WO2007116473A1 - 植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法、植物茎の処理システム、及び、その方法から得られるケナフ外皮繊維塊 - Google Patents

植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法、植物茎の処理システム、及び、その方法から得られるケナフ外皮繊維塊 Download PDF

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WO2007116473A1
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hull
stem
water
fiber
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PCT/JP2006/306862
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Inventor
Hirokazu Furukawa
Nobuyoshi Kurosawa
Takashi Ino
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Nature Trust Inc.
Intellectual Property Bank Corp.
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01B—MECHANICAL TREATMENT OF NATURAL FIBROUS OR FILAMENTARY MATERIAL TO OBTAIN FIBRES OF FILAMENTS, e.g. FOR SPINNING
    • D01B1/00—Mechanical separation of fibres from plant material, e.g. seeds, leaves, stalks
    • D01B1/10—Separating vegetable fibres from stalks or leaves

Definitions

  • the present invention relates to a method for obtaining plant hull fibers and plant stem cores from plant stems, a plant stem treatment system, and a kenaf hull fiber mass that can also obtain its method power, in particular, a continuous treatment process for plant stems. Suitable for use in a line, from plant stalks, which can be obtained continuously in a short period of time by defibrillating 'washed plant husk fibers (fibers) and plant stalk cores (cores).
  • the present invention relates to a method for obtaining plant hull fibers and plant stem cores, a plant stem treatment system, and a kenaf hull fiber mass obtained from the method.
  • biodegradable resin that replaces petroleum-based synthetic resins has been called out.
  • biodegradable resin has the disadvantage that it is weak against heat resistance and impact resistance.
  • kenaf hull fibers contained in kenaf stems are effective even when various additives and fillers are being investigated.
  • the core portion of the kenaf stalk can be used as a resin filler, particle board, building material, paper pulp, and the like.
  • Kenaf is cultivated on a large scale in Australia and the like, and a method and an apparatus for separating a large amount of kenaf stalks easily and efficiently into parts other than the outer skin and the outer skin and extracting fibers are desired.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2002-115188 describes a method in which plant stems are rotted by microbial fermentation, and water is added to crush and take out the fibers by stirring. In addition, the kenaf stalk is subjected to microbial decomposition, and the stalk is stirred in water to separate the fiber and the core. A technique for recovering fibers is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-336022.
  • Japanese Patent No. 2960063 discloses a method of taking out plant fibers without performing the treatment.
  • Japanese Patent No. 2960063 only discloses a method, and is specifically specified by an apparatus that efficiently implements the described method.
  • JP-A-2005-220505 after separating a plant stem into a hull and a core, the hull is pressed, and the pressed hull is immersed in water to break down the rubber component that binds hull fibers with microorganisms.
  • a method for washing the outer fiber with a high-pressure water flow is disclosed. This method also includes the process of degrading gum by microorganisms, so it takes at least a week to extract the husk fiber from the plant stem.
  • JP-A-2005-131894 a bast plant is pulverized, the bast is peeled off from the stem core, the bast and stem core are placed on a conveyor and transported while applying vibration. Discloses a device for separating a bast and a stem core. However, this method does not completely separate the bast from the pedicle core, and nothing is disclosed about how to obtain a separated bast force bast fiber.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and is capable of treating a large amount of plant stems at a time, and in a short period of time, plant hull fibers and plant stem cores from plant stems. It is an object of the present invention to provide a method obtained continuously, a continuous treatment system for plant stems by the method, and a kenaf-hull fiber mass obtained by the method.
  • the essence of the present invention is that the plant stalk, which is a raw material, is separated into a plant stalk core and a plant rind that contains a large amount of fiber components, the plant stalk core is recovered, the plant rind is crushed, and spread into a sheet form. Furthermore, they have found a process for removing plant components other than plant hull fibers from the sheet-like plant hulls to obtain plant hull fibers continuously.
  • the present invention of claim 1 comprises the plant stem crushing step Sl, the plant hull-stem core separation step S2, the plant hull rolling step S3, and the plant hull fiber defibration 'washing step S4 as shown in FIG.
  • Plant stalk fiber 18 and plant stalk core 12 are obtained from plant stem (raw material) 10, in which plant stalk crushing step S 1 peels plant stalk 14 from plant stalk core 12 by pulverizing plant stalk 10.
  • the plant hull / stem core separation step S2 separates the mixture of the plant hull and plant stem core peeled off in the plant stem crushing step S1 into the plant hull 14 and the plant stem core 12, and
  • the outer skin rolling process S3 extends the separated plant skin 14 into a sheet 16 shape
  • the plant skin fiber defibration 'washing step S4 is the plant skin contained in the plant skin that has been formed into a sheet 16 shape. Plant components other than fiber are removed by flow, and plant hull fiber 18 is defibrated. It is a way to obtain a plant hull fiber and plant stems the core from a plant stem, characterized in that it.
  • the plant hull / stem core separation step S2 described in claim 1 is performed by feeding the plant hull and plant stem core peeled off in the plant stem crushing step S1 into a separation tank.
  • the plant hull and the plant are separated into the plant hull and the plant stem core using the fact that the plant hull sinks into the water and the plant stem core floats in the water, and is put into the separation tank.
  • the stem stem mixture the plant stem core that floats on the surface of the water is scooped up on the surface of the aquarium and carried out of the aquarium, while the plant hull that has settled at the bottom of the aquarium is carried out of the aquarium. This is a method for obtaining plant husk fibers and plant stem cores from plant stems.
  • the time from when the plant stem 10 is introduced into the plant stem crushing step S1 until the fibrillated and washed plant skin fiber 18 is obtained is 5 to 60 minutes.
  • the invention of claim 4 is characterized in that the plant stem 10 described in claim 1 is harvested before the plant dies, and is within 48 hours after harvest. Plant It is a method to obtain husk fiber and plant stem core.
  • the invention of claim 5 is a continuous treatment system for plant stems according to the method for obtaining the plant sheath fiber 18 and the plant stem core 12 from the plant stem 10 described in claim 1, as shown in FIG.
  • the plant stem crushing means 300 peels the plant hull 14 from the plant stem core 12 by crushing the plant stem, and the plant hull / stem core separating means 400
  • the plant hull 14 and the plant stem core (core) are arranged at the bottom of the plant stem crushing means 300, and the mixture of the plant hull and plant stem core produced by crushing naturally dropped from the plant stem crushing means 300
  • the first plant hull conveying means 500 is separated into 12 plant hulls
  • the plant skin 14 is transported from the core separation means 400 to the plant skin rolling means 700, and is disposed between the plant skin / stem core separation means 400 and the plant skin rolling means 700
  • the plant hull rolling means 700 extends the plant hull 14 into a sheet 16 shape, and the second plant hull transport means 800 is adapted to remove the plant hull fiber defibration 'washing means from the plant hull rolling means 700.
  • a sheet of 16-shaped plant hull is transported to 900.
  • plant husk fiber defibrating 'cleaning means 900 removes plant components other than plant husk fibers contained in the plant husk made into a sheet 16 by fluidization and defibrates plant husk fibers (fibers) 18 This is a continuous treatment system for plant stems.
  • the plant stalk continuous treatment system of the present invention comprises, as shown in FIG. 2, a plant stem crushing means 300, a plant hull / stem core separating means 400, a plant hull rolling means 700, and a plant hull fiber.
  • Defibration 'Continuous cleaning means 900' The system is roughly divided into two means 200 for separating the plant stem 10 into the plant hull 14 and the plant stem core 12 and a means 600 for obtaining the plant hull fiber 18 from the plant hull 14.
  • Fig. 3 shows the flow of material from the plant stem to the plant core and plant hull fibers.
  • the invention of claim 6 comprises a plant stem conveying means 100 in front of the plant stem crushing means 300, and the plant hull fiber defibrating / washing means 900 has a plant hull fiber collecting and carrying means.
  • the plant stalk conveying means 100 is disposed between the raw material plant installation location and the plant stem pulverizing means 300 for conveying the plant stem 10 from the raw plant stalk installation location to the plant stalk pulverizing device 300.
  • the plant husk fiber collection 'unloading means is for collecting the plant husk fiber 18 that has been defibrated by the plant husk fiber defibrating' cleaning means 900 'and washed and then transported to the plant husk fiber collection container. It is the continuous processing system of the plant stem characterized by the above-mentioned.
  • the invention of claim 7 is characterized in that the plant stem crushing means 300 pulverizes the plant stem by passing the plant stem 10 between a pair of rollers arranged so as to rotate at the same speed in the inward direction.
  • the plant outer skin 14 is peeled from the stem core 12, and the roller has irregularities on the surface of the roller in contact with the plant stem, and the bulging part of one roller faces the recess of the other roller. It is the continuous processing system of the plant stalk characterized by being.
  • the invention of claim 8 is characterized in that the plant hull / stem core separating means 400 has a separation water tank, the plant hull 14 sinks in water, and the plant hull core 12 floats in water.
  • a continuous treatment system for plant stems characterized in that it separates the outer skin and the plant stem core.
  • the invention of claim 9 is characterized in that the plant hull / stem core separating means 400 collects a plant stem core for scooping the plant stem core 12 floating on the water surface on the surface of the water tank and transporting it out of the water tank for separation.
  • the plant skin 14 that has been placed on the bottom of the aquarium is placed so that the end is located on the water surface of the separation aquarium at the position facing the transport means and the bottom of the separation aquarium.
  • First planting This is a continuous treatment system for plant stems, characterized in that it has plant skin transporting means for transporting it to the starting end of the object skin transporting means 500.
  • the invention of claim 10 is a sheet in which the plant hull rolling means 700 extends the plant hull by passing the plant hull 14 between a pair of rollers facing each other so as to rotate at the same speed inward. It is a 16-shaped plant hull, and the roller has irregularities on the surface of the roller in contact with the plant hull, and the bulging part of one roller faces the recess of the other roller. There is a continuous treatment system for plant stems.
  • the invention of claim 11 is a continuous treatment system for plant stems, characterized in that the roller section of claim 7 or 10 has a gear-shaped unevenness in a cross section perpendicular to the rotation axis of the roller. .
  • the invention of claim 12 is characterized in that the roller force according to claim 7 or 10 is provided with a protrusion selected from a cone, a quadrangular pyramid, a truncated cone, a truncated pyramid, and a hemispherical force on the roller surface. It is a continuous treatment system for plant stems.
  • the invention of claim 13 is that the plant hull fiber fibrillation 'cleaning means 900 is other than a plant hull fiber contained in a plant hull made into a sheet 16 by a high-pressure water flow jetted from a high-pressure water jet.
  • This is a continuous treatment system for plant stems characterized in that it removes the plant components from the fluid and disentangles and cleans the plant hull fibers 18.
  • the plant hull fiber defibration 'cleaning means 900 includes a plurality of transfer conveyors on which the plant hull sheet 16 is placed and moved, and an upper part of the transfer conveyor along the transfer direction.
  • This is a continuous treatment system for plant stems, characterized in that it has a high-pressure water injector fixedly arranged.
  • the invention of claim 15 is a plant characterized in that it comprises a belt body having a gap or a hole through which the conveying conveyor force plant skin fibers do not fall but water can pass through. Stem continuous processing system.
  • the invention of claim 16 is characterized in that the plant rind fiber defibration 'washing means 900 is long in the conveying direction and has a plant rind in the longitudinal direction.
  • a continuous treatment system for plant stems comprising a plurality of high-pressure water jets arranged along the longitudinal direction at the top of the water tank.
  • the invention of claim 17 is such that the plurality of arranged high-pressure water injectors are installed so that a water flow is jetted downward from the upper part of the water tank, and the water in the water tank moves vertically.
  • the plant stalk continuous treatment system is arranged so as to be rotated closer to a side surface of the water tank than a longitudinal center line parallel to the longitudinal direction of the water tank.
  • the invention of claim 18 is characterized in that the plurality of arranged high-pressure water injectors are installed at an angle of 1 to 20 degrees from the vertical line toward the lateral side of the water tank. It is a continuous processing system for stems.
  • the invention according to claim 19 is the continuous treatment system for plant stems, wherein the pressure of water supplied to the high-pressure water jet is 3 to 15 MPa.
  • the invention of claim 20 is such that the high-pressure water injector injects water in a straight line, and the high-pressure water injector is rotated by the force of water flowing inside the nozzle, and the rotation thereof. It has a rotor that changes the direction of the water flow jetted by, and the straight water flow jetted from the high-pressure water jetting machine rotates so as to form a conical side surface with the nozzle at the top. It is a featured plant stem continuous processing system.
  • the invention of claim 21 is characterized in that the water tank has a partial water tank force that is long in a plurality of transport directions, and each of the partial water tanks is arranged in series along the transport direction.
  • a plant stalk continuous treatment system characterized by having a plant husk fiber collecting / carrying means for carrying out plant husk fibers in an upstream partial water tank to a downstream partial water tank.
  • kenaf husk fibers containing a large amount of water obtained by the above method are further passed through a drying step using kenaf stalk having an apparent specific gravity in the range of 0.5 to 1.1 as a raw material. It is a kenaf-hull fiber mass characterized by having dried by this.
  • the present invention provides a method for obtaining plant hull fibers and plant stem cores from plant stems by using only water and mechanical treatment without using heat or chemicals, and a continuous treatment system for plant stems by the method. Therefore, there are the following advantages.
  • the kenaf-hull fiber mass obtained by the method of the present invention does not need to use a bleaching agent when producing a product with high whiteness.
  • a bleaching agent when producing a product with high whiteness.
  • conventional kenaf fiber is not bleached, it is biodegradable.
  • the finished resin turns light brown. There is no problem of coloring.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a continuous plant stem treatment system according to the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing the main part.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view showing a modified example of the roller.
  • FIG.8 Perspective view of plant hull 'stem core separator
  • FIG. 13 is an enlarged perspective view showing the lower part.
  • FIG. 16 is a view showing a modification of the high-pressure water injection nozzle.
