IT202100005822A1

IT202100005822A1 - PROCESS AND PLANT FOR THE EXTRACTION OF CELLULOSIC FIBERS FROM LIBERIAN PLANTS

Info

Publication number: IT202100005822A1
Application number: IT102021000005822A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Chidichimo; Daniela Berardi; Giovanni Gullo; Filpo Giovanni De; Antonio Tursi; Maria Rita Basile; Ilaria Lania; Rose Renata De; Vincenzo Gallo; Aldo Perrotta
Original assignee: Ilaria Lania; Vincenzo Gallo; Aldo Perrotta; Giuseppe Chidichimo; Giovanni Gullo; Daniela Berardi; Defilpo Giovanni; Rose Renata De; Antonio Tursi; Maria Rita Basile
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-03-10

Description

Processo ed Impianto per la Estrazione di Fibre Cellulosiche da Piante Liberiane Process and Plant for the Extraction of Cellulosic Fibers from Liberian Plants

In precedenti domande di brevetto, come ad esempio CS2014A000021, depositata il 26/06/2014, e CS000128798, depositata 10/11/2017, sono stati presentati processi ed impianti di estrazione di fibre vegetali, applicabili anche alla pianta della ginestra nelle sue varie sottospecie, nei quali vengono abbinati uno stadio di macerazione chimica dei vegetali e un conseguente stadio di sfibratura delle piante macerate per mezzo di varie tecniche basate su spazzole o nastri dentati. Questi processi ed impianti sono stati pensati e messi a punto per situazioni nelle quali il processo di macerazione abbia tempi comparabili rispetto a quelli di sfibratura. In questi brevetti le piante escono dal processo di macerazione e passano alla sfibratura senza cambiare linea di lavorazione. Ad esempio escono attaccate a sistemi di pinze che le trasportano alle spazzole sfibranti o in modo seriale oppure per linee parallele. Questi sistemi presentano apparentemente il vantaggio, rispetto a quelli nei quali i tempi di macerazione dei vegetali sono molto pi? lunghi rispetto a quelli della loro sfibratura, in quanto evitano il preventivo accumulo di materiale macerato che causa problemi impiantistici e di salute (esalazioni e cattivi odori). Essi tuttavia sono costretti a ricorrere a trattamenti che fanno uso di soluzioni alcaline basiche, le quali, oltre a rappresentare un costo per la produzione, hanno l?inconveniente di attaccare le fibre cellulosiche generando un certo grado di fragilit? delle stesse, ed anche rendendole particolarmente ruvide. Ci? dipende dal fatto che l?idrolisi basica della cellulosa porta alla possibile frantumazione delle catene polimeriche della cellulosa, con generazione di terminali di catena che sollevandosi ad uncino riducono in modo drammatico la morbidezza delle fibre e rappresentano un grosso inconveniente per il loro successivo impiego. Va poi menzionato che l?impiego di soluzioni basiche causa costi aggiuntivi sia di impiantistica sia di lavorazione (vedi nel seguito). Finora i processi di macerazione che non utilizzano soluzioni basiche hanno altri inconvenienti. Sono state proposte metodologie di macerazione pi? celeri che fanno uso di soluzioni enzimatiche. I tempi di macerazione restano comunque dell?ordine di almeno una decina di giorni e non riducono il problema della frantumazione della fibra cellulosica essendo gli enzimi utili al processo del tipo ?cellulasi?. I processi di macerazione condotti semplicemente con acqua hanno tempi dell?ordine di almeno tre settimane, e tradizionalmente impiegano l?immersione dei vegetali in acque di fiume e torrenti. Dal punto di vista concettuale i processi di macerazione del vegetale in acqua sono comunque di tipo enzimatico in quanto utilizzano gli enzimi prodotti dalle popolazioni batteriche naturalmente presenti nell?acqua dei fiumi. Si comprende come questo metodo non sia industrializzabile, a causa della difficile logistica coinvolta, e storicamente abbia potuto sostenere soltanto piccole produzioni artigianali. In previous patent applications, such as for example CS2014A000021, filed on 06/26/2014, and CS000128798, filed on 11/10/2017, processes and plants for the extraction of vegetable fibers have been presented, also applicable to the broom plant in its various subspecies, in which a stage of chemical maceration of the plants and a consequent stage of defibration of the macerated plants are combined by means of various techniques based on brushes or toothed belts. These processes and systems have been designed and developed for situations in which the maceration process has times comparable to those of defibration. In these patents, the plants leave the maceration process and move on to defibration without changing the processing line. For example, they come out attached to gripper systems which transport them to the exhausting brushes either in a serial way or in parallel lines. These systems apparently have the advantage, compared to those in which the maceration times of the vegetables are much more? longer than those of their defibering, as they avoid the preventive accumulation of macerated material which causes system and health problems (fumes and bad smells). However, they are forced to resort to treatments that make use of basic alkaline solutions, which, in addition to representing a cost for production, have the drawback of attacking the cellulosic fibers generating a certain degree of fragility. of the same, and also making them particularly rough. There? it depends on the fact that the basic hydrolysis of the cellulose leads to the possible crushing of the cellulose polymeric chains, with the generation of chain terminals which, rising like a hook, dramatically reduce the softness of the fibers and represent a major drawback for their subsequent use. It should also be mentioned that the use of basic solutions causes additional costs for both plant engineering and processing (see below). So far maceration processes that do not use basic solutions have other drawbacks. Were proposed methods of maceration pi? rapids that make use of enzymatic solutions. However, the maceration times remain of the order of at least ten days and do not reduce the problem of crushing the cellulosic fibre, as the enzymes useful for the process are of the ?cellulase? type. The maceration processes carried out simply with water take at least three weeks, and traditionally involve the immersion of the vegetables in the waters of rivers and streams. From a conceptual point of view, the processes of maceration of vegetables in water are in any case of an enzymatic type as they use the enzymes produced by bacterial populations naturally present in river water. We understand how this method cannot be industrialised, due to the difficult logistics involved, and historically it has only been able to support small artisanal productions.

