用于將韌皮部和木體從植物莖韌皮部中分離的設備和方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種用于將韌皮部和木體從一個或多個植物莖韌皮部 (Bastpf Ianzenstaengel)中分離的方法，其中，植物莖韌皮部在其內部由基本上柱形的木 體構成，并且該木體在徑向上由含有韌皮纖維的韌皮部包圍并且通過分生組織與韌皮部連 接。此外，本發(fā)明涉及一種附屬的設備、一種韌皮產品、一種韌皮纖維產品和一種韌皮植物 廣品。
【背景技術】
[0002] 由現有技術已知韌皮纖維植物的不同的預加工方法。由韌皮植物諸如亞麻、大麻、 洋麻、胡麻、胡麻或黃麻獲得的韌皮纖維構成各種用途的原材料。這樣的韌皮植物可以提供 紡織原料、生產材料和半成品。在工業(yè)原料中分為纖維基的原料和亞麻肩基的原料。在這種 情況下原料的使用或投入視特性而定，這些特性要么可以在纖維中要么可以在亞麻肩中找 到。亞麻肩出自韌皮植物莖的含木質纖維的木髓和大多在粉碎莖髓（Staengelmark)時形 成。接著在不同的眾所周知的方法中將亞麻肩和纖維分離。
[0003] 韌皮植物的加工鏈從在產地對它們的分離開始并且通過進一步的野外作業(yè)一直 延續(xù)到對收獲的韌皮植物的打捆或打包。在這個第一階段中手動實施必要的作業(yè)在過去和 現在都是通行的可選方案。
[0004] 在運輸和在必要時一次或多次中間倉儲之后大多進行一次固定的預加工，通過使 用機械和熱液工藝的情況下實施該預加工。下面更加詳細地探討這些方法。
[0005] 可以通過化學的、細菌的或酶促的工藝步驟來實施進一步的固定的預加工。在這 種情況下，為了后續(xù)的使用進一步對纖維進行濕度處理并且將其與纖維韌皮部的其余組成 部分分離。接著可以進行固定的精加工，該精加工可以包括對分離的韌皮纖維的沖洗、漂洗 和干燥。
[0006] 迄今韌皮纖維例如用于主要對于服裝產品來說重要的線制造。韌皮纖維還用于纖 維復合材料，其中可以替代通常的人造纖維。用于制造模壓件的主要加工方法基于纖維網。 韌皮纖維由此在更廣闊的工業(yè)應用領域中得到越來越多的應用、諸如在車輛制造中和在建 材工業(yè)中。
[0007] 在迄今為止的用于韌皮纖維植物的分解方法中存在問題:所產生的纖維和亞麻肩 的質量受到損害。所使用的方法由此顯著限制了纖維和亞麻肩用于高檔用途的使用范圍。 這樣用于根據長度或干燥程度獲得纖維的不同方法是眾所周知的。
[0008] 例如DE 199 18 166 Al涉及一種用于獲得短纖維的設備，這些短纖維從經過干燥 的、事先粉碎的韌皮纖維植物中獲得。DE 195 18 188 Al同樣局限在獲得短纖維上。這樣的 短纖維例如不適合有效地制造精細的線。取而代之可以是用于諸如無紡布、成形件或類似 物的產品的應用領域。此外，已經為眾所周知的用于預加工韌皮纖維植物的機械方法受到 如下限制，即，必須將材料干燥或者作為可選必須以其它方式在加工前對材料進行濕度處 理。
[0009] 使用由韌皮纖維制造的韌皮纖維產品另外受到機械預加工方式的限制。特別是廣 為流行的沖擊式分解方法(Pral Iaufschlussverfahren)導致對韌皮纖維造成持久損害，所 述韌皮纖維經常隨著截短受到垂直于纖維走向的壓力損害。這大多由滾子或輥的棱邊或切 割元件造成，它們導致韌皮纖維內含有的原纖維的植物細胞受損。在此不可挽回地喪失很 多有益的特性諸如高的拉力承載能力。由DE19626557AUEP1155172B1和W02012/006118 A2 公知了這樣的沖擊方法。這些沖擊式分解方法大多適合于將韌皮纖維植物的莖輸送給機器 并且同時實施如粉碎、纖化和將纖維從非纖維的組成部分中分離的工藝。