  • FIG.17 A diagram showing a modification of the water tank.
  • the plant stalk strength and the plant husk fiber and the plant stalk core are obtained by the plant stalk grinding process Sl, the plant husk / stem core separation process S2, the plant husk rolling process S3, and the plant husk fiber as shown in FIG. Defibration ⁇ Cleaning process S4.
  • the plant stem (raw material) 10 input to the plant stem crushing step S1 is crushed in the plant stem crushing step S1, and the plant skin 14 is peeled off from the plant stem core 12.
  • the mixture of the plant hull and the plant stem core peeled in the plant stem crushing step S1 is then separated into the plant hull 14 and the plant stem core 12 in the plant hull / stem core separation step S2.
  • the separated plant hull 14 is input to the plant hull rolling step S3, where it is extended to a plant hull sheet 16.
  • the plant hull sheet 16 is input to the plant hull fiber defibrating / washing step S4, plant components other than the plant hull fiber contained in the plant hull sheet 16 are removed by flow, and the plant hull fiber 16 is defibrated and washed.
  • the plant stalk 10 is pulverized by the coarse pulverization nozzle 310 and the medium pulverization roller 320 of the plant stalk pulverization means 300 as shown in FIG.
  • the plant hull 14 and the plant stem core 12 peeled off in the plant stem crushing step S1 are put into the separation tank 410 of the plant hull 'stem core separating means 400.
  • the plant hull 14 and the plant stem core 12 are separated by utilizing the fact that the plant hull 14 sinks in water and the plant stem core 12 floats in water due to the specific gravity difference between the plant stem core and the plant hull, and Among the mixture of plant hulls and plant stem cores put into the separation tank 400, the plant stem cores 12 that have floated on the surface of the water using, for example, a plant core sweeping comb roller 420 and a plant core carrying comb roller 430. Capturing and unloading plant stem cores that are scooped off the surface of the aquarium and transported outside the tank It will be.
  • the plant hull rolling step S3 is performed by crushing and spreading the plant hull 14 by the fine rolling roller 710 of the plant hull rolling means 700.
  • the plant hull fiber defibrating and washing step S4 is performed by treating the plant hull sheet 16 with a high-pressure water stream by jet washing of the high-pressure water 921 by the high-pressure water jet machine 920 of the plant hull fiber defibration 'cleaning means 900. Then, plant components other than plant hull fibers are removed from the plant hull sheet 16, and the plant hull fibers 18 are defibrated and washed. [0049] In the present invention, the time from the introduction of the plant stem into the plant stem crushing process until the disentangled and washed plant hull fiber is obtained is 5 to 60 minutes, preferably 10 to 30 minutes. It is.
  • the most time-consuming step is the plant hull fiber defibration 'washing step, and the time required before the plant hull fiber defibration * washing step is 30 seconds to 3 minutes. If the time required for the entire process is shorter than 5 minutes, defibration and washing cannot be performed sufficiently. Also, if the time required for the whole process is 60 minutes, the plant husk fiber defibration is completely defibrated and washed V, so it only wastes time and energy. .
  • the system includes a plant stem crushing means 300, a plant hull and stem core separating means 400, a first plant hull conveying means 500, a plant hull rolling means 700, and a second plant hull as shown in FIG.
  • Conveying means 800 and plant skin fiber defibration 'cleaning means 900 are included.
  • a plant stalk conveying means 100 is disposed between the raw plant installation location and the plant stem pulverizing means 300 to convey the plant stem 10 from the raw plant stalk setting location to the plant stalk pulverizing means 300! /
  • the plant rind and stem core separating means 400 are disposed below the plant stem crushing means 300, and the plant hulls and plants generated by crushing naturally fallen from the plant stem crushing means 300.
  • the mixture of the stem core is separated into the plant hull 14 and the plant stem core 12, and the first plant hull conveying means 500 transfers the plant hull 14 from the plant hull / stem core separating means 400 to the plant hull rolling means 700.
  • the plant hull-stem core separating means 400 and the plant hull rolling means 700 are arranged between the transported slipping plant hull and stem core separating means 700, and the plant hull rolling means 700 extends the plant hull into the plant hull sheet 16.
  • the second plant hull conveying means 800 is a plant hull rolling hand.
  • Step 700 is arranged between the plant skin rolling means 700 and the plant skin fiber defibrating 'cleaning means 900 to transport the plant skin sheet 16 to the plant skin fiber defibrating' cleaning means 900, Plant skin fiber defibration 'cleaning means 900 removes plant components outside the plant skin fiber contained in the plant skin sheet 16 and disassembles and cleans the plant skin fiber 18.
  • the supply of the plant stem to the continuous plant stem treatment system of the present invention is performed by the plant stem transport means 100 provided in front of the system, and the plant stem transport means 100 is supplied from the plant plant stem installation site to the plant.
  • Stem crushing means 300 It is disposed between the plant stem crushing means 300. That is, the plant stem 10 cut to an appropriate length as shown in FIG. 4 is dropped into the plant stem crushing means inlet located above the plant stem crushing means 300 by the plant stem crushing means 100 such as the conveyor 110 with a conveyor bar. Can be done by law.
  • the plant hull fiber as the final target is a filler of biodegradable rosin, it is preferable that the length of the plant stem to be cut is about 5 to about LOcm.
  • the plant stem crushing means 300 used in the present invention passes the plant stem 10 between at least a pair of rollers facing each other so as to rotate at the same speed inward as shown in FIG. 4 to FIG.
  • the stalk is pulverized and the plant skin 14 is peeled off from the plant stem core 12, and the mouth ring has irregularities on the surface of the roller in contact with the plant stem, and the bulging part of one roller is the other roller It faces the dent.
  • the shape of the roller may be any shape as long as it efficiently crushes the plant stem 10, but has a gear-shaped irregularity in the cross section perpendicular to the rotation axis of the roller, or the roller Those having protrusions such as a pyramid, a quadrangular pyramid, a truncated cone, a quadrangular pyramid, and a hemisphere on the surface are preferably used.
  • Fig. 6 shows an example of a roller having a gear-shaped cross section
  • Fig. 7 shows an example of a roller 330 having protrusions. The unevenness of the roller surface in this way effectively crushes the plant stem and promotes the peeling of the plant coat and plant stem.
  • the plant stalk may be passed between the rollers only once using a pair of rollers, but the plant rind peels more efficiently if the plant stalk is crushed several times using a plurality of rollers. .
  • the number of rollers used is preferably 2-15, and more preferably 4-8. If the plant stalk passes between rollers more than once, pass the coarse grinding roller 310, which has a relatively large clearance between the rollers in the previous stage, and then pass the 320 coarse grinding roller, whose clearance is narrower than the coarse roller. As a result, the load on the roller in the previous stage can be reduced, and the peeling of the plant skin 14 from the plant stem 10 can be completed.
  • the preferred height of the coarse grinding roller 310 to the top of the preferred gear pitch and tooth groove force is 30 to 40 mm and 10 to 20 mm, respectively.
  • the preferred gear pitch of the grinding roller 320 and the preferred height from the tooth groove to the apex are 35 to 45 mm and 10 to 20 mm, respectively.
  • the plant hull / stem core separation means 400 used in the present invention can be of any type as long as the plant hull 14 and the plant stem core 12 can be separated, but the difference in specific gravity between the plant hull and the plant stem core is determined. What is used is efficient.
  • the separation method using the difference in specific gravity between the plant hull and the plant stem core is a method of separating the mixture of the plant hull and the plant stem core by the difference in the distance that is blown by the wind.
  • There are a method of vibrating or flowing the mixture to separate it into upper and lower layers by a difference in specific gravity a method of putting a mixture of plant hulls and plant stem cores into a separation aquarium and separating them into plant stem cores floating on water and plant hulls submerged in water.
  • Separation using water, so-called floating separation ! has been known for a long time and has been used in various fields, but in the case of undried kenaf, the plant skin has a specific gravity higher than 1. This method is suitable because the specific gravity of the plant stem core is lower than 1.
  • the mixture of the plant hull and the plant stem core treated by the plant hull crushing means 300 in the previous stage as illustrated in FIG. 8 and FIG. Drops into the aquarium 410 of the separation means 400.
  • the plant stem core 12 that floats on the water surface of the separation tank 410 is collected by the plant stem core collecting / carrying means, and is transported from the plant hull / stem core separating means 400 into a plant stem core collection container (not shown).
  • the plant stem core collecting and carrying means comprises a plant stem core collecting means and a plant stem core carrying means, and a plurality of plant stem cores 12 floating on the water surface are installed on the water surface.
  • Plants such as the core sweeping comb roller 420 are swept by the plant stem core collection means 438 by the plant stem core collection means, and only the plant stem core 12 is planted by the plant stem core removal means such as the plant core removal comb roller 43 0 Carry out into the stem collection container
  • the plant skin 14 submerged in the water is disposed such that the start end is located at the bottom of the separation tank 410 and the end is located on the water surface of the separation tank 410 at a position facing it.
  • the plant hull is deposited on the plant hull carrying means such as the conveyor 440 underwater, and the accumulated plant hull is conveyed by the plant hull carrying means, and is carried out from the plant hull and stem core separating means 400 to be the first plant hull carrying means 500.
  • water in the separation tank 410 is also partially discharged and discharged, so water is kept in the tank to maintain the water level of the tank.
  • the plant hull 14 carried out from the plant hull / stem core separating means 400 is transferred to the plant hull rolling means 700 by the first plant hull conveying means 500 such as the conveyor 510 with a conveying bar as shown in FIG. It is dropped into the plant skin rolling means inlet located at the top.
  • the plant hull rolling means 700 used in the present invention is for rolling the plant hull 14 into a sheet 16 shape, and the one having a structure similar to the plant stem crushing means 300 can be used. That is, there are irregularities on the surface as illustrated in FIGS. 10 to 13, and the bulging part of one roller is opposed to the recess of the other roller and is opposed to rotate at the same speed inward.
  • the shape of the roller may be any shape as long as it efficiently crushes the plant skin, but the cross section perpendicular to the rotation axis of the roller is a gear-like unevenness.
  • a roller having a cone, a quadrangular pyramid, a truncated cone, a truncated pyramid, a hemisphere or the like is preferably used.
  • a pair of rollers may be used to pass the plant hull between the mouths once, but the plant hull fibers are defibrated at a later stage by crushing the plant hull several times with multiple rollers. Becomes easier.
  • the number of rollers to be used is preferably 2 to 40, more preferably 5 to 20.
  • Roller used in plant hull rolling means 700 The clearance between plants is narrower than the clearance between rollers used in plant stem crushing means 300. By using fine rolling rollers 710, 720, plant hulls are more The plant hull fibers that make up the plant hulls are loosened loosely and become easy to disassemble.
  • the fine rolling rollers 710 and 720 are preferable, the gear pitch and the tooth groove force are also preferable to the top, and the height is 10 to 20 mm, 3 ⁇ 10mm.
  • the plant hull sheet 16 unloaded from the plant hull rolling means 700 is converted into a plant hull fiber defibrating / washing means by a second plant hull conveying means 800 such as a conveyor 810 with a conveying bar as shown in FIG.
  • Plant skin fiber defibration located at the top of 900 ⁇ Dropped into the cleaning means inlet.
  • the plant skin fiber disentanglement 'cleaning means 900 is a plant other than the plant skin fiber from the plant skin crushed in the plant skin rolling means 700 in the preceding stage. This is for removing the components from the flow and defibrating and washing the plant hull fibers 18.
  • a plant hull that is spread and formed in a sheet shape is placed on the transfer conveyor and moved, and a plurality of fixed arrangements are arranged on the upper side of the transfer conveyor along the transfer direction.
  • high pressure water jet power is installed and high pressure water is sprayed on the plant hull to defibrate and wash the plant hull.
  • the belt body of the conveyor for conveyance does not drop plant skin fibers but has gaps or holes through which water can pass. Examples of such belt bodies include nets, woven fabrics such as meshes, and strip-like plates linked together, and slits between adjacent plates.
  • the plant hull or the plant hull fiber is moved while immersed in the longitudinal direction, which is long in the conveying direction as shown in FIGS. 14 and 15.
  • the plant skin sheet 16 is dropped into a high pressure water jet washing tank 910 structured to be transported, and a plurality of high pressure water sprayers 920 arranged along the longitudinal direction are placed on the top of the water tank toward the water tank 910.
  • high pressure water 921 is sprayed and the plant hull is defibrated and washed.
  • the nozzles of the high-pressure water injector 920 are closer to the side surface of the water tank than the center line in the longitudinal direction parallel to the longitudinal direction of the water tank 910 so that the water in the water tank 910 rotates in the vertical direction. .
  • the plant hulls in the aquarium can be uniformly applied to the high-pressure water stream.
  • the inclination is preferably 1 to 20 degrees from the vertical line. 2 to: More preferably L0 degrees. If the inclination is less than 1 degree, the effect of promoting the rotation of the water is small. The ratio of hitting the side wall increases and the efficiency is worse.
  • the number of nozzles of the high-pressure water jet 920 installed in the water tank 910 is preferably 2-30, and more preferably 5-15.
  • the pressure of water supplied to the nozzle of the high-pressure water jet 920 (preferred pressure) is preferably 3 to 15 MPa, 5 to: LOMPa Is more preferable.
  • the original pressure is lower than 5 MPa, the ability to remove plant components other than the fibers is weak, and the fibrillation of the plant hull fibers does not proceed sufficiently.
  • the nozzle type of the high-pressure water sprayer 920 may be a straight line jetted from the nozzle cover, but the high pressure as illustrated in Fig. 16 (A) (plan view) and (B) (side view).
  • Water nozzle Nozzle 920 has a rotor 923 that rotates by the force of the water flowing inside the nozzle and changes the direction of the water jetted by the rotation, and is linearly jetted from the high-pressure water jet. It is preferred that the water rotate to form the side of the cone 924 with the nozzle at the top.
  • the high-pressure water stream 921 can be uniformly applied to the plant skin.
