專利名稱：改善的纖維配料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于制造紙張和諸如新聞紙、復印紙、衛(wèi)生紙、硬紙板、以及建筑和包裝紙的基于紙張的產品的材料。具體地，本發(fā)明涉及現(xiàn)有技術中通常稱為“配料”的材料， 其用作例如牛皮紙制造工藝中的原料。一般地，該配料將是紙漿，通常處于由化學或者機械制漿工藝生產的纖維質的纖維材料的形式。本發(fā)明的纖維配料還將發(fā)現(xiàn)使用在通常從纖維質的纖維材料制造的其它產品中， 諸如板紙、碎料板、中或者高密度纖維板(MDF和HDF)、地板基板以及墻和天花板等。基于木料是纖維配料的通常來源，這些產品通常稱為“工程木材”。
背景技術：
以下對本發(fā)明的背景技術的討論被包括以說明本發(fā)明的上下文。這并不認為是承認提及的任何材料在任何權利要求的優(yōu)先權日公布、已知、或者是公知常識的一部分(在任何國家)。此外，以下大部分描述以紙張或者基于紙張的產品的生產作為上下文。這是為了便于描述并且不認為限制纖維配料的最終用途。幾千年來一直依賴草本植物作為紙張的原料。然而，至少對于上世紀，樹木已經變?yōu)榧垙堅系闹饕w維來源，并且制漿至今已變?yōu)橹饕睦w維處理技術。實際上，在該時間段內對紙漿的需求引起了一些世界的更突出和有爭議的環(huán)境和生態(tài)問題。已經接受將木材轉換為紙張要求使用重型工業(yè)處理，通常要求非常大的能量輸入，大量的工藝用水，并且具有高廢料程度，并且通常使用化學物質，通常引起很難和有時有害的處置和循環(huán)要求。另外，無論化學還是機械制漿處理經常不能夠適當?shù)貙⑸a的配料中的纖維的狀態(tài)和幾何形狀控制到至少下游的紙張制造處理認為期望的程度。因此，已經存在增加的興趣來開發(fā)替代纖維作物用于紙張生產，以及代替制漿的替代技術。被認為是木材的合適替代物的纖維的一個來源是香蕉樹。香蕉樹是大型的多年生草本植物，具有從膨脹的肉質球莖(地下根莖)產生的高的地上枝。香蕉樹的葉柄在地上枝中螺旋排列，并且其長的交疊的葉枕(基部放大)形成堅實的類似樹狀假莖的外部部分，頂生花序通過其中心生長，形成內部部分，通常稱為核。在更高處，葉柄遠離假莖彎曲并且在傾斜角度處承載大的卵形葉片(葉子)。每個假莖通常能夠在9到18個月的時段內生長到3到8米范圍內的高度。當成熟時，每個假莖將因此包括軟但是致密的核，被更堅硬但是較不密的外部部分包圍。商業(yè)種植的香蕉樹通常僅僅具有1到2年的壽命，因為香蕉樹僅僅開花(并且生產香蕉)一次，隨后葉子和假莖開始死亡。這通常要求以某種方式去除它們，諸如通過簡單地砍下，允許新的假莖從根莖再生長并且開始新的繁殖階段。隨著2002年約6800萬噸的香蕉產量(其中超過三分之二來自印度、巴西、中國、厄瓜多爾和菲律賓)，已經認識到香蕉假莖表示潛在的有價值的可再生資源，其傳統(tǒng)上未被利用并且歷史上被香蕉種植者在經濟上忽略?？紤]到這一點，由于假莖中的纖維的有利的屬性和質量，已有多種嘗試來使用假莖生產紙張。然而，^t Indian Pulp and Paper Journal, August-September 1975,30(2), pp 13to 15 中的 S. K. Singhai、J. K. Garg 禾口 B. Biswas 的標題為《Banana Stem Fibre for Papermaking》的文章中，該時刻的情形總結為“考查了香蕉(M. sapientum和 M. paradisica)莖纖維的制漿和造紙質量。從本文給出的可用信息，認為技術上和經濟上使用香蕉莖纖維都不是可行提議”。因此，至少在七十年代中期，尚未開發(fā)出使用這些材料進行紙張生產的合理方法。從那時起，繼續(xù)認識到香蕉假莖纖維應具有用于紙張生產的合適屬性。