[0010] 恰恰是前述沖擊方法導致含木質纖維的組成部分的份額比較高。在接下來的工藝 步驟中幾乎不可能將所有的亞麻肩從料流中消除。現有技術的不同方法致力于這個問題的 解決，其中，特別是DE10162361A1報道了可實現的在最好情況下的3%的含塵量和亞麻肩含 量。在沖擊方法中同樣不利的是:油脂殘渣以及雜質會進入料流。這個問題在上述文獻中同 樣作為課題，同樣在DE10007509A1中。
[0011] 由Ciba-Rundschau刊登的Gustav Schaefer著的文章"亞麻和大麻"-Basel，1944， 第2262至2294頁公知了所謂的亞麻剝離，其中描述了大麻莖的費力的、手動的剝皮。

【發(fā)明內容】

[0012] 本發(fā)明的目的是獲得高品質的、可以應用在很多應用領域內的植物纖維，在此消 除前述缺點或者減少至少大部分缺點。
[0013] 這個目的通過具有權利要求1的特征的用于將韌皮部和木體從韌皮植物莖中分離 的方法得以實現。另外，這個目的通過具有權利要求14的特征的設備得以實現。同樣地，具 有權利要求21的特征的韌皮產品、具有權力要求28的特征的韌皮纖維產品和具有權利要求 32的特征的韌皮植物產品實現了本發(fā)明的目的。
[0014] 本發(fā)明基于以下認識:迄今使用的沖擊方法如下地損害植物原料，即，不能再保障 常常必要的纖維質量。
[0015] 另外本發(fā)明基于如下的認識:將纖維韌皮部與木體(木髓)連接的生長層(形成層） 可以有益地用于幫助分離過程。
[0016] 根據本發(fā)明，用于將韌皮部和木體從韌皮植物莖中分離的方法也可以應用到大量 的韌皮植物莖上。在這種方法中，一個韌皮植物莖或多個韌皮植物莖在內部由基本上柱形 的木體構成。這個木體也稱為木質部并且在必要時可以包圍一個空腔，該空腔也稱為木髓 薄壁組織。木體在徑向上由形成層包圍，該形成層構成根據本發(fā)明的分生組織并且將木體 與韌皮部連接。換句話說，形成層將韌皮部與木體分隔開。韌皮部具有不同的組成部分諸如 韌皮纖維，這些韌皮纖維在韌皮部內合并成束。在必要時韌皮植物莖還具有外皮(表皮），該 外皮再次圍繞纖維束或者韌皮部設置。外皮通常具有對外保護韌皮植物的功能。形成層構 成植物的生長部分，該生長部分徑向向內木質化而徑向向外構成韌皮部內的纖維束或者韌 皮纖維。
[0017] 根據本發(fā)明，借助拉力順著在韌皮部內延伸的韌皮纖維將韌皮部與木體或至少與 木體的組成部分在分生組織的區(qū)域內分開，其中，分開機構置入到韌皮部與木體之間或者 韌皮部與木體的斷裂木體（Holzbruchkdrper)之間。決定性的是:拉力順著在韌皮部 內延伸的韌皮纖維延伸。這是有益的，因為韌皮纖維恰恰沿著這個方向特別具有抵抗能力 并且能夠保持高的負荷或者繼續(xù)傳遞力而自身不受損傷。通過選擇拉力的方向來確定力分 配(Kraefteaufteilung)，該力分配一方面可以使木體運動并且另一方面使韌皮部連同韌 皮纖維從木體脫離。在這種情況下，分生組織作為最弱層承受負荷，使得這個分生組織裂開 或部分地分裂，其中，分生組織的殘留部分可能粘附地保持在木體上和韌皮部上?，F在可以 如下地選擇拉力方向，即，通過角度選擇來調節(jié)優(yōu)選的力的分解并且有益地替代一個或多 個輸送機構。重要的還有:在這種方法中不出現垂直于韌皮纖維的、可能損傷韌皮纖維細胞 的壓力或沖擊力。有益地由此無沖擊地獲得含有高品質的纖維的、具有可再生產的質量特 性的韌皮部。另外，在此可以提供形式為未毀壞的木體的莖髓。