  • the opening of the high-pressure water flow is more preferably 10 to 30 degrees, preferably the apex angle of the cone formed by the water flow is 5 to 40 degrees. If the apex angle of the cone is smaller than 5 degrees, the effect of swirling is not so much seen. If it is larger than 40 degrees, the ratio of the high-pressure water stream hitting the side wall of the aquarium increases and the efficiency is adversely affected.
  • the above-described water tanks also have partial water tanks 910A, 910B, and 910C that are long in a plurality of transport directions as illustrated in FIG. 17, and the partial water tanks are arranged in series along the transport direction.
  • Comb rollers 930A, 930B, and 930C for collecting and transporting plant skin fibers such as 930A, 930B, and 930C for transporting plant hull fibers from upstream partial water tanks to downstream partial water tanks.
  • the outer skin is sent from the upstream partial water tank to the downstream partial water tank sequentially while being defibrated and washed by the high-pressure water flow.
  • a plurality of such water tank lines connected in series can be arranged in parallel.
  • the plant hulls spread in a sheet form by the plant hull crushing means are supplied almost evenly to the water tank at the uppermost stream of each line. It is preferable to arrange 2 to 4 lines of water tanks in parallel and connect 2 to 6 tanks in series.
  • the plant hull fiber defibration 'washing means 900 also serves to wash the plant hull fibers, it is preferable to use water with as little turbidity as possible in the water tank 920C located on the most downstream side.
  • Plant skin fiber disentanglement 'cleaning method' To save the amount of water used in the entire 900, the water tank located at the most downstream 920C power is also pressurized by the booster pump 916C and sent to one high-pressure water jet on the upstream side Supply water.
  • the wastewater as the upstream water source, the overall water consumption can be greatly reduced. In this way, the most upstream water tank 920A will use the turbid water
  • the drainage from the most upstream water tank 920A is further made up by makeup water used in the plant hull / stem core separation means 400. Can be used as
  • the plant stem used in the present invention is not limited as long as it is a plant stem from which high-strength plant husk fibers can be obtained. Plant stems or tall upright annual stalks such as sugarcane, kenaf, sunflower, rosewood and hollyhock are preferred. In particular, kenaf stalks are the best when taking into consideration the high harvestability, ease of cultivation, whether or not there are restrictions on cultivation, and the strength of the outer fiber.
  • the apparent specific gravity of the kenaf stem is preferably 0.5 to 1.1, more preferably 0.8 to 0.99.
  • Such kenaf stalks include kenaf stalks that are not very dry, shortly after harvesting, preferably within 48 hours of harvesting, more preferably within 24 hours of harvesting. In addition, it is preferable to harvest kenaf before withering. Such kenaf stalk strength is white, and when used as a product or semi-finished product, it is not necessary to bleach the kenaf skin fiber.
  • Kenaf hull fibers obtained by treating kenaf stalks with the system of the present invention are those after washing, and still contain a large amount of moisture. Therefore, it is necessary to dry through the drying process before shipping the kenaf hull fiber. Examples of drying means include sun drying and drying with a dryer. After drying, it can be transported easily by compressing with a compressor, banding and packing.
  • the average fiber diameter of the dried kenaf hull fiber is 30 to 300 ⁇ m, preferably 60 to 200 ⁇ m. If the average fiber diameter is 30 to 300 ⁇ m, a sufficient strength improvement effect for biodegradable coagulant can be obtained when mixed with biodegradable coagulant. However, if the average fiber diameter is larger than 300 m, the effect of improving the strength against biodegradable resin is small, which is not preferable. Moreover, even if the average fiber diameter is smaller than 30 m, the energy required for reducing the fiber diameter is wasted and there is no significant change in the strength improvement effect against biodegradable resin.
  • This adjustment of the average fiber diameter is mainly due to the conditions of the plant hull fiber fibrillation 'cleaning means in the system of the present invention (plant hull fiber defibration' plant hull residence time in the washing means, the number of high-pressure water jets, Determined by the pressure of the water supplied to the water jet)
  • plant components other than plant hull fibers contained in the plant hull are efficiently removed.
  • plant components pectin, lignin, etc.
  • kenaf husk fiber containing a large amount of vectin is mixed with biodegradable rosin, there is a problem if the biodegradable rosin is colored brown!
  • the amount of pectin contained in the dried kenaf hull fiber of the present invention is 0.1 to 5% by weight, and preferably 0.5 to 3% by weight.
  • the kenaf stem core obtained by treating kenaf stem with the system of the present invention has a chip-like shape having an average size of about 5 to 50 mm.
  • Kenaf stalk core is porous, and its bulk specific gravity is about 0.1 to 0.2 gZcm 3 .
  • Fig. 3 shows the flow of materials in a continuous treatment system for plant stems in which plant skin fibers and plant stem cores are obtained from the plant stems of the present invention.
  • the plant stalk 10 cut to an appropriate length is conveyed to the entrance of the plant stalk crushing means 300 by a conveyor 110 with a conveyor bar as shown in FIG. .
  • the plant stem Inside the plant stem crushing means 300, the plant stem first passes through a coarse crushing roller 310 with a relatively large clearance between the rollers, and then passes through a medium crushing roller 320 where the clearance is narrower than the coarse crushing roller 310, The plant skin 14 is peeled off from the plant stem 10.
  • the gear pitch of the coarse crushing roller 310 may be 34 mm
  • the height may be 16 mm, for example
  • the gear pitch of the medium crushing roller 320 may be 38.5 mm and the height may be 14.8 mm, for example.
  • the plant stem core 12 and the plant shell 14 are mixed and fall into the separation tank 410 of the plant shell 'stem core separating means 400 as shown in FIG.
  • the plant stalk core 12 floats in the water because it contains bubbles inside, but the plant skin 14 is crushed and crushed, so it sinks into the gaps between the fibers by capillarity.
  • a plurality of plant stem cores 12 floating on the surface of the water are swept up to a plant stem core outlet 438 by a plant core sweeping comb roller 420 installed in a row on the water surface, and plants are planted by a plant stem core outlet comb roller 430.
  • the plant skin 14 submerged in the water tank is piled up on a conveyor 440 with an underwater rail provided obliquely from the bottom surface to the plant skin transport port 442, and is transported from the water to the plant skin transport port.
  • the plant hull 14 that has exited from the plant hull outlet 442 is conveyed to the start end of the plant hull rolling means 700 by a conveyor 510 with a conveyor bar as shown in FIG. Is done.
  • the fine hull rollers 710 and 720 which further narrow the clearance between the rollers, loosen the plant hull 14 and loosen the plant hull fibers that make up the plant hull, thereby unweaving.
  • the plant skin sheet 16 is in an easy state.
  • the pitch of the fine rolling rollers 710 and 720 can be set to 15 mm, for example, and the height can be set to 6.5 mm, for example.
  • the plant hull sheet 16 that has exited the plant hull rolling means 700 is conveyed to the inlet of the plant hull fiber defibrating / cleaning means 900 by a conveyor 810 with a conveying bar as shown in FIG. Defibration ⁇ Washed into 900.
  • Plant husk fiber defibrating / cleaning means Inside 900, the plant husk is treated with a high-pressure water flow to wash away plant components other than plant husk fibers, and the plant husk fibers are defibrated and washed.
  • the fibrillated plant hull fiber 18 It is swept away by the comb comb roller 930, and is taken out from the plant rind fiber defibration 'cleaning means 900, received by the container 940, and the system force is also carried out.
  • FIG. 4 is a perspective structural view of a plant stem crusher used as the plant stem crushing means 300, showing the state of its operation, and FIG. 5 is a side view thereof.
  • FIG. 6 is a perspective view of the grinding roller of the plant stem crusher, and shows how the plant stem 10 is crushed only by the movement of the roller.
  • the structure and operation of the plant stem grinder are as follows.
  • the front end of the conveyor 110 with a conveyor bar is located, and the plant stem 10 cut to an appropriate length is carried in.
  • a coarse crushing roller 310 that rotates around a roller shaft 312 and a driving motor 318 that transmits power to the roller 310 via a sprocket 314 and a driving chain 316 are located side by side.
  • the plant stem 10 supplied to the pulverizer is crushed by passing through a pair of coarse pulverizing rollers 3 10 driven in the direction of the arrow by the power of the drive motor 318 by the sprocket 314 and the drive chain 316.
  • a medium grinding roller 320 that rotates around a roller shaft 322 and a second drive motor 328 that transmits power to this roller 320 via a sprocket 324 and a drive chain 326.
  • the plant stalks once crushed are further crushed by passing through a plurality of medium-sized grinding rollers 320 arranged directly below.
  • the plant stem 10 is transported from the plant stem grinder in a state where it is peeled off by the plant stem core 12 and the plant hull 14.
  • Fig. 8 is a perspective view of the plant hull 'stem core separator used as the plant hull' stem core separating means 400, and is a diagram showing the operation thereof, and Fig. 9 is a side view thereof.
  • the drive chain 434 is shown stretched through an idle sprocket that does not have a comb roller. Its structure and operation are as follows.
  • a submersible with a submersible frame installed diagonally along the bottom surface.
  • Nevea 440, a plurality of plant stem core sweeping comb rollers 420 and a plant stem core unloading comb roller 430 installed at the outlet are supported by a plant hull / stem core separator frame 402 and separated.
  • the plant stem core 12 and the plant hull 14 are also dropped into the separation tank 410 by the power of the plant stem crusher, and the plant stem core 12 floats on the surface of the water due to its internal bubbles, so a plurality of plant stem cores rotating in the direction of the arrow Sweeping comb roller 420 sweeps in the direction of the exit, extracts the plant stem core exit comb roller 430 installed at the exit and rotates in the direction of the arrow, and transports it to a container (not shown).
  • the place where the plant stem core 12 and the plant hull 14 are dropped is around the middle of a plurality of plant stem core sweeping comb rollers 420, and the plant stem core floating on the water surface is the plant stem core. Since the sweeping comb roller 420 sweeps in the direction of the plant stem core exit 438, the plant stem core does not move to the plant hull exit 442 arranged to face the plant stem core exit.
  • the plant skin 14 sucks water by the capillarity of the crushed plant fibers, sinks in the water, is installed obliquely along the bottom of the oblique aquarium, and rotates in the direction of the arrow. It accumulates on the conveyor 440 with a cross, and is carried out of the water tank 410 from the plant hull carrying-out port 422 facing the plant stem core carrying-out port 438.
  • the plant core sweeping comb roller 420 is provided with three radially extending objects in which three combs are inclined from the roller shaft, and the plant stem core carrying comb roller 430 is provided with its roller shaft.
  • FIG. 10 is a perspective structural view of a plant hull rolling machine used as a plant hull rolling means, and shows a state of operation thereof.
  • FIG. 11 is a side view showing a state in which the drive chains 716 and 726 are stretched through an idle sprocket having no rolling roller.
  • the structure and operation of the plant hull rolling mill are as follows.
  • the tip of the conveyor 510 with a conveyor bar is located, and the plant hull 14 extracted by the plant hull / stem core separator is carried in.
  • a plurality of fine rolling rollers 710 rotating around a roller shaft 712 and a drive motor 718 transmitting power to the rollers 710 via a sprocket 714 and a drive chain 716 are arranged side by side. Then, the plant skin 10 is loosened only by the movement of the roller, and spread to form the plant skin sheet 16.
  • the roller shafts 722 are arranged alternately in the vertical direction as if they were mirrored and mirrored as shown in FIG.
  • the plant hull 10 After passing through a series of fine rolling rollers 710 and immediately passing through the same fine rolling roller 720 again, the plant hull 10 further loosens the fibers, and the fibers are entangled and changed into a sheet shape.
  • Plant skin sheet 16 Plant skin sheet 16
  • gear-shaped fine rolling rollers 710 are provided on the upper stage, and seven gear-shaped fine rolling rollers 720 are provided on the lower stage in the reverse direction.
  • shape and number of each roller are as follows.
  • the present invention is not limited to this, and for example, one or both of them can be a roller with protrusions 330 as illustrated in FIG.
  • shape of gears and protrusions can be changed between the upper and lower stages.
  • FIG. 14 is a perspective structural view of a plant hull fiber defibrating-washing machine used as the plant hull fiber defibrating “cleaning means 900”, and shows the state of operation thereof.
  • FIG. 15 is a side view showing the positional relationship between the outer fiber carrying comb roller 930, the attached fiber cleaning comb 932, and other parts.
  • the structure and operation of the plant hull fiber defibration 'washer is as follows:
  • a high pressure water jet washing tank 910 with a washing water circulation pipe 912 attached is installed on a plant hull fiber defibrating 'washing machine frame 902, and a side panel column attached to the plant hull fiber defibration' washing machine frame 902.
  • a side panel 906 supported by 904 has a structure in which a plurality of water supply pipes 922 each having a high-pressure water injection nozzle attached to the tip thereof, and an outer fiber carrying comb roller 930 having an attached fiber cleaning comb 932 are attached.
  • High pressure water jet washing tank 16 is put into the water tank 910, and other than the fibers of the plant skin sheet 16 by jetting high-pressure water 921 indicated by arrows from a plurality of high-pressure water jet nozzles arranged continuously in the center of the high-pressure water jet washing tank 910. Plant husk fibers that are washed away near the carry-out port by the pressure of the high-pressure water jet and the flow of circulating wash water, and only the fibers are washed away by the comb-shaped roller 930 for carrying out the husk fiber that rotates in the direction of the arrow.
  • the water jet washing tank 910 is swept out of the plant to obtain plant skin fiber 18 and carry it out.
  • the cleaning water soiled for cleaning is drawn out through the cleaning water drain pipe 912, filtered through the cleaning water filter 914, stored in the cleaning water reservoir 915, and the cleaning water boosting pump 916. After being pressurized, the water is recirculated from the water supply pipe 922 to the high-pressure water injection nozzle through the washing water circulation pipe 918 again. While the plant hulls are being treated with a high-pressure water stream, if water comes out of the high-pressure water jet washing tank 910 due to splashes, etc., and the water in the high-pressure water jet washing tank 910 is insufficient, only the shortage is removed. Replenish.