在為在蒙特利爾，魁北克的 1998Pulping Conference 出版的《Book 2，TAPPI Proceedings，1998》中， Forestry Research Institute of Ghana 的Nicholas A Darkwa寫的標題為《Plantain (M. Paradisiaca L)Pseudostem ；A Fibre Source For Tropical Countries〉〉的文章，結論為 “……缺少用于其紙漿和紙張生產的長纖維材料的熱帶國家能夠為此目的利用大蕉和香蕉的假莖”。實際上，已經進行了很多嘗試在已有或者改進的紙張制漿處理中使用香蕉樹廢料 (主要是包括葉柄和核的假莖，以及葉子，不成熟的花序和未使用的香蕉)，參見美國專利 5，958，182以得到一些這種處理的簡介。然而，這種廢料通常具有極其高的水和天然乳膠成分，并且包括多種樹脂質的和膠黏的物質，很難對付和處理。為了產生具有用于造紙的期望特征的可用的纖維，已經證明必須提取這些液體，并且具體地，洗出乳膠和其它天然樹脂質物質。這已被證明在技術上很難，并且通常使得用于造紙的香蕉廢料制漿不經濟，特別是對于大量紙張供應和任何不同于工藝和藝術紙張。通常還向制造商呈現(xiàn)顯著的化學廢物處置問題。在澳大利亞，盡管已經報道了能夠通過將香蕉纖維和檳榔殼(Areca catechu L.) 合并和制漿以低產量制造高質量紙張，然而澳大利亞研究者得出結論香蕉纖維的產量過低以至于制漿處理中的提取不經濟。實際上，在一篇澳大利亞報告中，報告了能夠通過制漿處理從40到801bs(18-36kg)綠色假莖中得到僅僅1到4oz 08_113g)合適的纖維。因此，132 噸的綠色假莖將產生僅僅1噸紙張。結論因此是假莖作為有機物砍下并且留在田地以對隨后的作物施肥將具有更大的價值，這實際上是今天澳大利亞香蕉生產業(yè)的現(xiàn)狀。還存在使用香蕉樹而不制漿的建議，諸如國際專利公開W02006/(^9469(申請人為 Papyrus Australia Limited)和美國專利 1，981，883 (授予 Charles 0 Tappan)中描述的處理。這兩篇文獻中描述的處理旨在通過直接從香蕉樹的假莖提供成片的纖維、隨后這些片在例如層壓處理中使用來避免制漿問題。本發(fā)明尋求提供一種替代傳統(tǒng)制漿處理中的使用木材并且提供改進的纖維配料。

發(fā)明內容
發(fā)明人旨在通過使用諸如來自芭蕉科的香蕉樹的葉柄的植物葉柄提供這種進一步替代，用于生產具有窄的纖維長度分布的纖維配料，理想地以技術簡單并且合理經濟的方式，以允許從其生產相對高的量的紙張。
本發(fā)明提供一種用于制造紙張和基于紙張的產品(以及其它)的纖維配料，纖維配料主要包括植物葉柄組織，其中大致縱向排列的葉柄纖維已經被總體上橫向切割以形成具有使得至少95%的纖維具有大致相同的預定纖維長度的纖維長度分布的纖維。盡管本發(fā)明的最廣泛的形式涉及使用來自植物的葉柄，應理解特定類型的植物更可能形成比其它更實際使用的葉柄。例如，相對小的植物可以形成太小(長度或者寬度) 以至于不能允許以適當或者經濟方式處理的葉柄，或者可以具有不充分大小的葉枕(基部放大)以產生以上相對于香蕉樹的假莖描述的類型的“外部部分”?？紤]到這一點，應理解本發(fā)明不涉及僅僅利用葉柄的桿或者中脈部分的產品。還應理解，上述提及的本發(fā)明的纖維配料“主要包括”植物葉柄組織，是提及纖維配料包含僅僅從植物葉柄組織得到的纖維的意圖。然而，用任何從植物得到的自然產品，本領域技術人員將理解，很可能存在不能避免的一定程度的污染(或者不期望的材料)，因此使用詞語“主要包括”以澄清不排除存在這些污染。設想用于本發(fā)明的植物葉柄的最合適形式將是來自芭蕉科中的香蕉樹的葉柄。芭蕉科中的示例性香蕉樹包括芭蕉屬和象腿蕉屬。