c贴靠在断裂点A上。下面的图4、5、6和7示出两个茎部分3a、3b与完好无损的韧皮部3c的分离。
图4和5：现在通过如下方式保障第一断裂木体3a的分离，即，从前固定的弯曲点A借助力FS沿着第二断裂木体的纵方向被输送并且同时基本上与第一断裂木体垂直地运动。由此在断裂区域4内，韧皮部3c在端部14a处如此程度地分离，使得分开机构J可以置入韧皮部3c与第一断裂木体之间。从现在起，分开机构J和弯曲点A、K能够基本上垂直于第二断裂木体的纵方向运动，因而开始对韧皮部3c进行剥皮并且将第一断裂木体3a移离断裂点4。这可以继续直到第一断裂木体3a从韧皮部3c上完全分离为止。
图6和7示出的是接下来的通过如下方式将韧皮部3c从第二断裂木体3b的分离，即，滚子对5、6用于通过滚子5和6的相反的旋转使纤维韧皮部3c垂直于第二断裂木体的纵方向运动。通过这种方式，与输送装置1、2结合地推动第二断裂木体3b沿其纵方向L的运动，从而同时实现分离。
图7示出的是韧皮部3c从第二断裂木体3b上分离的进展阶段。
图8至12示出的是根据本发明的折弯－断裂分离的三点弯曲形式的第二实施例。内侧的弯曲点K相对外侧的弯曲点A和B运动。在此，内侧的弯曲点K贴靠在韧皮部3c上，而外侧的弯曲点A、B贴靠在切开的木体的切面上。外侧的弯曲点A和B不运动，其中，内侧的弯曲点K在各弯曲点A、B之间经过。
在弯曲点K的新的位置K′中，在使用弯曲力FK的情况下茎部分3断裂成断裂木体3a、3b。然后通过弯曲和断裂点K的运动将韧皮部3c和两个断裂木体3a、3b一起向前推进，其中，通过保持点S、T与弯曲点A、B组合实现对两个断裂木体3a、3b的引导。
在新的位置K”’中如此程度地继续运动，使得韧皮部3c定位在分开机构J、E之间，并且同时分开机构J、E置入韧皮部3c以及第一和第二断裂木体3a、3b之间。以这种方式通过简单地继续弯曲和断裂运动，直接实现韧皮部3c的分离。
图12示出的是进展阶段中的分离运动。断裂和弯曲点K””在此如此程度地移动，使得韧皮部3c几乎有一半与断裂木体3a、3b分离。为了完全分离继续进行弯曲和断裂点K的运动。
在所示出的弯曲点A、B和分开机构E、J和保持点S、T中例如可以通过长杆实现用于实施图2至12中的折弯－断裂分离的配置，借此每次实施弯曲或者实施断裂都能够大量地弯曲和折断多个茎部分3。为此只需大量地制造和彼此平行地设置茎部分3，其中，切面或分裂面必须面向相同侧。
图13示出的是根据本发明的方法的替换的实施方式，在该方法中韧皮植物茎18沿着纵方向运动并且例如由一个具有刀刃21、22的切割元件23在点24中切开并且由此劈开。在这个过程中将木体9以及还有韧皮部3c在末端侧剖开为四个部分。
图14示出的是韧皮部3c从一个未分开的韧皮植物茎18上的剥离，在该剥离中使用滚子对27、28。在这种情况下，完全自动地通过夹住和剥下韧皮部3c使得木体9沿着方向RB运动，还将经过剥皮的木体9沿着该方向抛出。
总而言之，本发明涉及用于将韧皮部3c和木体9从一个韧皮植物茎18中或者从大量的韧皮植物茎18中分离的一种能效高的方法和一种设备，以及分离的韧皮部3c和木体9。这些以及由此产生的产品比根据现有技术由韧皮纤维或亚麻屑产生的这样的产品具有更高的质量。为此提出：借助拉力FZ顺着在韧皮部3c中延伸的韧皮纤维将韧皮部3c从木体9上或至少从木体9的一个组成部分3a、3b上顺着分生组织11分离。通过这种方式不但在分离时而且也在使用原料韧皮部3c和木体9时产生协同作用。除了这样的韧皮产品之外附属的韧皮纤维产品也相应地具有有利的特征。
附图标记列表
A弯曲点
B弯曲点
D1旋转方向
D2相反的旋转方向
E分开机构
F1保持力
F2保持力
FB弯曲力
FK弯曲力
FS沿着纵方向的力
FZ拉力
J分开机构
K断裂点、弯曲点
L纵轴线
M弯曲点
RB运动方向
S保持点
T保持点
Z切面
1输送带，上部
2输送带，下部
3茎部分
3a第一断裂木体