  • the plant hull fibers 18 that are made of only fibers become easy to adhere to the comb portion of the hull fiber carrying comb roller 930 when water is contained.
  • the attached fiber is dropped by passing it through an attached fiber cleaning comb 932 provided at the carry-out port, and the roller comb portion returns to the washing tank 910 in a clean state at all times.
  • the outer fiber carrying comb-shaped roller 930 is provided with one roller axial force of which six combs extend in a bowl shape, but the number of rollers 930, the number of combs, and the shape Is not limited to this. Further, the number and arrangement of the high-pressure water jet nozzles and the configuration of the attached fiber cleaning comb 932 are not limited to the embodiment.
  • FIG. 17 shows three tanks of plant rind fiber defibators' connected in series along the transport direction.
  • Each partial aquarium 910A, 910B, 910C has a hull fiber carry comb roller 930A, 930B, 930C for carrying out the plant hull fiber in the upstream partial aquarium to the downstream partial aquarium.
  • the partial water tank power on the upstream side is sent to the partial water tank on the downstream side while being defibrated and washed by the high-pressure water stream.
  • the most downstream partial tank 920C force is also due to the outer fiber carrying comb roller 930C,
  • Waste water from the lowermost partial tank 920C is sent to the washing water booster pump 916C through the washing water drain pipe 912C and the washing water storage tank 915C, and the pressurized circulating water passes through the washing water circulation pipe 918C.
  • One upstream partial tank 920B is sent to the water supply pipe 922B.
  • the lower basin tank 920C power is also one upstream of the partial tank 920B power drainage is used in the same way as the high-pressure water in the further upstream (uppermost stream in the example of FIG. 17) 920A.
  • the wastewater from the uppermost partial tank 920A is partly used as make-up water for the plant hull / stem core separator, and the others are discarded.
  • the number of partial tanks is not limited to three, but may be two or four or more.
  • the conveyor 810 with a conveyor bar that receives the plant skin sheet 16 that has been loosened by the plant skin rolling mill is bifurcated in two directions, so that the plant skin fiber that has been mistakenly reflected in the mirror is disassembled and washed
  • the conveyor 810 with a conveyor bar that receives the plant skin sheet 16 that has been loosened by the plant skin rolling mill is bifurcated in two directions, so that the plant skin fiber that has been mistakenly reflected in the mirror is disassembled and washed
  • the method and system for obtaining the plant hull fiber and plant stem core from the plant stem of the present invention include:
  • the plant stem By simply washing with high-pressure water, the plant stem is separated into a plant hull and a plant stem core, and a plant stem core and a plant hull fiber that can be used industrially at high speed and in large quantities.
  • chemicals and chemicals are not used, disposal costs are not required and manufacturing costs can be greatly reduced.
  • no chemicals or chemicals it can be installed in plant cultivation areas that do not pollute the environment and can coexist with nature.
  • plant husk fiber is used as a biodegradable fiber reinforced fiber
  • plant stem core is used as a raw material for particleboard and pulp, and It is very useful in all fields without being limited to it.

Abstract

　ケナフ等の、産業上利用可能な植物外皮繊維と植物茎芯を、熱や薬品を使わず、水と機械的処理による物理作用だけで、高速に植物外皮繊維と植物茎芯に分離する方法とシステムを提供する。 　粉砕ローラーを備えた植物茎粉砕手段に植物茎を投入し、植物茎から植物外皮を剥離させ、植物外皮と植物茎芯との比重差を利用して植物外皮と植物茎芯を分離し、植物外皮だけを植物外皮圧延手段に送り、圧延ローラーにより植物外皮を延展してシート状にして、植物外皮繊維解繊・洗浄手段へ送り、植物外皮繊維以外の植物成分を高圧水噴射で洗い流して植物外皮繊維のみを得るようにして、植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る。

Description

植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法、植物茎の処理システム 、及び、その方法から得られるケナフ外皮繊維塊
技術分野
[0001] 本発明は、植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法、植物茎の処理システ ム、及び、その方法力も得られるケナフ外皮繊維塊に係り、特に、植物茎の連続処理 プロセスラインに用いるのに好適な、植物茎力ゝら解繊'洗浄された植物外皮繊維 (フ アイバー）と植物茎芯 (コア)を、短時間で連続して得ることが可能な、植物茎から植 物外皮繊維と植物茎芯を得る方法、植物茎の処理システム、及び、その方法から得 られるケナフ外皮繊維塊に関する。
背景技術
[0002] 化学合成物質は、自然界に廃棄されると有害な性質を保持したまま長期間存在し 、生態系に悪影響を与える。近年は、このような問題から、環境負荷を軽減するため 化学合成された人工物と同等の特性'機能を有する自然界の物質をできるだけ有効 利用しょうという社会要請がある。もちろん植物も有効利用の対象である。
[0003] そのような観点から、石油系の合成樹脂に換わる生分解性榭脂の普及が叫ばれて いる。し力しながら、一般的に生分解性榭脂は耐熱性 '耐衝撃性に対して弱いという 欠点を有する。この生分解性榭脂の欠点を補うため、さまざまな添加剤'充填剤が検 討されている力 中でもケナフの茎に含まれるケナフ外皮繊維が有効であると言われ ている。
[0004] また、ケナフ茎の芯の部分は、榭脂充填剤、パーティクルボード、建築用材料、紙 パルプ等として利用することができる。
[0005] ケナフは豪州などで大規模栽培されており、大量のケナフの茎を外皮と外皮以外 の部位に簡便かつ効率よく分離し繊維を抽出する方法と装置が切望されている。
[0006] 従来技術にお!ヽては、微生物発酵により植物茎を腐らせ、水を加え破砕しつつ攪 拌して繊維を取り出す方法が特開 2002— 115188号公報に記載されている。また、 ケナフの茎を微生物分解処理し、茎を水中で攪拌して繊維と芯とを分離し、外皮繊 維を回収する技術が特開 2001— 336022号公報に記載されている。
[0007] しかし、微生物を用いた発酵法では、発酵や浸漬に要する時間が長ぐ水を大量に 必要とするため、水資源が豊富な場合はよいが、そうでない場合には実施が困難で あるという問題があった。
[0008] また、大規模栽培されるケナフの利用法として、ケナフの茎を芯と外皮に分離した 後、一定長に切断し、水と混合し、攪拌粉砕し、水煮の工程を経て化学処理を施さず に、植物繊維を取り出す方法が特許第 2960063号に開示されている。しかし、特許 第 2960063号には方法が開示されているだけであり、記載された方法を効率よく実 現する装置にっ 、て具体的に明示されて 、な 、。
[0009] また、特開 2001— 288686号公報では、生ケナフを圧搾して絞り汁を搾取し、絞り 汁を搾取された生ケナフの表皮を水洗 、で剥離する前処理を施して力 切断し、生 チップを作製する方法が開示されている。しかし、この方法は多くの水を必要とする 問題があるし、記載された方法を効率よく実現する装置については具体的に明示さ れていない。
[0010] また、特開 2005— 220505号公報では、植物茎を外皮と芯に分離した後、外皮を プレスし、プレスした外皮を水に浸して外皮繊維を結合するゴム分を微生物により分 解し、最後に外皮繊維を高圧水流で洗浄する方法が開示されている。この方法にお いても、微生物によるガム質の分解工程が含まれているため、植物茎から外皮繊維 を抽出するまでに最低 1週間は力かる。
[0011] また、特開 2005— 131894号公報では、靭皮植物を粉砕してその靭皮を茎芯から 剥離させ、その靭皮と茎芯をコンベア上に乗せ、振動を加えながら運搬することによ り靭皮と茎芯を分離する装置が開示されている。しかし、この方法では靭皮と茎芯の 分離が完全ではなぐまた、分離された靭皮力 靭皮繊維を得る方法については何 も明示されていない。
[0012] このような状況から、発明者らは以前にケナフ茎を高圧水流で処理することによりケ ナフ外皮繊維を得る技術を国際公開 WO2005Z113865号公報で提案した。この 技術では、装置にケナフ茎を投入するだけで、自動的にケナフ茎力 外皮繊維が分 離 '回収される。また、この装置では水は循環使用されるため、ケナフ茎を処理する ために大量の水を使用するということはない。しかし、この装置ではケナフ茎を 1本ず つ処理する仕組みとなって ヽたため、大規模栽培されたケナフを大量に処理する〖こ は適さな ヽと ヽぅ問題があった。
発明の開示
[0013] 本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、一度に大量の植物 茎の処理が可能であり、かつ、植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を短時間で連続 して得る方法、及び、その方法による植物茎の連続処理システム、及び、その方法に より得られるケナフ外皮繊維塊を提供することを課題とする。
[0014] 発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討した結果、一度に大量の植物茎を 処理することができ、効率的に植物茎芯及び植物外皮繊維を得ることができる植物 茎から植物外皮繊維と植物茎芯を短時間で連続して得る方法、及びその方法による 植物茎の連続処理システムを考案し、更にその方法により得られる特徴的なケナフ 外皮繊維塊を見出し本発明に至った。