盡管不限于此，本發(fā)明的以下描述將因此主要涉及其在從結出可食用果實的香蕉樹的假莖生產纖維配料中的用途，這些香蕉樹諸如屬于小果野蕉(諸如已知的香蕉“Cavendish”和“Lady Finger”)、野芭蕉類，或者屬于雜交大蕉(通常稱為“大蕉”)和芭蕉。來自香蕉樹的葉柄具有大致縱向排列的纖維。就使得其有利于在本發(fā)明中使用的葉柄的形態(tài)學而言，現(xiàn)在將簡略描述各方面。首先，葉柄不是直的，但是具有柔和的腹面彎曲。第二，葉柄的桿截面不是圓形而是U形，在其上表面上具有管道，葉子從U形的上臂發(fā)出。第三，葉子通過在通過葉子分叉之前沿著葉柄的多個平行纖維葉脈結合到桿。另外，組織的外層被包括木質部的纖維的維管束縱向地增強。然而，在內部，結構被大的空氣管刺穿，空氣管被包含非常少的維管束的窄的縱向薄壁組織分隔物分開，進而通過多孔星狀薄壁組織的單個橫向層以小的間隔結合。這些葉柄結構因此既不是空心也不是實心的，而是具有很有序的結構的半空心，具有縱向延伸的纖維束的很明顯的排列。因此在這個復雜的形態(tài)學配置中，在整個本專利說明書中引用“大致縱向排列的”植物葉柄纖維。在優(yōu)選形式中，植物葉柄組織將是來自包括芭蕉屬和象腿蕉屬的芭蕉科中的香蕉樹的大致縱向排列的葉柄纖維的形式。更優(yōu)選地，植物葉柄組織將是來自結出可食用果實的香蕉樹的大致縱向排列的葉柄纖維，這些香蕉樹包括屬于小果野蕉(諸如已知的香蕉 “Cavendish”和“Lady Finger”)、野芭蕉類，或者屬于雜交大蕉(通常稱為“大蕉”)和芭蕉。在優(yōu)選形式中，葉柄纖維將已經被總體上橫向地切割使得纖維具有窄的纖維長度分布，使得纖維配料中至少95%的纖維具有大致相同的長度，該長度在從約1.0mm到約 12. Omm或者更多的范圍內。實際上，在優(yōu)選形式中，葉柄纖維將已經被切割使得纖維配料中的預定纖維長度例如將是約1. Omm到2. Omm,以使得纖維配料是用于精細印刷和書寫紙張等級的原材料；3. Omm到4. 0mm，用于新聞紙、衛(wèi)生紙和一些包裝等級的紙張；4. Omm到6. 0mm，用于包裝等級，其中可期望高強度，或者其中纖維配料用于制造
6板紙或者中密度纖維板；7. Omm到12. 0mm，用于各種其它用途，諸如地板基板、墻壁和天花板等；或者大于12. 0mm，諸如約100mm，用于通常利用更大股(薄片或者圓片)的木材纖維 (等同于“工程木材”形式)的諸如定向刨花板(OSB)的產品。在優(yōu)選形式中，纖維配料中至少98%的纖維將具有上述的大致相同的預定纖維長度。實際上，在優(yōu)選形式中，根據(jù)本發(fā)明的用于制造纖維配料的方法和/或裝置將利用葉柄纖維切割方法步驟和/或裝置元件，允許在從約1. Omm到約12. Omm的預定纖維長度的完整范圍上遞增地產生纖維，諸如例如0. Imm遞增，0.5mm遞增，或者1.0mm遞增。在此方面，本領域技術人員將理解例如“約” 1. Omm或者“約” 3. Omm的引用是為了允許從“精確的” 1. Omm或者“精確的”3. Omm的正常變化，取決于最終用途要求和在生產紙張配料中采用哪種方法步驟和/或裝置元件的可能的精確度?？紤]到該正常變化不大可能偏離遞增10%，并且應認為包括例如針對1. Omm遞增的士0. Imm變化。實際上，還應理解，以上對均具有大致相同長度的纖維的引用還應允許偏離預定長度的類似程度的變化。對于本發(fā)明的纖維配料的有利用途，已經發(fā)現(xiàn)纖維的合理順序排列對于從其制造的產品提供了很多益處。例如，已知以上提到的大多數(shù)工程木材(諸如顆粒板和MDF)整個具有隨機排列的纖維，其中纖維通過粘性樹脂捆束在一起。盡管樹脂和纖維在制造時總體上被壓縮，但它們通常仍保持至少一些樹脂不填充的孔隙空間，這通常在該類型的產品中是期望的以減少它們的密度(和它們的重量)。然而，這具有明顯的強度意義。