3b第二断裂木体
3c韧皮部
4断裂区域
5滚子
6滚子
9木体
11分生组织
12外皮
13a端部
13b端部
14a端部
14b端部
18韧皮植物茎
18a第一端部
18b第二端部
19茎切削刃
20辊对
21，22刀刃
23切割点
24点
27滚子对
28滚子对

Claims (32)

1.用于将韧皮部(3c)和木体(9)从韧皮植物茎(18)中分离的方法，其中，韧皮植物茎(18)在其内部由基本上柱形的木体(9)构成，并且该木体(9)在径向上由含有韧皮纤维的韧皮部(3c)包围并且经由分生组织(11)而与韧皮部(3c)连接，其特征在于：借助拉力(FZ)通过分开分生组织(11)来将韧皮部(3c)与木体(9)或至少与木体(9)的组成部分分离，其中，分开机构(E、J)置入韧皮部(3c)与木体(9)之间或者置入韧皮部(3c)与木体(9)的断裂木体(3a、3b)之间。
2.如权利要求1所述的方法，其中，将拉力(FZ)施加到韧皮部(3c)上，使得韧皮部(3c)相对木体(9)的运动方向(RB)或纵轴线(L)或者相对属于木体(9)的组成部分的纵轴线构成夹角，将韧皮部(3c)从所述木体上分离。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，韧皮植物茎(18)是经过干燥的或再润湿的韧皮植物茎(18)。
4.如权利要求2或3所述的方法，其包括步骤：
a.借助将韧皮植物茎(18)顺着纵轴线(L)茎分开来制备第一和第二茎部分(3)，其中第一茎部分(3)具有切开的第一木体而第二茎部分具有切开的第二木体；和
b.将至少所述第一茎部分(3)弯曲，其中该第一茎部分(3)设置成在韧皮部侧上进行挤压并且长时间地提高弯曲力(FB)，直到切开的木体在第一茎部分(3)的与挤压位置相对的拉伸位置上从韧皮部(3c)上离开、如下地向外裂开为止，即，由所述切开的第一木体构成第一断裂木体(3a)和第二断裂木体(3b)；和
c.将韧皮部(3c)与所述第一断裂木体(3a)分离。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一茎部分(3)的弯曲是三点弯曲或四点弯曲。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第一茎部分(3)的切开的木体接触至少两个外侧的弯曲点(M、K)，而所述第一茎部分(3)的韧皮部(3c)接触至少一个内侧的弯曲点(A)、特别是两个内侧的弯曲点。
7.如权利要求6所述的方法，其中，内侧和外侧弯曲点(A、M、K)中的至少一个是销钉、杆、棱边或类似物。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中，至少一个内侧的弯曲点或至少一个外侧的弯曲点(K)实施相对另一内侧的或外侧的弯曲点(A、M)的相对运动。
9.如权利要求6至8所述的方法，其中，至少一个内侧的弯曲点(A)是断裂点(A)。
10.如权利要求9所述的方法，其中，断裂点(A)为了使第一茎部分(3)弯曲而能够运动。
11.如权利要求4至10之任一项所述的方法，其中，分开机构(J)由断裂区域(4)出发在韧皮部(3c)与所述第一断裂木体(3a)之间运动，使得韧皮部(3c)能够与第一断裂木体(3a)分离，其中，还未分离的茎部分在其运动方面受到限制。
12.如权利要求1至3之任一项所述的方法，其中，在使用拉力(FZ)之前将韧皮植物茎(18)在第一端部(18a)上沿着纵轴线(L)的方向切开，使得该韧皮植物茎(18)在末端侧分成至少两个空心柱段。
13.如权利要求12所述的方法，其中，将韧皮部(3c)的一部分从空心柱段的一个端部开始通过使用拉力(FZ)而与木体(9)分离。