[0015] 本発明の本質は、原料である植物茎を植物茎芯と繊維成分を多く含む植物外皮と に分離し、植物茎芯は回収し、植物外皮は粉砕し、シート状に延展し、さらにそのシ ート状植物外皮から植物外皮繊維以外の植物成分を除去し植物外皮繊維を連続的 に得るプロセスを見出したことである。
[0016] すなわち請求項 1の本発明は、図 1に示す如ぐ植物茎粉砕工程 Sl、植物外皮- 茎芯分離工程 S2、植物外皮圧延工程 S3、植物外皮繊維解繊'洗浄工程 S4からな る植物茎 (原材料） 10から植物外皮繊維 18と植物茎芯 12を得る方法において、植 物茎粉砕工程 S 1が、植物茎 10を粉砕することにより植物茎芯 12から植物外皮 14を 剥離させるものであり、植物外皮 ·茎芯分離工程 S2が、前記植物茎粉砕工程 S1で 剥離された植物外皮と植物茎芯の混合物を植物外皮 14と植物茎芯 12とに分離する ものであり、植物外皮圧延工程 S3が、分離された植物外皮 14を延展してシート 16状 にするものであり、植物外皮繊維解繊'洗浄工程 S4が、シート 16状にされた植物外 皮に含まれる植物外皮繊維以外の植物成分を流動除去し、植物外皮繊維 18を解繊 •洗浄するものであることを特徴とする植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方 法である。 [0017] 請求項 2の発明は、請求項 1に記載された前記植物外皮，茎芯分離工程 S2が、植 物茎粉砕工程 S1で剥離された植物外皮と植物茎芯を分離用水槽に投入し、植物外 皮が水に沈み植物茎芯が水に浮くことを利用して植物外皮と植物茎芯とを分離する ものであり、かつ前記分離用水槽の中に投入された植物外皮及び植物茎芯の混合 物のうち、水面に浮上した植物茎芯を水槽表面で掬い取り、水槽外へ搬出すると共 に、水槽底に沈降した植物外皮を水槽外へ搬出するものであることを特徴とする植 物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法である。
[0018] 請求項 3の発明は、前記植物茎 10を植物茎粉砕工程 S1に投入してから、解繊-洗 浄された植物外皮繊維 18が得られるまでの時間が 5〜60分であることを特徴とする 請求項 1又は 2記載の植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法である。
[0019] 請求項 4の発明は、請求項 1に記載された植物茎 10が、該植物が立ち枯れする前 に収穫され、収穫後 48時間以内のものであることを特徴とする植物茎力 植物外皮 繊維と植物茎芯を得る方法である。
[0020] 請求項 5の発明は、請求項 1に記載された植物茎 10から植物外皮繊維 18と植物 茎芯 12を得る方法による植物茎の連続処理システムであって、図 2に示す如ぐ植 物茎粉砕手段 300と、植物外皮，茎芯分離手段 400と、第 1の植物外皮搬送手段 50 0と、植物外皮圧延手段 700と、第 2の植物外皮搬送手段 800と、植物外皮繊維解 繊'洗浄手段 900とからなり、前記植物茎粉砕手段 300が、植物茎を粉砕すること〖こ より植物茎芯 12から植物外皮 14を剥離させるものであり、前記植物外皮 ·茎芯分離 手段 400が、植物茎粉砕手段 300の下部に配設されており、かつ植物茎粉砕手段 3 00から自然落下した粉砕により生じた植物外皮及び植物茎芯の混合物を植物外皮 14と植物茎芯 (コア） 12に分離するものであり、前記第 1の植物外皮搬送手段 500が 、植物外皮 ·茎芯分離手段 400から植物外皮圧延手段 700へ植物外皮 14を搬送す ベく、植物外皮 ·茎芯分離手段 400と植物外皮圧延手段 700の間に配設されて!/ヽる ものであり、前記植物外皮圧延手段 700が、植物外皮 14を延展してシート 16状にす るものであり、前記第 2の植物外皮搬送手段 800が、植物外皮圧延手段 700から植 物外皮繊維解繊'洗浄手段 900へシート 16状にされた植物外皮を搬送すベぐ植物 外皮圧延手段 700と植物外皮繊維解繊 '洗浄手段 900の間に配設されているもので あり、前記植物外皮繊維解繊 '洗浄手段 900が、シート 16状にされた植物外皮に含 まれる植物外皮繊維以外の植物成分を流動除去し、植物外皮繊維 (ファイバー） 18 を解繊'洗浄するものであることを特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0021] 即ち、本発明の植物茎の連続処理システムは、図 2に示すように、植物茎粉砕手段 300と、植物外皮，茎芯分離手段 400と、植物外皮圧延手段 700と、植物外皮繊維 解繊 '洗浄手段 900を連続させたものである。また、当該システムは、植物茎 10を植 物外皮 14と植物茎芯 12に分離する手段 200と、植物外皮 14から植物外皮繊維 18 を得る手段 600の二つに大別される。図 3は、植物茎から植物芯と植物外皮繊維が 得られるまでの材料の流れを示したものである。
[0022] 請求項 6の発明は、前記植物茎粉砕手段 300の前に植物茎搬送手段 100を備え、 前記植物外皮繊維解繊 ·洗浄手段 900が、植物外皮繊維捕集 '搬出手段を有して おり、前記植物茎搬送手段 100が、原料植物茎設置場所から植物茎粉砕手段 300 へ植物茎 10を搬送すベぐ原料植物設置場所と植物茎粉砕手段 300との間に配設 されているものであり、前記植物外皮繊維捕集'搬出手段が、植物外皮繊維解繊 '洗 浄手段 900で解繊 '洗浄された植物外皮繊維 18を捕集して植物外皮繊維回収容器 へ搬出するためのものであることを特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0023] 請求項 7の発明は、前記植物茎粉砕手段 300が、内方向へ同速回転するよう対置 してなる一対のローラーの間に植物茎 10を通すことにより植物茎を粉砕し、植物茎 芯 12から植物外皮 14を剥離させるものであり、かつ前記ローラーが、植物茎が接す るローラー表面に凹凸を有し、一方のローラーの膨出部が他方のローラーの窪みに 対向しているものであることを特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0024] 請求項 8の発明は、前記植物外皮 ·茎芯分離手段 400が、分離用水槽を有し、植 物外皮 14が水に沈み植物茎芯 12が水に浮くことを利用して植物外皮と植物茎芯と を分離するものであることを特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0025] 請求項 9の発明は、前記植物外皮 ·茎芯分離手段 400が、水面に浮上した植物茎 芯 12を水槽表面で掬い取り、分離用水槽外へ搬出するための植物茎芯捕集，搬出 手段と、分離用水槽の底に始端部が位置し、それと対向する位置で分離用水槽の水 面上に終端部が位置するように配設され、水槽底に沈降した植物外皮 14を第 1の植 物外皮搬送手段 500の始端部へ搬出する植物外皮搬出手段を有することを特徴と する植物茎の連続処理システムである。
[0026] 請求項 10の発明は、前記植物外皮圧延手段 700が、内方向へ同速回転するよう 対置してなる一対のローラーの間に植物外皮 14を通すことにより植物外皮を延展し てシート 16状の植物外皮にするものであり、かつ前記ローラーが、植物外皮が接す るローラー表面に凹凸を有し、一方のローラーの膨出部が他方のローラーの窪みに 対向しているものであることを特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0027] 請求項 11の発明は、請求項 7又は 10のローラー力 ローラーの回転軸に対して垂 直方向の断面が歯車状の凹凸を有することを特徴とする植物茎の連続処理システム である。
[0028] 請求項 12の発明は、請求項 7又は 10のローラー力 ローラー表面に円錐、四角錐 、円錐台、四角錐台、半球力 選ばれるいずれかの突起が付いたものであることを特 徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0029] 請求項 13の発明は、前記植物外皮繊維解繊'洗浄手段 900が、高圧水噴射機か ら噴射された高圧水流によってシート 16状にされた植物外皮に含まれる植物外皮繊 維以外の植物成分を流動除去し、植物外皮繊維 18を解繊'洗浄するものであること を特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0030] 請求項 14の発明は、前記植物外皮繊維解繊 '洗浄手段 900が、植物外皮シート 1 6が乗せられ移動する搬送用コンベアと、該搬送用コンベア上部に搬送方向に沿つ て複数固定配設された高圧水噴射機を有するものであることを特徴とする植物茎の 連続処理システムである。
[0031] 請求項 15の発明は、前記搬送用コンベア力 植物外皮繊維は落ちないが、水は通 り抜ける間隙あるいは孔を有したベルト体を備えているものであることを特徴とする植 物茎の連続処理システムである。
[0032] 請求項 16の発明は、前記植物外皮繊維解繊'洗浄手段 900が、搬送方向に長ぐ 該長手方向に植物外皮ある ヽは植物外皮繊維を浸漬しながら移動搬送できる構造 をした水槽を有しており、その水槽の上部に前記長手方向に沿って複数配列された 高圧水噴射機を有するものであることを特徴とする植物茎の連続処理システムである [0033] 請求項 17の発明は、前記複数配列された高圧水噴射機が、水槽上部から下方に 向力つて水流が噴射されるように設置されており、水槽の中の水が上下方向に回転 するように、前記水槽の長手方向に平行な長手方向の中心線より水槽の側面寄りに 配列されていることを特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0034] 請求項 18の発明は、前記複数配列された高圧水噴射機が、鉛直線から水槽の長 手方向側面部へ向かって 1〜20度傾けて設置されていることを特徴とする植物茎の 連続処理システムである。
[0035] 請求項 19の発明は、前記高圧水噴射機へ供給される水の圧力が 3〜15MPaであ ることを特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0036] 請求項 20の発明は、前記高圧水噴射機が、直線状に水を噴射するものであり、か つ高圧水噴射機ノズル内部にノズル内部を流れる水の力により回転し、その回転に より噴射される水流の方向を変える回転子を有し、高圧水噴射機から噴射される直 線状の水流がノズルを頂点とする円錐の側面を形成するように回転するものであるこ とを特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0037] 請求項 21の発明は、前記水槽が、複数の搬送方向に長い部分水槽力 なり、該部 分水槽それぞれが搬送方向に沿って直列に配設されたものであり、各部分水槽が上 流側の部分水槽にある植物外皮繊維を下流側の部分水槽に搬出するための植物外 皮繊維捕集 ·搬出手段を有することを特徴とする植物茎の連続処理システムである。
[0038] 請求項 22の発明は、見かけ比重が 0. 5〜1. 1の範囲であるケナフ茎を原料として 前記の方法により得られる水分を多量に含むケナフ外皮繊維を更に乾燥工程に通 すことにより乾燥させたことを特徴とするケナフ外皮繊維塊である。
[0039] 本発明は、熱や薬品を使わず、水と機械的処理による物理的作用だけで、植物茎 から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法及びその方法による植物茎の連続処理シ ステムであるため、以下のような利点がある。
1.電力供給と水のある場所であれば、場所を選ばず植物栽培地でも設置できる。
2.薬剤 *薬品の使用が無用で、使用するのは電力と水だけであるため、環境を汚さ ない。 3.機械的処理および高圧水処理による物理作用だけで処理するため処理が迅速で ある。
[0040] また、本発明の方法によって得られるケナフ外皮繊維塊は白色度が高ぐ製品化 する際に漂白剤を用いる必要が無 ヽ。従来のケナフ繊維を漂白しな ヽで生分解性 榭脂の充填剤に用いた場合、出来上がった樹脂が薄茶色になるという問題があった 力 本発明の外皮ケナフ繊維塊を用いれば榭脂が着色するという問題は無い。 図面の簡単な説明
[0041] [図 1]本発明により植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法の手順を示すフ 口1 ~~チヤ1 ~~卜
[図 2]本発明に係る植物茎連続処理システムの構成を示すブロック図
[図 3]同じく材料の流れを説明する図
[図 4]植物茎粉砕機の斜視構造図
[図 5]同じく側面図
[図 6]同じく要部を示す拡大斜視図
[図 7]同じくローラーの変形例を示す拡大斜視図
[図 8]植物外皮'茎芯分離機の斜視構造図
[図 9]同じく側面図
[図 10]植物外皮圧延機の斜視構造図
[図 11]同じく側面図
[図 12]同じく上部を示す拡大斜視図
[図 13]同じく下部を示す拡大斜視図
[図 14]植物外皮繊維解繊 ·洗浄機の斜視構造図
[図 15]同じく側面図
[図 16]同じく高圧水噴射ノズルの変形例を示す図
[図 17]同じく水槽の変形例を示す図
発明を実施するための最良の形態
[0042] 以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
[0043] まず、本発明により植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法にっ 、て説明 する。本発明により植物茎力も植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法は、図 1に示した 如ぐ植物茎粉砕工程 Sl、植物外皮 ·茎芯分離工程 S2、植物外皮圧延工程 S3、植 物外皮繊維解繊 ·洗浄工程 S4からなる。
[0044] 以下、図 1を用いて本発明の方法における植物茎処理の流れを説明する。植物茎 粉砕工程 S1に投入された植物茎 (原材料） 10は、植物茎粉砕工程 S1で粉砕され、 植物茎芯 12から植物外皮 14が剥離する。植物茎粉砕工程 S1で剥離された植物外 皮と植物茎芯の混合物は次に植物外皮 ·茎芯分離工程 S2で植物外皮 14と植物茎 芯 12とに分離される。分離された植物外皮 14は、植物外皮圧延工程 S3へ投入され 、そこで延展され植物外皮シート 16にされる。植物外皮シート 16は植物外皮繊維解 繊 ·洗浄工程 S4へ投入され、植物外皮シート 16に含まれる植物外皮繊維以外の植 物成分が流動除去され、植物外皮繊維 16が解繊'洗浄される。