相反地，通過利用大致縱向排列的葉柄纖維，以及通過總體上橫向地切割這些纖維以形成窄的纖維長度分布中的纖維來產生纖維配料，在顆粒板和MDF類型的產品中，本發(fā)明的配料中的纖維能夠以很有序的方式排列(至少大部分纖維為平行排列的成束纖維并且與其它成束纖維垂直)。實際上，已經發(fā)現(xiàn)相比于相同類型的產品中的傳統(tǒng)的隨機纖維排列，這種合理順序的排列導致增強的強度(和其它特性)，當利用本發(fā)明的纖維配料時經常導致可能的更薄和更輕的產品。另外，從優(yōu)選的香蕉樹假莖來源生產的纖維配料已知具有改進的防水和防火特性，相比于傳統(tǒng)的工程木材產品，這些特性附加地導致具有改進的特性的產品。實際上，盡管傳統(tǒng)的工程木材產品可以配備這些改進的特性(諸如增加的對水的抵抗力)，其將總體上僅僅是在傳統(tǒng)的產品在制造期間進行進一步處理或者附加步驟之后。在本發(fā)明的一種形式中，大致縱向排列的葉柄纖維可以理想地隨著假莖旋轉，通過纖維束之間的分離(繞著假莖的外圍)從假莖的外部部分去除纖維片的處理從植物葉柄組織獲得。這允許以沿著假莖的幾乎整個長度由此沿著連續(xù)去除的片保持纖維束的完整性的方式分離。在最優(yōu)選形式中，大致縱向排列的葉柄纖維可以通過從假莖的外層去除纖維片的處理從植物葉柄組織得到，如在上述國際專利公布WO 2006/029469 (Papyrus Australia Limited)中描述的，為了描述理想片去除處理，其整個內容在此通過引用并入。例如，從芭蕉科中的香蕉樹的假莖生產片的理想處理將優(yōu)選地包括以下步驟將假莖送入工作臺，支撐假莖以便使其在工作臺內繞著縱軸旋轉，并且用纖維分離裝置沿著大致整個長度接觸旋轉的假莖，使得在旋轉期間通過纖維分離裝置從假莖去除連續(xù)的纖維片。在本發(fā)明的優(yōu)選形式中，以此方式片僅僅去除到假莖的核。為了本發(fā)明的目的，核的纖維不認為是葉柄纖維并且因此不期望用于本發(fā)明的纖維配料中。以此方式生產的片因此是從假莖圓周地去除的連續(xù)片，就如同從衛(wèi)生紙卷剝離一層紙。這些片是連續(xù)的，其中它們和假莖長度一樣寬，并且它們優(yōu)選地僅僅與在它們的隨后處理中可管理的長度一樣長。當然，它們還將可以僅僅是與給定的具體假莖的直徑以及期望的片的厚度下可行的一樣長。當這種大致縱向排列的葉柄纖維的片已經被從假莖去除時，纖維片可以接著被總體上橫向地切割到要求的纖維長度。在優(yōu)選形式中，切割處理是用能夠接收去除的片并且使它們經過設置到特定切割寬度的切割刀片或者研磨器形式的低或者高速切割盤的結構的切割裝置進行，以及切割裝置操作以總體上對切割盤橫向地(并且理想地在85°到90° 的范圍內的角度，并且更優(yōu)選地在約90°的角度)切割大致縱向排列的葉柄纖維。切割裝置因此產生大致相同長度的平行纖維條帶。優(yōu)選地，切割裝置附加地還包括切割機構，該切割機構被設置以垂直于上述總體上橫向切割進一步切割或者分離平行纖維，因此進一步切割平行纖維條帶為纖維段。這些纖維段可以接著處于對以下描述的隨后處理有用的形式。用這種優(yōu)選的片去除和切割處理生產的纖維段因此處于能夠被壓擠到20%到 90%水分含量的形式，被堆疊以產生“捆”，并且包裹和捆扎以便作為纖維配料配送到例如造紙廠?；蛘撸眠@種優(yōu)選的片去除和切割處理生產的纖維段能夠被混合并在過濾系統(tǒng)上形成以創(chuàng)建濕的纖維墊，通過干燥臺壓擠和運輸以產生具有約10%到15%水分含量的纖維片，并且隨后以上述方式打捆和配送。本發(fā)明附加地提供了一種生產用于制造紙張和基于紙張的產品(以及其它)的纖維配料的裝置，所述裝置包括從植物去除大致縱向排列的植物假莖纖維的裝置，以及用于總體上橫向地切割去除的纖維以形成具有使得至少95%的纖維具有大致相同的預定纖維長度的纖維長度分布的纖維配料的裝置。在優(yōu)選形式中，該裝置包括隨著假莖旋轉通過纖維束之間的分離從假莖的外部部分去除纖維片的片去除裝置。