Un secondo problema connesso alla difficolt? di estrazione della fibra cellulosica da piante liberiane previamente macerate, come la ginestra e la canapa, riguarda lo step di separazione della fibra stessa dalla sottostante parte legnosa. I brevetti menzionati hanno introdotto sistemi di estrazione facenti uso di spazzole piane, poco efficaci nell?azione estrattiva, o di spazzole rotanti e nastri rotanti che pur avendo un migliore potere separante presentano l?inconveniente di causare l?avvolgimento delle fibre intorno a loro stessi e di coinvolgere quindi meccanismi aggiuntivi complessi per l?allontanamento delle fibre dalla zona di estrazione. A second problem connected to the difficulty? of cellulosic fiber extraction from previously macerated bast plants, such as broom and hemp, concerns the step of separation of the fiber itself from the underlying woody part. The patents mentioned have introduced extraction systems using flat brushes, which are not very effective in the extraction action, or rotating brushes and rotating belts which, despite having a better separating power, have the drawback of causing the fibers to wrap around themselves and therefore to involve additional complex mechanisms for removing the fibers from the extraction area.

Questa invenzione presenta un nuovo tipo di processo di sfibratura della ginestra e di altre piante liberiane che fa uso dei seguenti stadi: This invention presents a new type of defibering process of broom and other bast plants which makes use of the following steps:

1) Parziale disidratazione della cellulosa, per esposizione del vegetale al sole dopo il taglio per un periodo di tempo compreso tra 2 e 7 giorni a seconda del grado di insolazione, oppure in essiccatore per un periodo compreso tra 5 ore e 3 giorni; 1) Partial dehydration of the cellulose, by exposing the vegetable to the sun after cutting for a period of time between 2 and 7 days depending on the degree of insolation, or in a dryer for a period between 5 hours and 3 days;

2) Reidratazione del vegetale con sola acqua riciclata per un periodo di tempo variabile da 2 a 5 giorni a seconda che il tempo di essiccazione sia pi? lungo o pi? breve; 2) Rehydration of the vegetable with only recycled water for a variable period of time from 2 to 5 days depending on whether the drying time is longer? long or more brief;

3) Separazione della fibra cellulosica mediante nastri rotanti con denti retraibili e recupero della fibra estratta sulla porzione dei nastri rotanti dove detta fibra non viene pi? trattenuta dai denti del nastro. 3) Separation of the cellulosic fiber by means of rotating belts with retractable teeth and recovery of the extracted fiber on the portion of the rotating belts where said fiber is no longer? held by the teeth of the tape.

Il processo innovativo qui proposto si basa sul seguente principio, mai utilizzato nella sfibratura di piante liberiane: il processo di previa essiccazione genera un restringimento della sezione trasversa dei rami e vermene del vegetale. La successiva reidratazione genera un rigonfiamento differenziato per i due componenti della struttura della pianta, ovvero delle parti pi? interne di natura pi? legnosa, rispetto alla corteccia esterna, dove ? alloggiata la fibra cellulosica che deve essere estratta. Le diverse velocit? di rigonfiamento ed espansione di queste diverse zone dei rametti generano il distacco della fibra dalle parti legnose pi? interne. Il processo proposto quindi sostituisce lo stadio di macerazione (chimico o biologico che sia) con un processo di natura differente che consiste nella essiccazione seguita da una reidratazione. Ai fini del processo produttivo si ottengono i seguenti vantaggi, rispetto ad altre tecniche che sono state l?oggetto di precedenti brevetti: The innovative process proposed here is based on the following principle, never used in the defibering of bast plants: the prior drying process generates a narrowing of the cross section of the branches and worms of the plant. The subsequent rehydration generates a differentiated swelling for the two components of the plant structure, i.e. the most? internal nature pi? woody, compared to the outer bark, where? housed the cellulosic fiber that needs to be extracted. The different speeds? of swelling and expansion of these different areas of the twigs generate the detachment of the fiber from the woody parts more? internal. The proposed process therefore replaces the maceration stage (chemical or biological) with a process of a different nature which consists of drying followed by rehydration. For the purposes of the production process, the following advantages are obtained, compared to other techniques that have been the subject of previous patents:

1) Non vengono impiegati reagenti di tipo chimico (sostanze alcaline o acide) o di tipo biologico (batteri e/o enzimi), ma soltanto piccole quantit? di acqua anche riciclabile dopo semplice filtrazione di una minima quantit? di particelle solide che eventualmente si distaccano dal vegetale durante la reidratazione. Nei precedenti processi, nei quali viene utilizzata la soda, si producono grandi quantit? di soluzioni basiche contenenti ligninati e pectinati sodici. ? vero che la soluzione macerante, pu? essere filtrata con tecniche di filtrazione a stadi molto elaborate e le sostanze basiche possono essere cos? recuperate, per rigenerare la soda di partenza dopo combustione, ma il processo finisce per divenire poco green e piuttosto costoso rispetto al costo sostenibile per la produzione delle fibre. D?altra parte non vengono impiegati, a parit? di tempi di lavorazione reagenti enzimatici, il cui impiego causa costi aggiuntivi e lo sviluppo di cattivi odori dovuti ai processi fermentativi introdotti dalle reazioni enzimatiche. Il processo proposto nella presente invenzione pu? quindi essere considerato totalmente green in quanto: non impiega reagenti chimici, non produce scarti di lavorazione speciali o pericolosi, ma soltanto fanghi di modesta entit?, generati dalla polvere che accompagna il vegetale, e smaltibili all?interno della stessa filiera produttiva del vegetale nei terreni in quanto privi di effetti odorigeni, ed essendo costituiti da polveri provenienti dai terreni stessi. Inoltre il processo consuma pochissima acqua (quella persa per evaporazione durante la fase di reidratazione del vegetale, che comunque ? minima avvenendo il processo a temperatura ambiente). 1) No chemical type reagents (alkaline or acid substances) or biological type (bacteria and/or enzymes) are used, but only small quantities? of water also recyclable after simple filtration of a minimum quantity? of solid particles which eventually detach from the vegetable during rehydration. In the previous processes, in which soda is used, large quantities are produced? of basic solutions containing ligninates and sodium pectinates. ? true that the macerating solution, pu? be filtered with very elaborate stage filtration techniques and the basic substances can be so? recovered, to regenerate the starting soda after combustion, but the process ends up becoming not very green and rather expensive compared to the sustainable cost for the production of the fibers. On the other hand, they are not employed, with parity? processing times for enzymatic reagents, the use of which causes additional costs and the development of bad odors due to the fermentation processes introduced by the enzymatic reactions. The process proposed in the present invention can therefore be considered totally green because: it does not use chemical reagents, it does not produce special or dangerous processing waste, but only modest sludge, generated by the dust that accompanies the vegetable, and which can be disposed of within the same production chain of the vegetable in soils as they have no odorous effects, and being made up of dust from the soil itself. Furthermore, the process consumes very little water (the one lost by evaporation during the rehydration phase of the vegetable, which is however minimal as the process takes place at room temperature).