[0045] 前記植物茎粉砕工程 S1は、図 3に示した如ぐ植物茎粉砕手段 300の粗目粉砕口 一ラー 310と中目粉砕ローラー 320により、植物茎 10を粉砕する。
[0046] 前記植物外皮 ·茎芯分離工程 S2は、植物茎粉砕工程 S1で剥離された植物外皮 1 4と植物茎芯 12を、植物外皮'茎芯分離手段 400の分離用水槽 410に投入し、植物 茎芯と植物外皮の比重差により、植物外皮 14が水に沈み植物茎芯 12が水に浮くこ とを利用して植物外皮 14と植物茎芯 12とを分離するものであり、かつ分離用水槽 41 0の中に投入された植物外皮及び植物茎芯の混合物のうち、水面に浮上した植物茎 芯 12を、例えば植物芯掃き寄せ櫛形ローラー 420と植物芯搬出櫛形ローラー 430を 用いて水槽表面で掬い取り、水槽外へ搬出する植物茎芯捕集 ·搬出工程と、水槽底 に沈降した植物外皮 14を、例えば水中桟付コンベア 440を用いて水槽外へ搬出す る植物外皮搬出工程力 なるものである。
[0047] 前記植物外皮圧延工程 S3は、植物外皮圧延手段 700の細目圧延ローラー 710に より植物外皮 14を嚙み潰し、延展することよってなされる。
[0048] 前記植物外皮繊維解繊，洗浄工程 S4は、植物外皮繊維解繊 '洗浄手段 900の高 圧水噴射機 920による高圧水 921の噴射洗浄により高圧水流で植物外皮シート 16 を処理して、植物外皮シート 16から植物外皮繊維以外の植物成分を除去し、植物外 皮繊維 18を解繊し、洗浄すること〖こよってなされる。 [0049] 本発明において、植物茎を植物茎粉砕工程に投入してから、解繊 '洗浄された植 物外皮繊維が得られるまでの時間は 5〜60分であり、好ましくは 10〜30分である。 本発明の方法に於いて最も時間の力かる工程は植物外皮繊維解繊'洗浄工程であ り、植物外皮繊維解繊*洗浄工程手前までに要する時間は 30秒〜 3分である。全ェ 程に力かる時間が 5分より短いと解繊'洗浄を充分に行うことができない。また、全ェ 程に要する時間が 60分であれば植物外皮繊維解繊は完全に解繊され、洗浄されて V、るため、それ以上時間をかけても時間とエネルギーを浪費するだけである。
[0050] 次に本発明による植物茎の連続処理システムについて説明する。当該システムは、 図 2に示した如ぐ植物茎粉砕手段 300と、植物外皮'茎芯分離手段 400と、第 1の 植物外皮搬送手段 500と、植物外皮圧延手段 700と、第 2の植物外皮搬送手段 800 と、植物外皮繊維解繊 '洗浄手段 900とからなる。
[0051] 植物茎搬送手段 100が、原料植物茎設置場所から植物茎粉砕手段 300へ植物茎 10を搬送すべく、原料植物設置場所と植物茎粉砕手段 300との間に配設されて!/ヽる ものであり、前記植物外皮'茎芯分離手段 400が、植物茎粉砕手段 300の下部に配 設されており、かつ植物茎粉砕手段 300から自然落下した粉砕により生じた植物外 皮及び植物茎芯の混合物を植物外皮 14と植物茎芯 12に分離するものであり、前記 第 1の植物外皮搬送手段 500が、植物外皮，茎芯分離手段 400から植物外皮圧延 手段 700へ植物外皮 14を搬送すベぐ植物外皮 ·茎芯分離手段 400と植物外皮圧 延手段 700の間に配設されているものであり、前記植物外皮圧延手段 700が、植物 外皮を延展して植物外皮シート 16にするものであり、前記第 2の植物外皮搬送手段 800が、植物外皮圧延手段 700から植物外皮繊維解繊'洗浄手段 900へ植物外皮 シート 16を搬送すベぐ植物外皮圧延手段 700と植物外皮繊維解繊'洗浄手段 900 の間に配設されているものであり、前記植物外皮繊維解繊 '洗浄手段 900が、植物 外皮シート 16に含まれる植物外皮繊維外の植物成分を除去し、植物外皮繊維 18を 解繊 '洗浄するものである。
[0052] 本発明の植物茎の連続処理システムへの植物茎の供給は、当該システムの前に 備えられた植物茎搬送手段 100によりなされ、該植物茎搬送手段 100は原料植物茎 設置場所から植物茎粉砕手段 300へ植物茎 10を搬送すベぐ原料植物設置場所と 植物茎粉砕手段 300との間に配設されているものである。即ち、図 4に示す如ぐ適 当な長さに切断した植物茎 10を搬送桟付コンベア 110などの植物茎搬送手段 100 により植物茎粉砕手段 300上部に位置する植物茎粉砕手段入口部へ落とし込む方 法で行うことができる。このとき、最終目的物である植物外皮繊維が生分解性榭脂の 充填剤である場合は、切断する植物茎の長さが 5〜： LOcm程度であることが好ましい
[0053] 本発明に用いる植物茎粉砕手段 300は、図 4乃至図 6に示す如ぐ内方向へ同速 回転するよう対置してなる少なくとも一対のローラーの間に植物茎 10を通すことにより 植物茎を粉砕し、植物茎芯 12から植物外皮 14を剥離させるものであり、かつ前記口 一ラーが、植物茎が接するローラー表面に凹凸を有し、一方のローラーの膨出部が 他方のローラーの窪みに対向しているものである。前記ローラーの形状は植物茎 10 を効率よく嚙み潰すものであればどのような形態のものでもよいが、ローラーの回転 軸に対して垂直方向の断面が歯車状の凹凸であるもの、あるいはローラー表面に円 錐、四角錐、円錐台、四角錐台、半球などの突起が付いたものが好適に用いられる。 図 6に断面が歯車状のローラー、図 7に突起が付いたローラー 330の例を示す。この ようにローラー表面に凹凸があることにより、植物茎の粉砕が効果的に行われ、植物 外皮と植物茎の剥離が促進される。
[0054] 一対のローラーを用いて、 1回だけ植物茎をローラーの間に通してもよいが、複数の ローラーを用いて複数回植物茎を嚙み潰したほうが効率的に植物外皮が剥離する。 使用するローラーの数は 2〜15が好ましぐ 4〜8が更に好ましい。植物茎が 2回以上 ローラー間を通過する場合、前段でローラー間のクリアランスが比較的大きい粗目粉 砕ローラー 310を通過させ、次にクリアランスが粗目ローラーより狭い中目粉砕ローラ 一 320を通過させることにより、前段のローラーの負荷を少なくし、し力も植物茎 10か ら植物外皮 14の剥離を完全なものとすることができる。
[0055] 前記の断面が歯車状のローラーを用いた場合、粗目粉砕ローラー 310の好ましい 歯車ピッチおよび歯の溝力も頂点までの好ましい高さは、それぞれ 30〜40mm、 10 〜20mmであり、中目粉砕ローラー 320の好ましい歯車ピッチおよび歯の溝から頂 点までの好ましい高さは、それぞれ 35〜45mm、 10〜20mmである。 [0056] 本発明に用いる植物外皮 ·茎芯分離手段 400は、植物外皮 14と植物茎芯 12が分 離できればどのような形式のものでも使用できるが、植物外皮と植物茎芯の比重差を 利用したものが効率的である。植物外皮と植物茎芯の比重差を利用した分離方法と しては、植物外皮と植物茎芯の混合物に風を当てて飛ばされる距離の違いにより分 離する方法、植物外皮と植物茎芯の混合物を振動あるいは流動させ比重差により上 下層に分離する方法、植物外皮と植物茎芯の混合物を分離用水槽に投入し水上に 浮く植物茎芯と水中に沈む植物外皮とに分離する方法などが挙げられる。水を用い て分離する 、わゆる浮遊分離と!、う技術は古くから知られており、様々な分野で利用 されているが、乾燥していないケナフの場合、植物外皮の比重が 1より高ぐ植物茎 芯の比重が 1より低いため、この方法が適している。
[0057] 分離用水槽を用いる方法では、図 8及び図 9に例示する如ぐ前段の植物外皮粉 砕手段 300で処理された植物外皮と植物茎芯の混合物は直接、植物外皮 ·茎芯分 離手段 400の水槽 410に落下する。分離用水槽 410の水面に浮上する植物茎芯 12 は植物茎芯捕集 ·搬出手段によりかき集められて植物外皮 ·茎芯分離手段 400から 植物茎芯回収容器 (図形省略)内へ搬出される。前記植物茎芯捕集，搬出手段は植 物茎芯捕集手段と植物茎芯搬出手段とからなり、水面上に浮遊している植物茎芯 12 は水面上に複数基連ねて設置された植物芯掃き寄せ櫛形ローラー 420のような植物 茎芯捕集手段で植物茎芯搬出口 438に掃き寄せられ、植物芯搬出櫛形ローラー 43 0のような植物茎芯搬出手段で植物茎芯 12だけを植物茎芯回収容器内へ搬出する
[0058] 一方、水中に沈む植物外皮 14は、分離用水槽 410の底に始端部が位置し、それと 対向する位置で分離用水槽 410の水面上に終端部が位置するように配設された水 中桟付コンベア 440などの植物外皮搬出手段の上に堆積し、堆積した植物外皮は 植物外皮搬出手段により搬送され、植物外皮，茎芯分離手段 400から搬出され、第 1 の植物外皮搬送手段 500の始端部上へ落下する。植物茎芯 12および植物外皮 14 を植物外皮，茎芯分離手段 400から搬出する際に、分離用水槽 410の水も一部同伴 され排出されるため、水槽の水面レベルを保っため水槽に水を供給することが好まし い。 [0059] 前記植物外皮 ·茎芯分離手段 400から搬出された植物外皮 14は、図 10に例示す るような搬送桟付コンベア 510などの第 1の植物外皮搬送手段 500により植物外皮 圧延手段 700の上部に位置する植物外皮圧延手段入口部へ落とし込まれる。本発 明に用いる植物外皮圧延手段 700は植物外皮 14を圧延してシート 16状にするため のものであり、前記植物茎粉砕手段 300と類似の構造をしたものを利用することがで きる。即ち、図 10乃至図 13に例示する如ぐ表面に凹凸があり、一方のローラーの膨 出部が他方のローラーの窪みに対向し、かつ内方向へ同速回転するよう対置してな る少なくとも一対のローラーの間に植物外皮 14を通して該植物外皮を嚙み潰すこと により、植物外皮を延展してシート 16状にするものである。
[0060] 前記ローラーの形状は植物外皮を効率よく嚙み潰すものであればどのような形態 のものでもよいが、ローラーの回転軸に対して垂直方向の断面が歯車状の凹凸であ るもの、あるいはローラー表面に円錐、四角錐、円錐台、四角錐台、半球などの突起 が付いたものが好適に用いられる。一対のローラーを用いて、 1回だけ植物外皮を口 一ラーの間に通してもよいが、複数のローラーを用いて複数回植物外皮を嚙み潰し たほうが後段での植物外皮繊維の解繊が容易になる。使用するローラーの数は 2〜 40力 子ましく、 5〜20が更に好ましい。植物外皮圧延手段 700で使用されるローラ 一間のクリアランスが植物茎粉砕手段 300で使用されるローラー間のクリアランスより 更に狭められた細目圧延ローラー 710、 720を使用することにより、より植物外皮が 嚙みほぐされ、植物外皮を構成する植物外皮繊維が荒くほぐされ、解織が容易な状 態となる。
[0061] 前記の断面が歯車状のローラーを用いた場合、細目圧延ローラー 710、 720の好 まし 、歯車ピッチおよび歯の溝力も頂点までの好まし 、高さは、それぞれ 10〜20m m、 3〜 10mmである。
[0062] 前記植物外皮圧延手段 700から搬出された植物外皮シート 16は、図 14に例示す るような搬送桟付コンベア 810などの第 2の植物外皮搬送手段 800により植物外皮 繊維解繊 ·洗浄手段 900の上部に位置する植物外皮繊維解繊 ·洗浄手段入口部へ 落とし込まれる。本発明における植物外皮繊維解繊'洗浄手段 900は、前段の植物 外皮圧延手段 700において嚙み潰された植物外皮から植物外皮繊維以外の植物 成分を流動除去し、植物外皮繊維 18を解繊'洗浄するためのものである。植物外皮 から植物外皮成分以外の植物成分を除去するためには、一般的に植物外皮を微生 物の存在する水に浸し、微生物の力で繊維以外の植物成分を分解するいわゆるレツ ティングと 、う方法が用いられる。しかしこの方法ではレツティング工程だけで 1週間 程度の時間を要し、作業の効率性が極めて悪い。
[0063] 植物外皮繊維解繊 '洗浄手段 900の好ましい形態においては、高圧水噴射機から 噴射された高圧水流で植物外皮を処理することにより植物外皮に含まれる植物外皮 以外の植物成分を流動除去し、植物外皮繊維を解繊 '洗浄する。
[0064] 高圧水流で植物外皮を処理する好適な方法として、搬送用コンベア上を延展され シート状となった植物外皮が乗せられ移動し、前記搬送用コンベア上部に搬送方向 に沿って複数固定配設された高圧水噴射機力 植物外皮に向力つて高圧水が噴射 され、植物外皮が解繊'洗浄される方法がある。搬送用コンベアのベルト体には、植 物外皮繊維は落ちないが、水は通り抜けるような間隙ゃ孔があることが好ましい。そ のようなベルト体として網状のもの、メッシュのような織物状のもの、短冊形のプレート が連なったものであり、隣り合うプレート間にスリットの入ったものなどが挙げられる。
[0065] 高圧水流で植物外皮を処理するもう一つの好適な方法として、図 14及び図 15に例 示する如ぐ搬送方向に長ぐ該長手方向に植物外皮あるいは植物外皮繊維を浸漬 しながら移動搬送できる構造をした高圧水噴射洗浄用水槽 910に植物外皮シート 1 6を落とし込み、その水槽の上部に前記長手方向に沿って複数配列された高圧水噴 射機 920のノズルカゝら水槽 910に向かって高圧水 921が噴射され、植物外皮が解繊 •洗浄される方法がある。このとき、水槽 910の中の水が上下方向に回転するように、 高圧水噴射機 920のノズルを水槽 910の長手方向に平行な長手方向の中心線より 水槽の側面寄りに配列させることが好ましい。こうすることにより、水槽中の植物外皮 を均一に高圧水流に当てることができる。更に、高圧水噴射機 920のノズルを、水流 が水路の中心方向から水槽の側面方向へ向かって噴出するよう僅かに傾けることに より、水の回転がより顕著になり植物外皮へ高圧水流をより効率的に当てることがで きる。その傾きは鉛直線から 1〜20度が好ましぐ 2〜： L0度が更に好ましい。傾きが 1 度より小さいと水の回転を促進する効果が小さぐ 20度より大きいと高圧水流が水槽 の側面壁に当たる割合が増え逆に効率が悪ィ匕する。