附加地，該裝置優(yōu)選地包括用于向其中送入假莖的工作臺，用于支撐假莖以便使其繞著其縱軸在工作臺旋轉的支撐部件，以及用于沿著大致其整個長度接觸旋轉的假莖的纖維分離裝置，使得在旋轉期間通過纖維分離裝置從假莖去除連續(xù)的纖維片。實際上，在更優(yōu)選的形式中，該裝置將總體上如在上述國際專利公布WO 2006/029469 (Papyrus Australia Limited)中描述的裝置。此外，以及如上所述，該裝置優(yōu)選地包括切割裝置，其中所述大致縱向排列的葉柄纖維能夠被總體上橫向切割，所述切割裝置具有以設置為特定切割寬度形式為切割刀片或者研磨輪的低或高速切割盤的形式。本發(fā)明附加地提供了一種生產用于制造紙張和基于紙張的產品(以及其它)的纖維配料的方法，所述方法包括從植物去除大致縱向排列的植物葉柄纖維，以及總體上側向地切割去除的纖維以形成具有使得至少95%的纖維具有大致相同的預定纖維長度的纖維長度分布的纖維配料。在優(yōu)選形式中，該方法包括通過隨著假莖旋轉，利用纖維束之間的分離從假莖的外部部分去除纖維片的處理獲得大致縱向排列的葉柄纖維。實際上，片去除處理優(yōu)選地允許以沿著假莖的幾乎整個長度由此沿著連續(xù)去除的片保持纖維束的完整性的方式分離。在更優(yōu)選的形式中，片去除處理包括以下步驟將假莖送入工作臺，支撐假莖以使其繞著縱軸在工作臺內旋轉，以及將旋轉的假莖沿著大致其整個長度與纖維分離裝置接觸，使得在旋轉期間通過纖維分離裝置從假莖去除連續(xù)的纖維片。實際上，在最優(yōu)選形式中，從植物去除大致縱向排列的植物葉柄纖維的方法將是諸如在上述國際專利公布WO 2006/029469 (Papyrus Australia Limited)中描述的方法。此外，以及如上所述，所述方法優(yōu)選地包括用具有設定為特定切割寬度的低或高速切割器或者切割盤、或者具有切割刀片或者研磨輪的粉碎器陣列的形式的切割裝置總體上橫向切割大致縱向排列的葉柄纖維。盡管想到了本發(fā)明的方法和裝置的大多數(shù)實施方式將理解用切割裝置順序操作的去除方法和裝置，使得去除在切割之前發(fā)生，當然可能切割在去除之前發(fā)生(盡管對從植物的去除的引用將不一定是完全準確的)。本發(fā)明的纖維配料因此能夠在系統(tǒng)中的適合它們需要的點處并且按照期望的任何比例被添加到紙漿和/或造紙商配料中。在大多數(shù)情況下，想到本發(fā)明的纖維配料將按照原樣使用，但是為了達到特定的造紙參數(shù)，可能將在造紙廠處進行纖維配料的纖維的精太東。例如，在使用之前需要對纖維白化的情況下，造紙廠將需要在它們的漂白線的上游的點處添加纖維配料。在不需要對纖維白化的情況下，則造紙廠可以更接近備料過程而添加纖維配料。漂白(白化)的纖維將用于印刷、書寫和一些衛(wèi)生紙等級，以及一些包裝等級。未漂白的纖維可以通常用于非印刷/書寫等級。當然，應理解，本發(fā)明的纖維配料還能夠按照期望的多種比例結合來自其它來源和其它類型的配料使用。還應理解，本發(fā)明的纖維配料可以再次如期望地與各種各樣已知的造紙?zhí)砑觿┖托薷膭┑囊粋€或者多個使用，或者可以按照已知方式(諸如通過機械攪拌)操縱，如果在特定情形下認為期望。


下面將僅僅通過示例方式至少部分描述，具體參照能夠用于形成本發(fā)明的纖維配料的示例裝置。然而，應理解以下對附圖的描述僅僅示例了實施本發(fā)明的一種具體方式。以下描述因此不被作為限制以上總體描述。在附圖中圖Ia是通常的香蕉樹的示意側視圖；圖Ib是圖Ia的香蕉樹的假莖的基部的截面圖；圖Ic是通過圖Ib的假莖的線A-A的截面圖；圖Id是圖Ic的相同截面圖，但是在假莖被圓整(roimded-up)之后；圖加和圖2b是能夠去除大致縱向排列的葉柄纖維的片的裝置中的假莖的連續(xù)操作視圖，示出了假莖的直徑隨著片被去除而減小；圖3a和圖北是適用于接收這些大致縱向排列的葉柄纖維的片并且從其產生本發(fā)明的纖維配料的一種形式的裝置的示意例示圖