2) La qualit? della fibra risulta migliore rispetto a quella prodotta quando vengono adottate tecniche di macerazione chimica o enzimatica, in quanto vengono estremamente ridotti i processi di lisi delle catene cellulosiche, inoltre si evita la formazione di sostanze collanti che sono difficili da allontanare dalle fibre estratte anche con numerosi processi di lavaggio. 2) The quality? of the fiber is better than that produced when chemical or enzymatic maceration techniques are adopted, as the lysis processes of the cellulose chains are extremely reduced, furthermore the formation of adhesive substances is avoided which are difficult to remove from the fibers extracted even with numerous washing processes.

3) La somma del tempo di essiccazione e del tempo di reidratazione ? pi? breve rispetto al tempo di altri processi fatti in presenza di sola acqua o di enzimi che non prevedono il preventivo stadio di essiccazione delle piante. 3) The sum of the drying time and the rehydration time? more short compared to the time of other processes carried out in the presence of only water or enzymes that do not include the preventive drying stage of the plants.

4) Il processo di reidratazione pu? essere eventualmente condotto mediante sistemi a doccia, o a diffusione di gocce di acqua che consentono di allocare le piante su strutture verticali che facilitano l?industrializzazione del processo, sia in termini di costi sia in riferimento alla riduzione degli spazi necessari. Un impianto da 10 tonnellate al giorno di vegetale da sfibrare ha bisogno di una struttura per la reidratazione delle piante dal volume di solo 100 metri cubi con piante di 25 metri quadrati ed un?altezza di 4 metri, realizzabile con semplici tubi e reti in acciaio, ed adeguate cesti di carico. Volumi che possono essere ridotti alla met? se il vegetale viene opportunamente legato a fasci durante la fase di raccolta. L?acqua di processo ? totalmente riciclabile, dopo aver attraversato gli strati vegetali, per semplice filtrazione su cotone o altre barriere permeabili, e/o decantazione, in quanto accumula le polveri presenti sui vegetali ed eventuali pezzi di cuticola che si staccano dal vegetale. Il materiale che risulta dalla filtrazione ? pertanto direttamente impiegabile come additivo dei terreni agricoli, ovvero degli stessi ginestreti. 4) The rehydration process can? possibly be conducted using shower systems, or by diffusion of drops of water that allow the plants to be placed on vertical structures that facilitate the industrialization of the process, both in terms of costs and with reference to the reduction of the necessary spaces. A plant of 10 tons per day of vegetables to be defibrated needs a structure for the rehydration of plants with a volume of only 100 cubic meters with plants of 25 square meters and a height of 4 meters, which can be made with simple pipes and steel nets and adequate loading baskets. Volumes that can be reduced by half? if the vegetable is properly tied in bundles during the harvesting phase. Process water? totally recyclable, after passing through the vegetable layers, by simple filtration on cotton or other permeable barriers, and/or decantation, as it accumulates the dust present on the vegetables and any pieces of cuticle that detach from the vegetable. The material that results from the filtration ? therefore directly usable as an additive of agricultural land, or of the brooms themselves.

5) Un ulteriore elemento di forte innovazione del presente brevetto ? l?introduzione nel terzo stadio del processo di nastri sfibranti dentati, a denti retrattili, che consente la facile estrazione della fibra cellulosica dal vegetale, ma anche il suo facile allontanamento dalla zona di estrazione con conseguenti notevoli semplificazioni dell?impianto di produzione delle fibre. 5) Another highly innovative element of this patent? the introduction in the third stage of the process of toothed exhaust belts, with retractable teeth, which allows the easy extraction of the cellulose fiber from the vegetable, but also its easy removal from the extraction area with consequent considerable simplifications of the fiber production plant.

6) Il processo oltre che essere applicabile a variet? di piante come le ginestre di vario genere pu? essere applicato analogamente alla estrazione di fibre cellulosiche dalla canapa, rimanendo analoghi sia il principio di estrazione sia i componenti dell?impianto di estrazione, esso quindi risulta valido per la sfibratura di varie piante di tipo liberiano. 6) The process as well as being applicable to variety? of plants such as brooms of various kinds can? be applied analogously to the extraction of cellulosic fibers from hemp, both the extraction principle and the components of the extraction plant remaining analogous, it is therefore valid for the defibering of various plants of the Liberian type.

7) Il processo di produzione rimane comunque rapido, in quanto la rapidit? di questi processi ? regolata soprattutto dalla fase di estrazione della fibra e non dalla gestione dei vegetali nelle fasi preliminari, una volta che la logistica degli impianti sia stata opportunamente pianificata. 7) The production process is still fast, as the speed? of these processes? regulated above all by the fiber extraction phase and not by the management of the plants in the preliminary phases, once the logistics of the plants have been suitably planned.