[0018] 本方法有益地適合于剛收獲的、經過干燥的、經過浸泡的或再潤濕的韌皮植物莖。 特別地，用于本方法的韌皮植物莖可以是經過干燥的或再潤濕的韌皮植物莖，這些韌皮植 物莖迄今為止幾乎不能被或完全不能被加工。在本發(fā)明的認識中，為了克服韌皮部在韌皮 植物莖上的不同強度的結合，只須確定拉力的強度?？梢越柚煌匦詤祦砻枋龈鱾€韌 皮植物莖的機械特性諸如木體的彎曲斷裂強度、在韌皮部與木體之間的粘附強度和剝離強 度、韌皮部的抗拉強度、木體和韌皮部的抗裂強度以及它們的彈性模數?？梢詫⑺^的特性 值概括為一個機械的分離阻抗指數（18〇]^1：；[0118￥1(1618丨311(18；[11(161)(11￥1)，利用該分離阻 抗指數可以提出關于根據本發(fā)明的方法的可行性報告。
[0019] 通過本發(fā)明才完全可能進行干式加工，就是說，現在能夠將韌皮部從經過干燥的 或經過存放的植物莖上分離。迄今為止必須對剛收獲的韌皮植物進行分離，由此始終伴隨 有顯著的費用，尤其是必須在現場(在田里)在最短的時間內對所有產生的韌皮植物束進行 加工。然而由于現在可以進行干式加工，所以機械費用小得多，這是因為在時間上可以更好 地為機器裝載經過干燥的植物莖并且由此也需要更少的機器。
[0020] 為了確保在根據本發(fā)明的方法中直接在實現折彎一斷裂之后將在折彎一斷裂中 產生的莖部分中的至少一個莖部分上的韌皮部從木體上獨立地/過程啟動地剝掉，因此需 要木體在植物莖的這個區(qū)域中具有如下的抗彎剛度，以便根據在韌皮部與木體之間的相應 粘附強度來保障在一個展開如下大面積的長度上將韌皮部從木體上剝掉，所述面積為了實 施另外的剝離過程而能夠接著將分開機構置入在韌皮部與木體之間的區(qū)域中。在此，木體 的抗彎剛度產生自斷裂負荷和可以通過韌皮植物莖的有關區(qū)段中的木體的形狀以及橫截 面確定的阻力矩的商(Quotient)。
[0021] 此外，借助這種方法在應用MIWI特性值和在考慮到另外的框架條件的情況下既能 夠確定必要的斷裂負荷也能夠確定需要的拉力，該拉力實現將韌皮部從木體上分離，其中 將分生組織分開。
[0022] 有益地將拉力如下地傳遞到韌皮部上，即，將韌皮部相對空心體的運動方向或縱 軸線或者相對屬于空心體的組成部分的縱軸線撐開一個夾角，韌皮部從其上分離。可以考 慮的是:在根據本發(fā)明的方法期間將木體進一步粉碎，其中，在粉碎之后才根據本發(fā)明將韌 皮部分離。原則上應該避免對木體的多重分開，因為否則會出現已經在現有技術中已知的 類似的問題。然而可能的是:縱向分裂的莖部分有助于本發(fā)明的應用，因此同樣可以利用根 據本發(fā)明的方法來處理莖部分。
[0023] 例如盡可能垂直于木體的縱軸線地或垂直于屬于木體的組成部分的縱軸線地選 擇相對木體的運動方向或相對木體的縱軸線的夾角，使得拉力的主要部分可以用于將韌皮 部從木體上分離。所述夾角選擇得越小