圖如和圖4b是適用于接收這些大致縱向排列的葉柄纖維的片并且從其產生本發(fā)明的纖維配料的另一種形式的裝置的示意例示圖；圖5是認為能夠在本發(fā)明的纖維配料中得到的分布曲線的示例，示出了與來自輻射松的市售配料的更寬的纖維長度分布相比能夠實現(xiàn)的窄的纖維長度分布；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明生產的纖維配料的顯微照片。
具體實施例方式在轉到圖加和圖2b例示的裝置的更詳細描述之前，首先例示用于本發(fā)明的主題的原材料的優(yōu)選形式的各個方面是有幫助的。實際上，如上所述，認識到用于本發(fā)明的植物葉柄的最合適的形式將是來自包括芭蕉屬和象腿蕉屬的芭蕉科中的香蕉樹的葉柄。圖Ia因此示出通常的香蕉樹10 (具有腋芽11)，為大型多年生草本植物，具有葉柄，葉柄具有延伸到螺旋排列在周圍的嫩的光滑的肉質梗狀葉子16的梗(或者中脈)18的長的交疊葉枕(基部放大)12。長的交疊葉枕12形成粗大的樹干狀假莖14的外部部分， 頂生花序通過其中心生長，形成通常稱為核21的內部部分(見圖lb)。每個假莖14從球莖15上的芽生長，球莖15為地下根莖。香蕉樹10通常能夠在9到18個月的時間段內生長到3到8米范圍內的高度。如圖Ib所例示，花序是從假莖14的核21出現(xiàn)的頂生穗。隨著幼果從雌花發(fā)育， 它們顯現(xiàn)為綠色的細長手指。苞片接著落下并且每個簇中的成熟果實變?yōu)橐弧鞍选毕憬?0， 梗低垂直至串倒掛下來。成熟植物的假莖14具有隨著植物生長由葉柄的交疊葉枕(以及一些葉柄的梗的交疊)形成的外層22，其有別于核21，從圖Ic所示的原始假莖14(在圓整處理之前)的典型截面明顯可見。從圖Ib還可看出，不成熟假莖(諸如腋芽11)不具有核，并且由此整個由此葉柄材料形成。來自香蕉樹的葉柄具有大致縱向排列的葉柄纖維。關于使得其有利于在本發(fā)明中使用的葉柄的形態(tài)學特征，各個方面從圖1(c)和1(d)是明顯的。組織的外層22被包括木質部的維管束縱向地增強。在外層22的內部，結構被大的空氣管刺穿，空氣管被包含很少維管束的窄的縱向薄壁組織分隔物隔開，進而通過多孔星狀的薄壁組織的單個橫向層以小間隔結合。該外層結構22因此既不是空心也不是實心的，而是具有很有序的結構的半空心，具有縱向延伸的纖維束的很明顯的排列。因此在這個復雜的形態(tài)學配置中，本發(fā)明說明書中參照“大致縱向排列”的植物葉柄纖維，并且旨在具體參照外層22。為此，應注意，組成植物的核21的花序材料的不同形態(tài)學配置和化學成分不期望用于本發(fā)明的纖維配料，因此優(yōu)選地被避免用于本發(fā)明的纖維配料。商業(yè)種植的香蕉樹通常僅僅具有1到2年的壽命，因為香蕉樹僅僅開花(并且生產香蕉)一次，隨后葉子、葉柄和假莖開始死亡。假莖可以接著在諸如本發(fā)明的方法中使用?！南憬稑淙コ麑?，則其假莖可被使用。理想地，每個假莖將被切到合適長度，并且將經過以上稱為“圓整步驟”的預處理步驟。為了此目的，預處理能夠以與以下描述的主處理步驟相同的相同方式進行，并且用相同方法和裝置，并且因此該描述將轉到對單個裝置及其操作方法的描述。下面轉到圖加和圖2b的討論，這些圖順序示出裝置觀就假莖14而言的總體操作。就其操作而言，裝置觀包括縱向移動葉片38形式的纖維分離裝置，該纖維分離裝置被配置和限制以在單程中沿著其整個長度與假莖14的縱軸大致平行移動。這些圖已經在上述國際專利公開WO 2006/029469 (Papyrus Australia Limited)中采用，為了描述這種理想片去除裝置和處理的目的，上述公開的全部內容在此通過引用并入。圖加示出具有約150mm直徑的假莖14，該直徑為送入到工作臺的圓整假莖的典型開始直徑。