Esempi di realizzazione dell?invenzione Examples of embodiment of the invention

Esempio 1: Sfibratura di Ginestra Spartium Junceum essiccata in campo e reidrata in impianto a vasca Example 1: Defibration of Broom Spartium Junceum dried in the field and rehydrated in a tank plant

Le ginestre tagliate da cespugli con un?altezza di circa 1 metro, e legate in mazzi di circa 1 Kg ciascuno con due legacci in prossimit? del taglio ed un altro in prossimit? del centro del mazzo, in modo da ridurne appropriatamente il volume senza comprimere eccessivamente le vermene tra loro) sono state lasciate in campo per 7 giorni in modo da causarne una essiccazione naturale per insolazione. Dopo tale essiccazione i mazzi di ginestra sono stati reidratati ponendoli in una vasca contenente acqua per due giorni consecutivi. Detti mazzi sono stati estratti dalla vasca e ad uno ad uno appesi ad una catena circolante (n.1 in Fig.1) in grado di trasportarli, come indicato, in mezzo a due nastri sfibranti rotanti in modo contrapposto ed aventi, ciascuno di essi, denti retrattili 2 (Fig.1). I due nastri sfibranti contrapposti sono stati dotati di un servomeccanismo (comandato da un sensore di pressione) in grado di allontanarli ed avvicinarli nella fase di sfibratura. Prima dell?aggancio alla catena di trasporto ? stato rimosso il legaccio posto al centro di ciascun mazzo. La catena circolante, posta trasversalmente rispetto ai nastri rotanti ? stata dotata di uncini ad U per consentire l?aggancio facile alla catena di trasporto dei mazzi di ginestra, per mezzo della legatura posta all?apice dei mazzi. Detti ganci sono stati realizzati in modo da essere liberi di ruotare intorno al perno di collegamento con la catena in modo che le ginestre agganciate rimanessero orientate sempre nella posizione verticale, indipendentemente dalla loro posizione nel circuito circolante. The brooms cut from bushes with a height of about 1 meter, and tied in bunches of about 1 kg each with two ties near the trees. of the cut and another in the vicinity? of the center of the bunch, in order to appropriately reduce the volume without excessively compressing the worms together) were left in the field for 7 days in order to cause them to dry naturally by insolation. After this drying, the bunches of broom were rehydrated by placing them in a tub containing water for two consecutive days. Said bunches were extracted from the tank and one by one hung on a circulating chain (n.1 in Fig.1) capable of transporting them, as indicated, between two exhausting belts rotating in an opposite way and having, each of them , retractable teeth 2 (Fig.1). The two opposing stripping belts have been equipped with a servo-mechanism (controlled by a pressure sensor) able to move them away and bring them together during the stripping phase. Before hooking up to the conveyor chain ? the tie placed in the center of each deck has been removed. The circulating chain, placed transversally with respect to the rotating belts? It has been equipped with U-shaped hooks to allow easy hooking to the transport chain of the bunches of broom, by means of the binding placed at the apex of the bunches. Said hooks were made in such a way as to be free to rotate around the connecting pin with the chain so that the hooked brooms always remained oriented in the vertical position, regardless of their position in the circulating circuit.