14.用于将韧皮部(3c)和木体(9)从韧皮植物茎(18)中分离的设备、特别是机器，其中，韧皮植物茎(18)在其内部由基本上柱形的木体(9)构成，该木体(9)在径向上由含有韧皮纤维的韧皮部(3c)包围并且经由分生组织(11)与韧皮部(3c)连接，并且所述设备具有分开机构(E、J)，其特征在于：为了借助拉力(FZ)通过分开分生组织(11)而将韧皮部(3c)与木体(9)或至少与木体(9)的组成部分分离，所述设备具有牵拉件(5、6)，其中，分开机构(E、J)被置入韧皮部(3c)与木体(9)之间或者被置入韧皮部(3c)与木体(9)的断裂木体(3a、3b)之间。
15.如权利要求14所述的设备，其中，该设备具有
a.用于借助将韧皮植物茎(18)顺着该韧皮植物茎(18)的纵轴线(L)茎分开来制备第一和第二茎部分(3)的剖开机构(19、20)，其中，第一茎部分(3)具有切开的第一木体而第二茎部分具有切开的第二木体；
b.用于将至少所述第一茎部分(3)弯曲的弯曲机构(A、B、K、M)，其中，韧皮部(3c)设置在所述第一茎部分(3)的挤压侧并且能够如下地改变弯曲力(FB)，使得切开的第一木体在茎部分(3)的与挤压位置相对的拉伸位置上从韧皮部(3c)上离开、向外裂开；和
c.用于将韧皮部(3c)与第一和/或第二断裂木体(3a、3b)分离的牵拉件(5、6)。
16.如权利要求15所述的设备，其中，第一剖开机构(20)是植物茎输送元件(20)、特别是辊对(20)或滚子对，而第二剖开机构是用于将韧皮植物茎(18)顺着该韧皮植物茎(18)的纵轴线茎分开的植物茎切削刃(19)。
17.如权利要求15或16所述的设备，其中，至少第一弯曲机构(A)设置为用于在所述切开的第一木体(3)断裂之后通过作用到韧皮部(3c)上来使两个通过断裂产生的木体断裂件(3a、3b)相对分开机构(E、J)进行相对运动。
18.如权利要求14至17所述的设备，其中，同时加工多个韧皮植物茎(18)或茎部分(3)。
19.如权利要求18所述的设备，其中，该设备设置为用于在弯曲过程之前将多个茎部分(3)如下彼此平行地对准，即，它们的切面指向相同的方向，并且所述第一弯曲机构(A)设置为用于使这些茎部分(3)同时弯曲、特别是折断。
20.如权利要求14至19所述的设备，其中，第一牵拉件(27)是滚子对(27)或辊对。
21.韧皮产品、特别是复合材料，其具有韧皮部(3c)，其中，韧皮部(3c)按照如权利要求1至13所述的方法或者借助如权利要求14至19所述的设备制备而成。
22.如权利要求21所述的韧皮产品，其中，分生组织(11)的剩余部分粘附在韧皮部(3c)上。
23.如权利要求22所述的韧皮产品，其中，其韧皮部(3c)具有的木材份额少于百分之一、特别是无亚麻屑的。
24.如权利要求21至23之任一项所述的韧皮产品，其中，在织物中相对彼此设置有多个韧皮条。
25.如权利要求24所述的韧皮产品，其中，织物的韧皮条相互交织或缝合在一起。
26.如权利要求24或25之任一项所述的韧皮产品，其中，所述织物作为加强材料埋入母体内。
27.如权利要求26所述的韧皮产品，其中，所述基体是塑料母体、树脂母体、植物油基母体或石化原料基母体。
28.韧皮纤维产品、特别是复合材料，其具有从韧皮部(3c)中获得的韧皮纤维，其中，韧皮部(3c)按照权利要求1至12所述的方法或者借助权利要求13至19所述的设备制备而成。
29.如权利要求28所述的韧皮纤维产品，其韧皮纤维具有的木材份额少于百分之一、特别是无亚麻屑的。
30.如权利要求28或29所述的韧皮纤维产品，其中，该韧皮纤维产品是韧皮纤维复合材料、韧皮纤维织物或韧皮纤维线。
31.如权利要求30所述的韧皮纤维产品，其中，韧皮纤维复合材料由通过母体、特别是塑料母体或树脂母体结合的韧皮部(3c)构成。
32.韧皮植物产品，其由按照权利要求4所述的方法制成的断裂木体(3a、3b)制造而成和/或由按照如权利要求13所述的方法制成的基本上柱形的木体(9)制造而成。
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