圖2b示出已經操作一段時間之后并且連續(xù)片60已經從其分離之后的假莖14， 假莖14現(xiàn)在具有約75mm的縮小直徑。圖加和圖2b還示出傳送帶62，之上將承載假莖14， 下方被支撐部件36支撐。上部支撐輥34也是明顯的。圖3a和圖北例示了圖h、2b和2c的裝置的修改，其中支撐部件36被鼻形輥形式的支撐輥36a代替，支撐輥36a包括沿著軸52以規(guī)則間隔布置的多個非常薄的切割盤 50 (或者非常薄的研磨輪)，間隔表示以上提到的預定纖維長度。在此形式中，并且從圖北的示意圖中明顯的，從傳送帶62上的假莖14去除的片因此能夠被大體橫向切割以形成縱向排列的纖維條帶，并且預定纖維長度由切割盤50之間的間隔設定。條帶接著被以該形式傳送到作為纖維配料以便隨后用于造紙等，或者條帶可以按照期望被隨后處理以進一步將縱向排列的纖維分為更小的纖維包或者束，或者分為松散排列的單獨的纖維。切割盤50或者以類似于圖2a、2b和2c的裝置的線速度的表面速度旋轉，或者在使用(非鋒利)研磨輪的情況下以比該線速度高得多的速度旋轉。還應理解，切割盤50能夠在對應的開槽基板(未示出)上和/或在對應的凹開槽輥(未示出)和/或橡膠/塑料輥(也未示出)上運行。當然，還應理解，切割盤50可以用能夠以允許纖維的長度為預定的方式(并且由此“撥號”)實現(xiàn)相同形式的總體橫向切割的任何合適類型的切割機制代替，諸如利用與片的運動方向成90度往復的適當排列的張力線和/或刀片的切割機制。在其它形式中，切割機制可以包括噴水器或者激光器以提供切割功能。圖如和圖4b例示了圖h、2b和2c的裝置的進一步修改，其中支撐部件36被具有與上部輥34類似形式的支撐輥36b代替，傳送帶62被從其產生的片繞過以直接傳遞到包括頂粉碎軸56和底粉碎軸58的粉碎裝置，每個粉碎軸具有沿著各個軸56b和58b以規(guī)則間隔布置的多個切割盤56a和58a。在此形式中，相鄰的盤56a和58a之間的空間表示以上提到的預定纖維長度。在此形式中，如從圖4b的示意圖明顯的，從傳送帶62下方的假莖14去除的片再次能夠被橫向地切割以形成具有預定纖維長度的縱向排列的纖維條帶。可以想到例如從以上描述明顯得到的方法和裝置的操作將生產具有優(yōu)選的窄的纖維長度分布并且具有約1. Omm到約12. Omm范圍內的預定纖維長度的纖維配料，纖維長度取決于(在這些實施方式中)各個切割盤之間的空間?？紤]到這一點，參照圖5，圖5為根據(jù)本發(fā)明的纖維配料的預言樣品中的纖維比例的分布曲線(在圖中稱為“香蕉纖維”)，其示出大于約95%的樣品是在從3. Imm的預定(和目標)纖維長度的約兩個標準差的范圍內。實際上，可見從來自輻射松的比較纖維包括相對大量的處于更寬標準差范圍中的纖維，并且包括相當量的具有低到0. 2mm以及高到幾乎 7. Omm長度的纖維。還要參照圖6，圖6為以以上描述的方式從香蕉假莖的外部區(qū)域生產的纖維配料的顯微照片。顯微照片示出(A)被切割到5. Omm長度的未分解的纖維束和片的混合體； 以及(B)非纖維性組織(薄壁組織)。顯微照片中比例截面標記在1. Omm處，并且發(fā)現(xiàn)約 95%的纖維在約10%的期望的5. Omm大小范圍內。用于分析纖維長度的方法是經由Bauer McNett纖維篩分儀的顯微術和篩分。最終，應理解在本發(fā)明的纖維配料中，能夠產生具有優(yōu)選幾何形狀的纖維(或者纖維束)，其具有明顯的優(yōu)點。實際上，通過控制從假莖去除的片的厚度到約6. Omm,以及通過使用具有約6. Omm間隔的切割盤，用隨后的纖維束分離技術將束分離為約6. 0mm，能夠形成具有6. 0x6. 0x6. Omm尺寸的大致立方體的纖維束(使用工程木材領域的通用術語，可以稱為“碎片”)。當這種“碎片”被壓縮以形成板時，發(fā)現(xiàn)其趨向于填充模具的全部縫隙和邊緣，因此減少了需要的膠水的量并且增加了結合強度，因為接觸表面已經最大化。另外，幾乎整個板提供均勻特征而不需要邊緣修整和/或表面處理/砂光。最后，應理解僅僅通過示例描述了該實施方式，并且還可以想到在本發(fā)明的精神和范圍內的變型和修改。