Il movimento della catena trasportatrice ed i movimenti dei nastri rotanti sono stati regolati per mezzo di un opportuno sistema hardware/software di controllo automatico. I nastri sfibranti sono stati realizzati medianti compositi flessibili e resistenti costituiti da multistrati di gomma intercalata con strati di gomma rinforzata con fibre di Nylon. Molte diverse tipologie di gomme rinforzate contenenti fibre, e tessuti di materiali come l?acciaio, l?aramide, etc., avrebbero potuto essere utilizzate. La presente invenzione pu? avvantaggiarsi di tutte le diverse tipologie di materiali misti a base di gomma o altri polimeri presenti sul mercato, atti a fabbricare i nastri rotanti a denti retrattili. Nell?esempio presentato, che non ? esaustivo delle varie possibilit? realizzative, ciascuno dei nastri rotanti a denti retrattili ? stato realizzato mediante due cinghie rotanti sovrapposte intorno ad assi comuni. Sulla cinghia ruotante 3 nella parte interna (Fig.1), sono stati montati, lungo la maggiore direzione, dei pettini trasversali, ugualmente spaziati tra di loro, portanti ciascuno una fila di denti sfibranti posti ad una distanza ugualmente spaziata tra di loro l?uno dall?altro. Detti pettini sono stati realizzati saldando, su una striscia di acciaio, degli spezzoni di filo in acciaio armonico. Ciascuno dei pettini in tal modo realizzati ? stato fissato sulla cinghia interna in gomma rinforzata, all?interno di scanalature trasversali in modo che la base del pettine non sporgesse a rilievo rispetto alla superficie della cinghia interna 3. Il fissaggio dei pettini ? stato realizzato mediante opportuno collante o con l?ausilio di viti e bulloni con testa a scomparsa. Qualsiasi altro tipologia di fissaggio dei denti di sfibratura, mantenente una analoga funzionalit? del sistema sfibrante, avrebbe potuto essere utilizzato nella presente invenzione, I pettini inoltre sono stati fissati in modo da essere posizionati sulla porzione trasversa centrale del nastro, lasciando sullo stesso delle fasce laterali libere. La parte inferiore del nastro, lungo queste fasce laterali, non portatrici di denti, ? stata sagomata a cremagliera in modo da poter essere inserita nelle pulegge dentate5, 6 di movimentazione senza che si verificassero possibili slittamenti durante il funzionamento. La struttura della cinghia interna ? schematizzata non in scala (indicata con la lettera A) nell?inserto della Fig. 1. Sovrapposta alla cinghia interna vi ? la cinghia esterna 4 (Fig.1). La cinghia esterna 4, cos? come indicato (dalla lettera B) nell?inserto di Fig.1, porta delle scanalature direzionate lungo la direzione maggiore e separate trasversalmente l?una dall?altra a distanza costante, in modo da poter alloggiare i denti fuoruscenti dalla cinghia interna 3, in maniera tale da non limitare i movimenti dei denti connessi al cambiamento di orientazione dei denti stessi nel passaggio dalla traslazione piana al moto circolare, e da annullare gli effetti delle sfasature intercorrenti tra denti e fori di uscita degli stessi, dovute alla diversa lunghezza della cinghia superiore rispetto a quella inferiore. Le due cinghie 3 e 4 sono state montate come indicato in Fig.1, in modo tale che esse si sovrapponessero perfettamente sulle pulegge motrici 5 (Fig.1), mentre rimanessero separate da un determinato gap sulle pulegge non motrici 6 (Fig.1), causando in tal modo il livellamento dei denti sfibranti sulla superficie a vista della cinghia esterna, in vicinanza delle pulegge non motrici 6. Ci? ? semplicemente realizzato costruendo il raggio della puleggia non motrice 6, su cui ruota la cinghia interna, di dimensione minore rispetto al raggio della puleggia motrice della stessa cinghia interna. Le pulegge di movimentazione delle cinghie, interna ed esterna, sono state dotate di denti d?ingranaggio disposti secondo gli stessi raggi, per consentire il movimento sincronico delle cinghie sovrapposte. Si noti che la geometria del sistema ? tale per cui i denti della cinghia interna non devono mai completamente fuoriuscire dalle fenditure della cinghia esterna, ma si devono poter alzare dalla superficie della cinghia esterna, con una escursione massima di 2 cm nella zona di sfibratura. Le cinghie rotanti, la catena di trasporto del vegetale, i meccanismi di rotazione delle varie sezioni sono stati saldamente montati su una struttura di supporto costruita in profilato di acciaio inox. Per mezzo del sistema descritto il meccanismo a nastri rotanti ha consentito di sfibrare la ginestra macerata come sopra descritto. La fibra prodotta 7 (Fig.1) ? stata raccolta, lavata in fase di distacco dal nastro, asciugata e cardata. La qualit? della fibra ? risultata superiore a quella ottenibile da processi con macerazione assistita da alcali, per diverse ragioni. L?assenza di meccanismi idrolitici ha generato una fibra moto pi? morbida, decisamente pi? bianca ed avente un pH neutro e con elevato grado di polimerizzazione della cellulosa (superiore a 1000). I movimenti della catena e del nastro rotante sono stati attuati mediante software di controllo automatico. The movement of the conveyor chain and the movements of the rotating belts have been regulated by means of an appropriate hardware/software automatic control system. The exhausting tapes have been made using flexible and resistant composites consisting of multilayers of rubber interspersed with layers of rubber reinforced with Nylon fibers. Many different types of reinforced rubbers containing fibers, and fabrics of materials such as steel, aramid, etc., could have been used. The present invention can take advantage of all the different types of mixed materials based on rubber or other polymers on the market, suitable for manufacturing the rotating belts with retractable teeth. In the example presented, which is not exhaustive of the various possibilities? manufacturing, each of the rotating belts with retractable teeth ? was achieved by means of two rotating belts superimposed around common axes. On the rotating belt 3 in the inner part (Fig.1), transverse combs have been mounted along the major direction, equally spaced from each other, each carrying a row of exhausting teeth placed at an equally spaced distance from each other l? from one another. These combs were made by welding pieces of harmonic steel wire to a steel strip. Each of the combs thus made ? been fixed on the internal reinforced rubber belt, inside transverse grooves so that the base of the comb does not protrude in relief with respect to the surface of the internal belt 3. The fixing of the combs ? been made using a suitable glue or with the aid of screws and bolts with hidden heads. Any other type of fastening of the defibering teeth, maintaining a similar functionality? of the exhausting system, could have been used in the present invention. The combs have also been fixed so as to be positioned on the central transverse portion of the belt, leaving free lateral bands on it. The lower part of the band, along these lateral bands, not bearing teeth, is been shaped like a rack so that it can be inserted into the toothed pulleys 5, 6 for handling without any possible slipping during operation. The structure of the inner belt ? schematized not to scale (indicated with the letter A) in the insert of Fig. 1. Superimposed on the internal belt there? the outer belt 4 (Fig.1). Outer belt 4, what? as indicated (by the letter B) in the insert of Fig.1, it has grooves oriented along the major direction and transversely separated from each other at a constant distance, so as to be able to house the teeth protruding from the internal belt 3, in in such a way as not to limit the movements of the teeth connected to the change in orientation of the teeth themselves in the transition from flat translation to circular motion, and to cancel the effects of the offsets between the teeth and their exit holes, due to the different length of the upper belt compared to the lower one. The two belts 3 and 4 were assembled as indicated in Fig.1, so that they overlapped perfectly on the driving pulleys 5 (Fig.1), while they remained separated by a certain gap on the non-driving pulleys 6 (Fig.1 ), thus causing the leveling of the wearing teeth on the exposed surface of the outer belt, in the vicinity of the non-driving pulleys 6. What? ? simply achieved by constructing the radius of the non-driving pulley 6, on which the internal belt rotates, of a smaller size than the radius of the driving pulley of the same internal belt. The internal and external belt movement pulleys have been equipped with gear teeth arranged according to the same radii, to allow the synchronous movement of the superimposed belts. Note that the geometry of the system ? such that the teeth of the internal belt must never completely protrude from the slits of the external belt, but must be able to lift from the surface of the external belt, with a maximum excursion of 2 cm in the defibration area. The rotating belts, the vegetable transport chain, the rotation mechanisms of the various sections have been firmly mounted on a support structure built in stainless steel profile. By means of the system described, the rotating belt mechanism has made it possible to defibrate the macerated broom as described above. The fiber produced 7 (Fig.1) ? been collected, washed in the phase of detachment from the tape, dried and carded. The quality? of the fiber? proved to be superior to that obtainable from processes with alkali-assisted maceration, for several reasons. The absence of hydrolytic mechanisms has generated a much smoother fiber. soft, definitely more? white and having a neutral pH and with a high degree of cellulose polymerization (above 1000). The movements of the chain and the rotating belt were implemented by automatic control software.