[0066] 水槽 910に設置する高圧水噴射機 920のノズルの数は 2〜30個であることが好ま しぐ 5〜15個が更に好ましい。植物外皮繊維を完全に解繊するためには、高圧水 噴射機 920のノズルへ供給される水の圧力（元圧）は 3〜15MPaであることが好まし く、 5〜： LOMPaであることが更に好ましい。元圧が 5MPaより低いと、繊維以外の植 物成分を除去する力が弱ぐ植物外皮繊維の解繊も充分に進まない。また、元圧が 1 5MPaより高いと、昇圧するための機器のコストが高くなるとともに、植物外皮繊維の 解繊にとどまらず切断もおこるため、植物外皮繊維の回収率が低下する。高圧水噴 射機 920のノズルのタイプとしてはノズルカゝら真っ直ぐに直線状に噴射するものでも よいが、図 16 (A) (平面図)及び (B) (側面図）に例示する如ぐ高圧水噴射機のノズ ル 920内部に、ノズル内部に流れる水の力により回転し、その回転により噴射される 水の方向を変える回転子 923を有し、高圧水噴射機から噴射される直線状の水がノ ズルを頂点とする円錐 924の側面を形成するように回転するものであるものが好まし い。そのようなタイプの高圧水噴射機を用いることにより、高圧水流 921を均一に植 物外皮に当てることができる。その高圧水流の開きとしては、前記水流が形成する円 錐の頂角が 5〜40度であることが好ましぐ 10〜30度が更に好ましい。前記円錐の 頂角が 5度より小さいと、旋回の効果があまり見られず、 40度より大きいと、高圧水流 が水槽の側面壁に当たる割合が増え逆に効率が悪ィ匕する。このような高圧水噴射機 のノズルとしてマルヤマエクセル株式会社製の M旋回タイプのものがある。
[0067] また、前記の水槽が、図 17に例示する如ぐ複数の搬送方向に長い部分水槽 910 A、 910B、 910C力もなり、該部分水槽それぞれが搬送方向に沿って直列に配設さ れたものとすることができる。各部分水槽が上流側の部分水槽にある植物外皮繊維 を下流側の部分水槽に搬出するための櫛形ローラー 930A、 930B、 930Cのような 植物外皮繊維捕集 ·搬出手段を有しており、植物外皮は高圧水流により解繊'洗浄 を受けながら上流側の部分水槽から下流側の部分水槽へ順次送られて 、く。このよ うに部分水槽を複数繋げることにより、植物外皮を何度も高圧水流に晒すことになり、 解繊を完全なものとすることができる。
[0068] また、このような直列に連結された水槽のラインを複数並列に並べることもできる。こ の場合、それぞれのラインの最上流にある水槽に植物外皮粉砕手段でシート状に延 展された植物外皮がほぼ均等に供給される。水槽の数は並列に 2〜4ライン並べ、直 列に 2〜6個接続するのが好ましい。
[0069] また、この植物外皮繊維解繊'洗浄手段 900は植物外皮繊維の洗浄も兼ねている ため、最も下流に位置する水槽 920Cにはなるべく濁りのない水を用いることが好まし い。植物外皮繊維解繊'洗浄手段 900全体で使用する水の量を節約するため、最も 下流に位置する水槽 920C力も流出する水を昇圧ポンプ 916Cで加圧し、一つ上流 側の高圧水噴射機への供給水とすることができる。その排水を更に順次上流側の水 源とすることにより、全体での水の使用量を大きく削減することができる。このようにす ると、最も上流の水槽 920Aでは最も濁った水を用いることになる力 その最も上流の 水槽 920Aからの排水は、更に植物外皮 ·茎芯分離手段 400で使用されるメイクアツ プ水として利用することができる。
[0070] 本発明に用いる植物茎としては、強度の高い植物外皮繊維が得られる植物茎であ ればなんでもよいが、ケナフ、ジユート、アマ、アサ、カラムシ、コゥゾ、ミツマタ、ガンピ などの靭皮植物の茎、あるいはサトウキビ、ケナフ、ヒマヮリ、セイタカァヮダチソゥ、タ チアオイなどの背の高い直立性の 1年草の茎が好ましい。特に、収穫性の高さ、栽培 の容易さ、栽培に対する規制の有無、外皮繊維の強度などを勘案するとケナフ茎が 最も優れている。また、ケナフ茎の見かけ比重は 0. 5〜1. 1のものが好ましぐ 0. 8 〜0. 99のものが更に好ましい。そのようなケナフ茎としては、収穫して間もない、好 ましくは収穫して 48時間以内の、更に好ましくは収穫して 24時間以内の、あまり乾燥 していないケナフ茎がある。また、ケナフを収穫するのは、立ち枯れする前に収穫す ることが好ましい。このようなケナフ茎力 得られたケナフ外皮繊維は白色であり、製 品あるいは半製品として使用する場合に、ケナフ外皮繊維を漂白する必要がない。
[0071] 一方、高度に乾燥しているケナフ茎では、植物外皮と植物茎芯の比重差が小さぐ 植物外皮'茎芯分離手段における分離効率が低くなる。植物茎が非常に乾燥してい る場合、好ましくは乾燥した植物茎が水を吸収し見かけ比重が 0. 5〜1. 1となるよう に植物茎を水に浸しておくとよい。それにより、植物茎外皮と植物茎芯の比重差が再 び増加し、植物外皮 ·茎芯分離手段での分離効率が改善される。 [0072] ケナフ茎を本発明のシステムで処理して得られるケナフ外皮繊維は洗浄後のもの であり、まだ多量の水分を含んでいる。したがって、ケナフ外皮繊維を出荷する前に 乾燥工程を通して乾燥する必要がある。乾燥手段としては、天日乾燥、乾燥機による 乾燥が挙げられる。乾燥後は、圧縮機により圧縮し、バンドがけして梱包することによ り搬送が容易となる。
[0073] 前記の乾燥したケナフ外皮繊維の平均繊維径は 30〜300 μ mであり、好ましくは 6 0-200 μ mである。平均繊維径は 30〜300 μ mであれば、生分解性榭脂と混ぜた ときに、生分解性榭脂に対する充分な強度向上効果が得られる。しかし、平均繊維 径が 300 mより大きいと、生分解性榭脂に対する強度向上効果が小さく好ましくな い。また、平均繊維径を 30 mより小さくしても、生分解性榭脂に対する強度向上効 果に大きな変化は無ぐ繊維径を小さくすることに必要なエネルギーが無駄に使われ ることになる。この平均繊維径の調節は、主に本発明のシステムにおける植物外皮繊 維解繊 '洗浄手段の条件 (植物外皮繊維解繊 '洗浄手段における植物外皮の滞留 時間、高圧水噴射機の数、高圧水噴射機に供給される水の圧力等）によって決まる
[0074] 本発明の方法によれば、植物外皮に含まれる植物外皮繊維以外の植物成分 (ぺク チン、リグニン等）が効率的に除去される。特にべクチンを多量に含むケナフ外皮繊 維を生分解性榭脂と混ぜた場合、生分解性榭脂が茶色く着色すると!ヽぅ問題がある 。本発明の乾燥ケナフ外皮繊維に含まれるぺクチン量は、 0. 1〜5重量％であり、好 ましくは 0. 5〜3重量％である。
[0075] 一方、ケナフ茎を本発明のシステムで処理して得られるケナフ茎芯は、平均的な大 きさが 5〜50mm程度のチップ状のものである。ケナフ茎芯は多孔質であり、そのか さ比重は 0. 1〜0. 2gZcm3程度である。
[0076] 以下に、本発明の実施例を示すが、本発明は実施例に示された内容に制限される ものではない。
実施例
[0077] 図 3は本発明の植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る植物茎の連続処理シス テムにおける材料の流れを示したものである。 [0078] 適当な長さに切断された植物茎 10は、図 4に示す如ぐ搬送桟付コンベア 110で 植物茎粉砕手段 300の入口部に搬送され、そこから植物茎粉砕手段 300へ投入さ れる。植物茎粉砕手段 300の内部では、植物茎は最初にローラー間のクリアランスが 比較的大き 、粗目粉砕ローラー 310を通過し、次にクリアランスが粗目粉砕ローラー 310より狭い中目粉砕ローラー 320を通過し、植物茎 10から植物外皮 14が剥離され る。ここで、粗目粉砕ローラー 310の歯車のピッチは例えば 34mm、高さは例えば 16 mm、中目粉砕ローラー 320の歯車ピッチは例えば 38. 5mm、高さは例えば 14. 8 mmとすることができる。
[0079] 植物茎芯 12と植物外皮 14は混ざったまま、図 8に示す如ぐ植物外皮'茎芯分離 手段 400の分離用水槽 410中に落ちる。植物茎芯 12は、内部に気泡を含むために 水に浮遊するが、植物外皮 14は嚙み潰されているために繊維の隙間に毛細管現象 で水を吸って沈み込む。水面上に浮遊している植物茎芯 12は水面上に複数基連ね て設置された植物芯掃き寄せ櫛形ローラー 420で植物茎芯搬出口 438に掃き寄せ られ、植物茎芯搬出櫛形ローラー 430で植物茎芯 12だけを搬出する。一方、水槽内 に沈み込んだ植物外皮 14は、底面から植物外皮搬出口 442にかけて斜めに設けら れた水中桟付コンベア 440上に積もり、水中から植物外皮搬出口へ搬出される。
[0080] 植物外皮搬出口 442から出た植物外皮 14は、図 10に示す如ぐ搬送桟付コンペ ァ 510で植物外皮圧延手段 700の始端部に搬送され、そこから植物外皮圧延手段 7 00に投入される。植物外皮圧延手段 700の内部では、ローラー間のクリアランスが更 に狭められた細目圧延ローラー 710、 720により植物外皮 14が嚙みほぐされ、植物 外皮を構成する植物外皮繊維が荒くほぐされ、解織が容易な状態の植物外皮シート 16となる。ここで、細目圧延ローラー 710、 720の歯車のピッチは例えば 15mm、高 さは例えば 6. 5mmとすることができる。
[0081] 植物外皮圧延手段 700を出た植物外皮シート 16は、図 14に示す如ぐ搬送桟付コ ンベア 810で植物外皮繊維解繊 ·洗浄手段 900の入口部に搬送され、そこから植物 外皮繊維解繊 ·洗浄手段 900へ投入される。植物外皮繊維解繊 ·洗浄手段 900内部 では、高圧水流で植物外皮を処理し、植物外皮繊維以外の植物成分を洗い落とし、 植物外皮繊維を解繊および洗浄する。解繊された植物外皮繊維 18は、外皮繊維搬 出櫛型ローラー 930で掃き寄せられて、植物外皮繊維解繊 '洗浄手段 900から搬出 され、容器 940に受けられ、当該システム力も搬出される。
[0082] 図 4は、植物茎粉砕手段 300として用いられる植物茎粉砕機の斜視構造図で、そ の動作の様子を示す図であり、図 5は同側面図である。図 6は植物茎粉砕機の粉砕 ローラーの斜視構造図で、ローラーの動きだけで植物茎 10を嚙み潰す様子を示す 図である。植物茎粉砕機の構造と動作は、以下の通りである。
[0083] 植物茎粉砕機フレーム 302の最上部に搬送桟付コンベア 110の先端が位置し、適 当な長さに切断された植物茎 10を搬入する。その真下にローラー軸 312の回りを回 転する粗目粉砕ローラー 310と、このローラー 310にスプロケット 314、駆動チェーン 316を介して動力を伝える駆動モーター 318が横並びに位置し、搬送桟付コンベア 110で植物茎粉砕機に供給された植物茎 10は、スプロケット 314と駆動チェーン 31 6で駆動モーター 318の動力を受けて矢印方向に駆動する対の粗目粉砕ローラー 3 10を通過して嚙み潰される。粗目粉砕ローラー 310の真下には、ローラー軸 322の 回りを回転する中目粉砕ローラー 320と、このローラー 320にスプロケット 324、駆動 チェーン 326を介して動力を伝える 2つめの駆動モーター 328が横並びに位置し、 一度嚙み潰された植物茎は、真下に並んだ複数の中目粉砕ローラー 320を通過す ることで、更に嚙み潰される。粗目粉砕ローラー 310と中目粉砕ローラー 320を通過 することで、植物茎 10は、植物茎芯 12と植物外皮 14に剥がされた状態で植物茎粉 砕機カゝら搬出される。
[0084] 本実施例では、歯車状の粗目粉砕ローラー 310を 1対の 2本、同じく歯車状の中目 粉砕ローラー 320を 2対の 4本設けているが、各ローラーの形状や本数は、これに限 定されず、例えば一方又は双方を、図 7に例示したような突起付ローラー 330とする ことちでさる。
[0085] 図 8は、植物外皮'茎芯分離手段 400として用いられる植物外皮'茎芯分離機の斜 視構造図で、その作動の様子を示す図であり、図 9は同側面図で、櫛形ローラーを 持たない空転スプロケットを介して駆動チェーン 434を張った様子を示すものである 。その構造と動作は、以下の通りである。
[0086] 底面を斜めにした分離用水槽 410内に、底面に沿って斜めに設置した水中桟付コ ンベア 440と、複数の植物茎芯掃き寄せ櫛形ローラー 420と搬出口に設置した植物 茎芯搬出櫛形ローラー 430を供えた分離用水槽 410を植物外皮 ·茎芯分離機フレ ーム 402で支え、分離用水槽 410真下の植物外皮'茎芯分離機フレーム 402内にス プロケット 432、駆動チェーン 434を介して 2種類の櫛形ローラー 420、 430を駆動す るための動力を伝える駆動モーター 436を設置する構造である。植物茎芯 12と植物 外皮 14は、植物茎粉砕機力も分離用水槽 410内に落とされ、植物茎芯 12は、その 内部気泡によって水面上に浮かぶので、矢印方向に回転する複数の植物茎芯掃き 寄せ櫛形ローラー 420で搬出口方向に掃き寄せて、搬出口に設置し矢印方向に回 転する植物茎芯搬出櫛形ローラー 430で抽出して容器 (図示省略）に取り搬出する。 植物茎芯 12と植物外皮 14が落とし込まれる場所は、図 9に示すように、複数ある植 物茎芯掃き寄せ櫛形ローラー 420の中間あたりであり、水面上に浮かぶ植物茎芯は 植物茎芯掃き寄せ櫛形ローラー 420で植物茎芯搬出口 438方向へ掃き寄せられる ため、植物茎芯が植物茎芯搬出口と対向するように配置された植物外皮搬出口 442 へ移動することはない。
[0087] 一方の植物外皮 14は、嚙み潰された植物繊維の毛細管現象により水を吸い込み、 水中に沈んで行き、斜めの水槽底面に沿って斜めに設置し矢印方向に回転している 水中桟付コンベア 440に堆積し、植物茎芯搬出口 438と対向する植物外皮搬出口 4 42から水槽 410外へ搬出される。
[0088] 本実施例では、植物芯掃き寄せ櫛形ローラー 420は、そのローラー軸から 3本の櫛 が傾斜した放射状に伸びる物が 3本設けられ、植物茎芯搬出櫛形ローラー 430は、 そのローラー軸力も 6本の櫛が傾斜した放射状に伸びる物が 1本設けられているが、 各ローラー 420、 430の本数や櫛の本数、形状は、これに限定されない。
[0089] 図 10は、植物外皮圧延手段として用いられる植物外皮圧延機の斜視構造図であり 、その作動の様子を示す図である。図 11は、同側面図で、圧延ローラーを持たない 空転スプロケットを介して駆動チェーン 716、 726を張った様子を示すものである。植 物外皮圧延機の構造と動作は、以下の通りである。
[0090] 植物外皮圧延機フレーム 702の最上部に搬送桟付コンベア 510の先端が位置し、 植物外皮 ·茎芯分離機で抽出した植物外皮 14を搬入する。その真下に、図 12に詳 細に示す如ぐ縦方向に並んだ、ローラー軸 712の回りを回転する複数の細目圧延 ローラー 710と、該ローラー 710にスプロケット 714、駆動チェーン 716を介して動力 を伝える駆動モーター 718が横並びに位置し、ローラーの動きだけで植物外皮 10を 嚙みほぐし、延展して植物外皮シート 16とする。一連の細目圧延ローラー 710の真 下には、図 13に詳細に示す如ぐローラー同士の並びを鏡に映したように勝手違い に組んだ、縦方向に交互に並んだ、ローラー軸 722の回りを回転する複数の細目圧 延ローラー 720と、該ローラー 720にスプロケット 724、駆動チェーン 726を介して動 力を伝える 2つめの駆動モーター 728が横並びに位置し、ローラーの動きだけで植 物外皮シート 10を更に嚙みほぐし、延展する。一連の細目圧延ローラー 710を通過 して、すぐに、同様な細目圧延ローラー 720を、もう一度通過することで、植物外皮 1 0は更に繊維がほぐれて、互いの繊維が絡み合いシート状に変化して植物外皮シー ト 16となる。