Esempio 2: Sfibratura di Ginestra Spartium Junceum essiccata in campo e reidratata in impianto a doccia Example 2: Defibration of Broom Spartium Junceum dried in the field and rehydrated in a shower system

Le ginestre tagliate da cespugli legate in mazzi con due legacci (uno posto in prossimit? del taglio ed un altro in prossimit? del centro del mazzo in modo da ridurne appropriatamente il volume senza comprimere eccessivamente i rametti tra loro) sono state lasciate in campo per 5 giorni in modo da causarne una essiccazione naturale per insolazione. Dopo l?essiccazione i mazzi sono stati poi caricati in contenitori di forma parallelepipeda 2 (Fig.2). Tali contenitori sono stati realizzati in acciaio (recanti una base a griglia con aperture per permettere la caduta dell?acqua proveniente dal sistema a doccia) ma non esisterebbero fattori ostativi se fossero realizzati in plastica rigida di opportuna resistenza. I contenitori con i mazzi secchi di ginestra, sono stati trasportati all?impianto di reidratazione, organizzato come illustrato nella Fig. 2. I vari contenitori sono stati sovrapposti l?uno all?altro, sospendendoli su opportune guide come i cassetti di un armadio la cui intelaiatura ? stata costruita in profilati di acciaio 1 (Fig.2). La Fig.2 ? solo un esempio non esaustivo delle possibilit? di organizzazione spaziale delle ceste contenenti i mazzi del vegetale. Infatti ciascuna delle ante pu? essere replicata in profondit? un numero (n) di volte, in modo da consentire il carico delle ceste dai due lati opposti della struttura, realizzando (2n) colonne di contenitori. The broom cut from bushes tied in bunches with two ties (one placed near the cut and another near the center of the bunch so as to appropriately reduce their volume without excessively compressing the twigs together) were left in the field for 5 days in order to cause a natural drying by insolation. After drying, the bunches were then loaded into parallelepiped containers 2 (Fig.2). These containers have been made of steel (bearing a grid base with openings to allow the water from the shower system to fall) but there would be no impediments if they were made of rigid plastic of suitable resistance. The containers with the dried bunches of broom were transported to the rehydration plant, organized as illustrated in Fig. 2. The various containers were superimposed on each other, suspending them on suitable guides like the drawers of a wardrobe. whose frame? was built in steel sections 1 (Fig.2). Fig.2 ? just a non-exhaustive example of the possibilities? of spatial organization of the baskets containing the bunches of vegetables. In fact, each of the doors can? be replicated in depth? a number (n) of times, so as to allow the loading of the baskets from the two opposite sides of the structure, creating (2n) columns of containers.

Completato il carico dei contenitori su ciascuna anta della struttura, sono state aperte le corrispondenti docce di umidificazione poste alla sommit? delle ante 3 (Fig. 2). Tutta l?acqua che scende verso il basso, dopo aver attraversato i mazzi di ginestre posti nei contenitori, viene convogliata per mezzo di un imbuto a piramide capovolta, posta alla base della struttura 4 (Fig.2), verso un filtro 5 (Fig.2) che trattiene sia la polvere sia le parti di cuticola che si staccano dai mazzi. Nel caso dell?esempio discusso, il materiale filtrante era costituito da uno strato di cotone filtrante. L?acqua in uscita dal filtro viene poi convogliata in un decantatore 6 (Fig.2), e rimandata in circolo alle docce per mezzo di una opportuna pompa 7 (Fig.2). L?intera struttura ? stata isolata dall?esterno mediante fogli di tessuto in polietilene collegati mediante cerniere lampo, per minimizzare perdite di acqua per evaporazione. Due giorni di re-umidificazione sono stati sufficienti a macerare i mazzi delle ginestre in modo da consentire il distacco delle fibre di cellulosa per mezzo dei nastri rotanti a denti retrattili gi? descritto nell?esempio 1. La produzione di fibra e la qualit? della stessa sono risultate essere analoghe a quelle descritte nell?esempio 1. Once the loading of the containers on each door of the structure was completed, the corresponding humidification showers placed at the top were opened. of the doors 3 (Fig. 2). All the water that descends downwards, after passing through the bunches of broom placed in the containers, is conveyed by means of an inverted pyramid funnel, placed at the base of the structure 4 (Fig.2), towards a filter 5 (Fig. .2) which retains both the dust and the cuticle parts that detach from the decks. In the case of the example discussed, the filter material consisted of a layer of filter cotton. The water leaving the filter is then conveyed into a decanter 6 (Fig.2), and sent back into circulation to the showers by means of a suitable pump 7 (Fig.2). The entire structure? isolated from the outside by means of polyethylene fabric sheets connected by zippers, to minimize water loss through evaporation. Two days of re-humidification were sufficient to macerate the bunches of broom so as to allow the detachment of the cellulose fibers by means of the rotating belts with retractable teeth already in use. described in the example 1. The production of fiber and the quality? of the same were found to be similar to those described in example 1.

Esempio 3: analogo all?esempio 1 ma con modifica nel nastro rotante a denti retrattili Example 3: analogous to example 1 but with modification in the rotating belt with retractable teeth

Questo esempio ? stato condotto in modo del tutto analogo all?esempio 1 a parte una modifica apportata al nastro rotante a denti retrattili. In questo esempio la retrattilit? ? stata realizzata soltanto nella zona piatta della cinghia superiore, inserendo pulegge della cinghia interna aventi lo stesso raggio nella zona superiore (motrice) ed in quella inferiore. La retrattilit? nella zona piatta del nastro ? stata ottenuta, inserendo cuscinetti rotanti sulle fasce laterali della cinghia interna, per distanziarla dalla cinghia esterna, subito dopo l?uscita dalla zona delle pulegge rotanti. Anche in questo caso ? stato possibile causare il facile distacco della fibra per mezzo di getti di acqua leggermente pressurizzata e rastrelli raccoglitori. This example ? was carried out in a completely analogous way to example 1 apart from a modification made to the rotating belt with retractable teeth. In this example the retractility? ? was made only in the flat area of the upper belt, by inserting pulleys of the inner belt with the same radius in the upper (drive) and lower areas. The retractility? in the flat area of the tape ? obtained by inserting rotating bearings on the lateral bands of the internal belt, to distance it from the external belt, immediately after leaving the rotating pulley area. Also in this case ? it was possible to cause the easy detachment of the fiber by means of slightly pressurized water jets and collecting rakes.

Esempio 4: Sfibratura di Ginestra Cytisus Scoparius essiccata in campo e reidrata in impianto a vasca Example 4: Defibration of Broom Cytisus Scoparius dried in the field and rehydrated in a tank plant

A parte l?impiego di un differente tipo di ginestra, il processo ? stato condotto come nell?esempio 1 con ottenimento di fibra cellulosica in quantit? e qualit? analoghe a quelle della fibra ottenuta dalla ginestra Spartium Junceum. Apart from the use of a different type of broom, the process is ? was carried out as in example 1 with the obtainment of cellulosic fiber in quantity? and quality? similar to those of the fiber obtained from the broom Spartium Junceum.

Esempio 5: Sfibratura di Ginestra Cytisus Scoparius essiccata in campo e reidrata in impianto a doccia Example 5: Defibration of Broom Cytisus Scoparius dried in the field and rehydrated in a shower system

A parte l?impiego di un differente tipo di ginestra il processo ? stato condotto come nell?esempio 2 con ottenimento di fibra cellulosica in quantit? e qualit? analoghe a quelle della fibra ottenuta dalla ginestra Spartium Junceum. Apart from the use of a different type of broom, the process ? was carried out as in example 2 with obtaining cellulosic fiber in quantity? and quality? similar to those of the fiber obtained from the broom Spartium Junceum.

Esempio 6: Sfibratura di ginestra (Spartium Junceum) disidratata in essiccatore per 3 giorni e reidratata con sistema a doccia per 2 giorni. Example 6: Defibration of broom (Spartium Junceum) dehydrated in a dryer for 3 days and rehydrated with a shower system for 2 days.

Le ginestre raccolte come negli esempi precedenti sono state immediatamente inserite nella stessa struttura impiegata come umidificatore nell?esempio 2. In questo caso detta struttura, in una prima fase ? stata utilizzata come essiccatore. Dopo aver chiuso l?intera struttura con teli di polietilene ? stata creata nella stessa una circolazione di aria calda a 35 ?C, introdotta dal basso, ed espulsa dall?alto. Dopo 3 giorni di essiccazione forzata la ginestra ? stata umidificata nella stessa struttura, eliminando la circolazione dell?aria ed innestando quella dell?acqua, come descritto nell?esempio 2. Due giorni sono stati necessari per preparare le ginestre alla sfibratura, che ? stata condotta come nell?esempio 3. La produttivit? del processo ? rimasta analoga a quella degli esempi precedenti. The brooms collected as in the previous examples were immediately inserted into the same structure used as a humidifier in example 2. In this case, said structure, in a first phase ? been used as a dryer. After having closed the entire structure with polyethylene sheets? a circulation of hot air at 35 ?C was created in it, introduced from below and expelled from above. After 3 days of forced drying the broom? been humidified in the same structure, eliminating the circulation of the air and activating that of the water, as described in example 2. Two days were needed to prepare the brooms for defibrating, which ? been conducted as in? example 3. The productivity? of the process? remained similar to that of the previous examples.

Esempio 7: Sfibratura di ginestra (Spartium Junceum) disidratata in essiccatore per 2 giorni e reidratata con sistema a doccia per tre giorni. Example 7: Defibration of broom (Spartium Junceum) dehydrated in a dryer for 2 days and rehydrated with a shower system for three days.

A parte i diversi tempi di essiccazione, pi? brevi, in ragione di una temperatura di essiccazione di 40?C pi? alta di cinque gradi rispetto a quella dell?esempio 6, ed un conseguente tempo di reidratazione risultato di 3 giorni, il processo ? stato condotto in modo analogo all?esempio 6, con analoghi risultati. Apart from the different drying times, pi? short, by reason of a drying temperature of 40?C pi? five degrees higher than that of example 6, and a consequent rehydration time of 3 days, the process ? was carried out in a similar way to example 6, with similar results.

Esempio 8: Sfibratura di ginestra (Spartium Junceum) disidratata in essiccatore per 7 ore e reidratata con sistema a doccia per 5 giorni. Example 8: Defibration of broom (Spartium Junceum) dehydrated in a desiccator for 7 hours and rehydrated with a shower system for 5 days.

L?esempio ? stato realizzato con tempi di essiccazione di sole 7 ore, impiagando aria alla temperatura di 60?C. Sono stati necessari tempi di idratazione pi? lunghi (5 giorni) per ottenere ginestra sfibrabile. A parte i diversi tempi di essiccazione e di macerazione il processo ? stato condotto in modo analogo a quelli analoghi precedentemente descritti, con l?ottenimento di analoghi risultati. The example ? was made with drying times of only 7 hours, using air at a temperature of 60?C. Were needed more hydration times? long (5 days) to obtain brittle broom. Apart from the different drying and maceration times, the process? was carried out in an analogous way to the analogous ones previously described, with the obtainment of analogous results.