[0091] 本実施例では、歯車状の細目圧延ローラー 710を上段に 7本、同じく歯車状の細 目圧延ローラー 720を下段に逆向きに 7本設けているが、各ローラーの形状や本数 は、これに限定されず、例えば一方又は双方を、図 7に例示したような突起付ローラ 一 330とすることもできる。又、上段と下段で歯車や突起の形状を変えることもできる
[0092] 図 14は、植物外皮繊維解繊 '洗浄手段 900として用いられる植物外皮繊維解繊- 洗浄機の斜視構造図であり、その作動の様子を示す図である。図 15は、同側面図で 、外皮繊維搬出櫛形ローラー 930と付着繊維清掃櫛 932やその他の部品の位置関 係を示した図である。植物外皮繊維解繊'洗浄機の構造と動作は、以下の通りである
[0093] 植物外皮繊維解繊'洗浄機フレーム 902上に、洗浄水循環パイプ 912が取り付け られた高圧水噴射洗浄槽 910を設置し、植物外皮繊維解繊'洗浄機フレーム 902に 取り付けたサイドパネル支柱 904で支えるサイドパネル 906に、先端に高圧水噴射ノ ズルを取り付けた複数の給水パイプ 922と、付着繊維清掃櫛 932を持った外皮繊維 搬出櫛形ローラー 930を取り付けた構造である。
[0094] 高圧水噴射洗浄槽 910の投入口に力かった搬送桟付コンベア 810で植物外皮シ ート 16を水槽 910内に投入し、高圧水噴射洗浄槽 910の中央に連続して並んだ複 数の高圧水噴射ノズルからの矢印で示す高圧水 921の噴射で植物外皮シート 16の 繊維以外の植物成分を洗い落とし、繊維だけになつて、高圧水噴射の水圧と循環す る洗浄水の流れによって搬出口付近に流れ寄る植物外皮繊維を、矢印方向に回転 する外皮繊維搬出櫛形ローラー 930で高圧水噴射洗浄槽 910外に掃き出して植物 外皮繊維 18を得て搬出する。
[0095] 洗浄に使って汚れた洗浄水は、洗浄水排水パイプ 912を通って外部に引き出され 、洗浄水フィルター 914を通して濾過して、洗浄水貯水槽 915に貯留され、洗浄水昇 圧ポンプ 916で加圧された後、洗浄水循環パイプ 918を通って、再び、給水パイプ 9 22から高圧水噴射ノズルに再循環される。植物外皮を高圧水流で処理している間に 、飛沫などによって高圧水噴射洗浄槽 910の外に水が出てしまい、高圧水噴射洗浄 槽 910の水が不足した場合は、不足した分だけを追加補給する。
[0096] 高圧水洗浄後、繊維だけで綿状になった植物外皮繊維 18は、水を含んで ヽると、 外皮繊維搬出櫛形ローラー 930の櫛の部分に付着しやすくなるので、外皮繊維搬出 櫛形ローラー 930の櫛の部分を、回転する毎に搬出口に設けた付着繊維清掃櫛 93 2に通過させることで付着繊維を落とし、ローラー櫛の部分は、常にきれいな状態で 洗浄槽 910に戻る。
[0097] 本実施例では、外皮繊維搬出櫛形ローラー 930は、そのローラー軸力も 6本の櫛が 各卍状に伸びる物が 1本設けられているが、ローラー 930の本数や櫛の本数、形状 は、これに限定されない。又、高圧水噴射ノズルの本数、配置や、付着繊維清掃櫛 9 32の構成も、実施例に限定されない。
[0098] 図 15に示した植物外皮繊維解繊'洗浄機と同じものを複数台つなぐことにで、より 一層の洗浄と高速処理が可能となる。図 17は、植物外皮繊維解繊'洗浄機の水槽を 3台搬送方向に沿って直列に接続したものである。各部分水槽 910A、 910B、 910 Cが上流側の部分水槽にある植物外皮繊維を下流側の部分水槽に搬出するための 外皮繊維搬出櫛形ローラー 930A、 930B、 930Cを有しており、植物外皮は高圧水 流により解繊 '洗浄を受けながら上流側の部分水槽力 下流側の部分水槽へ順次送 られていく。最下流の部分水槽 920C力も外皮繊維搬出櫛形ローラー 930Cにより、 解繊，洗浄された植物外皮繊維が植物外皮繊維回収容器 940内へ搬出される。最 下流の部分水槽 920Cからの排水は、洗浄水排水パイプ 912C、洗浄水貯水槽 915 Cを通って洗浄水昇圧ポンプ 916Cへ送られ、加圧された循環水は洗浄水循環パイ プ 918Cを通って一つ上流の部分水槽 920Bの給水パイプ 922Bへ送られる。最下 流水槽 920C力も一つ上流の部分水槽 920B力もの排水は、同様にして更に上流（ 図 17の例では最上流）の部分水槽 920Aの高圧水として使われる。最上流の部分水 槽 920Aからの排水は、一部植物外皮 ·茎芯分離機のメイクアップ水として使われる 他は廃棄される。なお、部分水槽の数は 3台に限定されず、 2台又は 4台以上であつ ても良い。
[0099] また、植物外皮圧延機で繊維をほぐした植物外皮シート 16を受ける搬送桟付コン ベア 810を二方向に分岐させることで、鏡に映したような勝手違いの植物外皮繊維 解繊'洗浄機を作り、サイドパネル 906側で背合わせにして並列で運用することで、 更に高速ィ匕が図れる。
産業上の利用の可能性
[0100] 本発明の植物茎カゝら植物外皮繊維および植物茎芯を得る方法およびシステムは、
(1)加熱などの時間とエネルギーを多く使う処理がなぐ嚙み潰し、嚙みほぐし、延展
、高圧水洗浄だけで植物茎を植物外皮と植物茎芯に分離して、高速 ·大量に産業上 利用可能な植物茎芯と植物外皮繊維を得られる。（2)薬剤 ·薬品を使わないので、 廃棄処理費用がかからず、製造コストを大幅削減できる。（3)薬剤 ·薬品を使わない ので、環境を汚すことなぐ植物栽培地でも設置でき自然との共存が可能である。
[0101] 以上のことから、産業上、利用可能な植物茎ならば種類を選ばず、植物外皮繊維 は生分解性榭脂の強化繊維として、植物茎芯はパーティクルボードやパルプの原料 として、およびそれに限定されることなくあらゆる分野で大いに役立つ。

Claims

請求の範囲
[1] 植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法にお!ヽて、
植物茎を粉砕することにより植物茎芯から植物外皮を剥離させる植物茎粉砕工程と 該植物茎粉砕工程で剥離された植物外皮と植物茎芯の混合物を植物外皮と植物 茎芯とに分離する植物外皮 ·茎芯分離工程と、
分離された植物外皮を延展してシート状にする植物外皮圧延工程と、
シート状にされた植物外皮に含まれる植物外皮繊維以外の植物成分を流動除去し 、植物外皮繊維を解繊 '洗浄する植物外皮繊維解繊 '洗浄工程と、
を含むことを特徴とする植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法。
[2] 前記植物外皮 ·茎芯分離工程が、前記植物茎粉砕工程で剥離された植物外皮と 植物茎芯を分離用水槽に投入し、水面に浮上した植物茎芯を水槽表面で掬い取り、 水槽外へ搬出すると共に、水槽底に沈降した植物外皮を水槽外へ搬出するものであ ることを特徴とする請求項 1に記載の植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方 法。
[3] 前記植物茎を植物茎粉砕工程に投入してから、解繊 '洗浄された植物外皮繊維が 得られるまでの時間が 5〜60分であることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の植物 茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得る方法。
[4] 前記植物茎が、該植物が立ち枯れする前に収穫され、収穫後 48時間以内のもの であることを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載の植物茎から植物外皮繊 維と植物茎芯を得る方法。
[5] 植物茎から植物外皮繊維と植物茎芯を得るための植物茎の連続処理システムであ つて、
植物茎を粉砕することにより植物茎芯から植物外皮を剥離させる植物茎粉砕手段と 該植物茎粉砕手段の下部に配設されており、かつ植物茎粉砕手段から自然落下し た粉砕により生じた植物外皮及び植物茎芯の混合物を植物外皮と植物茎芯に分離 する植物外皮 ·茎芯分離手段と、 分離された植物外皮を延展してシート状にする植物外皮圧延手段と、 シート状にされた植物外皮に含まれる植物外皮繊維以外の植物成分を流動除去し 、植物外皮繊維を解繊 '洗浄する植物外皮繊維解繊 '洗浄手段と、
前記植物外皮 ·茎芯分離手段から植物外皮圧延手段へ植物外皮を搬送すベぐ 植物外皮'茎芯分離手段と植物外皮圧延手段の間に配設される第 1の植物外皮搬 送手段と、
前記植物外皮圧延手段から植物外皮繊維解繊'洗浄手段へシート状にされた植物 外皮を搬送すべく、植物外皮圧延手段と植物外皮繊維解繊 ·洗浄手段の間に配設 される第 2の植物外皮搬送手段と、
を備えたことを特徴とする植物茎の連続処理システム。
[6] 前記植物茎粉砕手段の前に植物茎搬送手段を備え、
前記植物外皮繊維解繊 ·洗浄手段が、植物外皮繊維捕集 '搬出手段を有しており 前記植物茎搬送手段が、原料植物茎設置場所から植物茎粉砕手段へ植物茎を搬 送すべく、原料植物設置場所と植物茎粉砕手段との間に配設され、
前記植物外皮繊維捕集，搬出手段が、植物外皮繊維解繊 ·洗浄手段で解繊 ·洗浄 された植物外皮繊維を捕集して植物外皮繊維回収容器へ搬出するためのものであ ることを特徴とする請求項 5に記載の植物茎の連続処理システム。
[7] 前記植物茎粉砕手段が、内方向へ同速回転するよう対置してなる一対のローラー の間に植物茎を通すことにより植物茎を粉砕し、植物茎芯から植物外皮を剥離させ るものであり、かつ前記ローラーが、植物茎が接するローラー表面に凹凸を有し、一 方のローラーの膨出部が他方のローラーの窪みに対向しているものであることを特徴 とする請求項 5又は 6に記載の植物茎の連続処理システム。
[8] 前記植物外皮，茎芯分離手段が、分離用水槽を有し、植物外皮が水に沈み植物 茎芯が水に浮くことを利用して植物外皮と植物茎芯とを分離するものであることを特 徴とする請求項 5に記載の植物茎の連続処理システム。
[9] 前記植物外皮 ·茎芯分離手段が、水面に浮上した植物茎芯を水槽表面で掬い取り
、分離用水槽外へ搬出するための植物茎芯捕集'搬出手段と、分離用水槽の底に 始端部が位置し、それと対向する位置で分離用水槽の水面上に終端部が位置する ように配設され、水槽底に沈降した植物外皮を第 1の植物外皮搬送手段の始端部へ 搬出する植物外皮搬出手段を有することを特徴とする請求項 8に記載の植物茎の連 続処理システム。
[10] 前記植物外皮圧延手段が、内方向へ同速回転するよう対置してなる一対のローラ 一の間に植物外皮を通すことにより植物外皮を延展してシート状にするものであり、 かつ前記ローラーが、植物外皮が接するローラー表面に凹凸を有し、一方のローラ 一の膨出部が他方のローラーの窪みに対向しているものであることを特徴とする請求 項 5に記載の植物茎の連続処理システム。
[11] 前記ローラーが、ローラーの回転軸に対して垂直方向の断面が歯車状の凹凸を有 することを特徴とする請求項 7又は 10に記載の植物茎の連続処理システム。
[12] 前記ローラーが、ローラー表面に円錐、四角錐、円錐台、四角錐台、半球から選 ばれるいずれかの突起が付いたものであることを特徴とする請求項 7又は 10に記載 の植物茎の連続処理システム。
[13] 前記植物外皮繊維解繊'洗浄手段が、高圧水噴射機から噴射された高圧水流によ つてシート状にされた植物外皮に含まれる植物外皮繊維以外の植物成分を流動除 去し、植物外皮繊維を解繊'洗浄するものであることを特徴とする請求項 5に記載の 植物茎の連続処理システム。
[14] 前記植物外皮繊維解繊'洗浄手段が、延展されシート状となった植物外皮が乗せ られ移動する搬送用コンベアと、該搬送用コンベア上部に搬送方向に沿って複数固 定配設された高圧水噴射機を有するものであることを特徴とする請求項 13に記載の 植物茎の連続処理システム。
[15] 前記搬送用コンベアが、植物外皮繊維は落ちないが、水は通り抜ける間隙あるい は孔を有したベルト体を備えているものであることを特徴とする請求項 14に記載の植 物茎の連続処理システム。
[16] 前記植物外皮繊維解繊'洗浄手段が、搬送方向に長ぐ該長手方向に植物外皮 あるいは植物外皮繊維を浸漬しながら移動搬送できる構造をした水槽を有しており、 その水槽の上部に前記長手方向に沿って複数配列された高圧水噴射機を有するも のであることを特徴とする請求項 13に記載の植物茎の連続処理システム。
[17] 前記複数配列された高圧水噴射機が、水槽上部から下方に向かって水流が噴射 されるように設置されており、水槽の中の水が上下方向に回転するように、前記水槽 の長手方向に平行な長手方向の中心線より水槽の側面寄りに配列されていることを 特徴とする請求項 16に記載の植物茎の連続処理システム。
[18] 前記複数配列された高圧水噴射機が、鉛直線力 水槽の長手方向側面部へ向か つて 1〜20度傾けて設置されていることを特徴とする請求項 16又は 17に記載の植 物茎の連続処理システム。
[19] 前記高圧水噴射機へ供給される水の圧力が 3〜15MPaであることを特徴とする請 求項 13に記載の植物茎の連続処理システム。
[20] 前記高圧水噴射機が、直線状に水を噴射するものであり、かつ高圧水噴射機ノズ ル内部にノズル内部を流れる水の力により回転し、その回転により噴射される水流の 方向を変える回転子を有し、高圧水噴射機から噴射される直線状の水流が、ノズル を頂点とする円錐の側面を形成するように回転するものであることを特徴とする請求 項 13に記載の植物茎の連続処理システム。
[21] 前記水槽が、複数の搬送方向に長い部分水槽力 なり、該部分水槽それぞれが搬 送方向に沿って直列に配設されたものであり、各部分水槽が上流側の部分水槽にあ る植物外皮繊維を下流側の部分水槽に搬出するための植物外皮繊維捕集'搬出手 段を有することを特徴とする請求項 17に記載の植物茎の連続処理システム。
[22] 見かけ比重が 0. 5〜1. 1の範囲であるケナフ茎を原料として請求項 1乃至 3のいず れかに記載の方法により得られるケナフ外皮繊維を更に乾燥工程を通すことにより乾 燥させたことを特徴とするケナフ外皮繊維塊。
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