Esempio 9: Sfibratura di Canapa disidratata in campo e idratata con sistema a doccia Example 9: Defibration of hemp dehydrated in the field and hydrated with a shower system

Le piante di canapa sono state tagliate ad un?altezza di circa 1,5 metro, e legate in mazzi di circa 4 Kg ciascuno con due legacci (uno posto a distanza di 5 cm dal taglio ed un altro in prossimit? del centro del mazzo sono state lasciate in campo per 5 giorni in modo da causarne una essiccazione naturale per insolazione. Il processo ? stato poi condotto come nell?esempio 2. Anche in questo caso ? stato possibile ottenere una facile separazione delle fibre cellulosiche dalle parti legnose centrali. The hemp plants were cut at a height of about 1.5 meters and tied into bunches of about 4 kg each with two ties (one placed 5 cm from the cut and another near the center of the bunch they were left in the field for 5 days in order to cause them to dry naturally by insolation.The process was then carried out as in example 2. Also in this case it was possible to obtain an easy separation of the cellulosic fibers from the central woody parts.

Esempio 10: Impiego contemporaneo di due linee di sfibratura Example 10: Simultaneous use of two defibering lines

Sono stati fatti lavorare in parallelo due linee sfibranti a nastro rotante a denti retrattili, con le stesse modalit? degli esempi precedenti, sfibrando vegetali preparati come nell?esempio 2. Come era ragionevole aspettarsi l?unico effetto ottenuto ? stato la duplicazione della produzione di fibra. Were two exhausting lines with rotating belts with retractable teeth worked in parallel, with the same modalities? of the previous examples, by defibrating vegetables prepared as in example 2. How was it reasonable to expect the only effect obtained? state the duplication of fiber production.

Esempio 11 : Sfibratura di Ginestra Spartium Junceum essiccata in campo e reidratata in impianto con diffusori d?acqua a spruzzo temporizzato. Example 11 : Defibration of Broom Spartium Junceum dried in the field and rehydrated in the plant with timed spray water diffusers.

Questo esempio ? stato realizzato in modo analogo all?esempio 2, a parte il fatto che la reidratazione ? avvenuta in un sistema a catasta come quello illustrato nella Fig. 2, nel quale l?acqua di reidratazione ? stata fornita medianti diffusori a spruzzo temporizzato, distribuiti sui vari piani della catasta, in modo da impiegare la minima quantit? d?acqua per mantenere uniformemente bagnato il vegetale indipendentemente dal suo posizionamento nella catasta. In tal modo l?acqua da riciclare ? risultata di un centinaio di litri. Il tempo di reidratazione, come nell?esempio 2, stato di due giorni. La fibra estratta ha presentato caratteristiche analoghe a quella degli altri esempi. This example ? been made in a similar way to example 2, apart from the fact that the rehydration ? occurred in a stack system such as the one shown in Fig. 2, in which the rehydration water is? been supplied by means of timed spray diffusers, distributed on the various floors of the pile, so as to use the minimum quantity? of water to keep the vegetable uniformly wet regardless of its positioning in the stack. In this way the water to be recycled? turned out to be about a hundred litres. The rehydration time, as in example 2, was two days. The extracted fiber presented characteristics similar to that of the other examples.

Claims

1. Process of extraction of cellulosic fibers from bast plants characterized in that it includes the following three stages:

a) dehydration of the cellulosic fibers after cutting for a period of time between 5 hours and 7 days;

b) Rehydration of the cellulosic fibers with water for a period of time ranging from 2 to 5 days depending on the methodology and the extension of the drying time

c) Mechanical separation of the cellulosic fibre.

2. Process for the extraction of cellulosic fibers from bast plants according to claim 1 characterized in that the dehydration of the cellulosic fibers takes place by exposing the plant to the sun after cutting for a period of time ranging from 2 to 7 days depending on the degree of insolation, or in a dryer for a period between 5 hours and 3 days;

3. Process for the extraction of cellulosic fibers from bast plants according to claim 2 characterized in that the separation of the cellulosic fiber takes place by means of rotating belts with retractable teeth and recovery of the extracted fiber on the portion of the rotating belts where said fiber is no longer used. held by the teeth of the tape.

4. Process for the extraction of cellulose fibers from bast plants according to the process of claim 1 characterized in that the rehydration of the plant takes place in tanks containing water, in which the water is recycled after filtration and possible decantation.

5. Process for the extraction of cellulose fibers from bast plants according to claim 1 characterized in that the rehydration of the plant takes place in suitable stacked containers, by means of shower systems in which the plants are sprayed by the water which gradually descends along the stack, and it is then recycled after filtration and possible decantation.

6. Process for the extraction of cellulosic fibers from bast plants according to claim 1 characterized in that the rehydration of the plant occurs in suitable stacked containers, by means of timed spray water diffusers positioned so as to irrigate and therefore rehydrate the plants in a uniform manner over the whole stack.

7. Plant for carrying out the process according to any preceding claim characterized in that the mechanical separation of the cellulosic fiber is made by two rotating belts with retractable teeth, and opposing operating, each comprising two rotating belts one inside the other, moved by pairs of rotating pulleys, where:

a) The belt pi? internal with respect to the axis of rotation, it carries rows of defibering teeth, equally spaced from one another in the longitudinal direction of the belt and having teeth equally spaced from one another in a transversal direction to the belt; b) The belt pi? external door rows of slits, for the outward exit of the teeth of the internal belt, equally spaced between them in the longitudinal direction of the belt.

8. Plant for carrying out the process according to claim 7 characterized in that a circulating chain on which the vegetables are hooked ? placed transversely to the rotating belts.

9. Plant for carrying out the process according to claim 8 characterized in that there are more? parallel lines of pairs of rotating belts with retractable teeth.

10. Plant for carrying out the process according to claim 7, characterized in that servomechanisms, motors and sensors are inserted, useful for the movements of the plant components.