權利要求
1.一種用于制造紙張和基于紙張的產品的纖維配料，所述纖維配料主要包括植物葉柄組織，其中，大致縱向排列的葉柄纖維已經被總體上橫向地切割以形成具有使得至少95% 的纖維具有大致相同的預定纖維長度的纖維長度分布的纖維。
2.根據(jù)權利要求1所述的纖維配料，其中，至少98%的纖維具有大致相同的預定纖維長度。
3.根據(jù)權利要求1或者權利要求2所述的纖維配料，其中，植物葉柄組織來自包括芭蕉屬和象腿蕉屬的芭蕉科中的香蕉樹。
4.根據(jù)權利要求1到3中任意一項所述的纖維配料，其中，植物葉柄組織來自結出可食用果實的香蕉樹的假莖，這些香蕉樹例如屬于小果野蕉、野芭蕉類、或者屬于雜交大蕉和芭蕉。
5.根據(jù)權利要求1到4中任意一項所述的纖維配料，其中，所述預定長度在從約1.Omm 到約12. Omm的范圍內。
6.根據(jù)權利要求1到4中任意一項所述的纖維配料，其中，所述預定長度在從約1.Omm 到約2. Omm的范圍內。
7.根據(jù)權利要求1到4中任意一項所述的纖維配料，其中，所述預定長度在從約3.Omm 到約4. Omm的范圍內。
8.根據(jù)權利要求1到4中任意一項所述的纖維配料，其中，所述預定長度在從約4.Omm 到約6. Omm的范圍內。
9.根據(jù)權利要求1到4中任意一項所述的纖維配料，其中，所述預定長度在從約7.Omm 到約12. Omm的范圍內。
10.根據(jù)權利要求1到9中任意一項所述的纖維配料，其中，大致縱向排列的葉柄纖維通過隨著假莖旋轉利用纖維束之間的分離從假莖的外部部分去除纖維片的處理從芭蕉科中的香蕉樹的植物葉柄組織獲得。
11.根據(jù)權利要求10所述的纖維配料，其中，片去除處理允許以保持纖維束沿著假莖的大致整個長度由此沿著連續(xù)去除的片的完整性的方式的分離。
12.根據(jù)權利要求10或者權利要求11所述的纖維配料，其中，片去除處理包括以下步驟將假莖送入工作臺；支撐假莖以使其繞著縱軸在工作臺內旋轉；以及將旋轉的假莖沿著大致其整個長度與纖維分離裝置接觸，使得在旋轉期間通過纖維分離裝置從假莖去除連續(xù)的纖維片。
13.根據(jù)權利要求1到12中任意一項所述的纖維配料，其中，大致縱向排列的葉柄纖維已經被用具有設置為特定切割寬度的低或高速切割器或者切割盤、或者具有切割刀片或者研磨輪的粉碎器陣列的形式的切割裝置進行的切割處理切割。
14.根據(jù)權利要求13所述的纖維配料，其中，大致縱向排列的假莖纖維按與所述切割裝置成85°到95°范圍內的角度取向。
15.根據(jù)權利要求14所述的纖維配料，其中，大致縱向排列的假莖纖維按與所述切割裝置成約90°的角度取向。
16.一種用于生產用于制造紙張和基于紙張的產品的纖維配料的裝置，所述裝置包括從植物去除大致縱向排列的植物葉柄纖維的裝置，以及用于總體上橫向地切割去除的纖維以形成具有使得至少95%的纖維具有大致相同的預定纖維長度的纖維長度分布的纖維配料的裝置。
17.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中，植物葉柄組織來自包括芭蕉屬和象腿蕉屬的芭蕉科的香蕉樹。
18.根據(jù)權利要求16或者權利要求17所述的裝置，其中，所述預定長度在從約1.Omm 到約12. Omm的范圍內。
19.根據(jù)權利要求16到18中任意一項所述的裝置，所述裝置包括隨著假莖旋轉通過纖維束之間的分離從假莖的外部部分去除纖維片的片去除裝置。
20.根據(jù)權利要求19所述的裝置，其中，所述裝置包括用于向其中送入假莖的工作臺， 用于支撐假莖以便使其繞著其縱軸在工作臺內旋轉的支撐部件，以及用于沿著大致其整個長度接觸旋轉的假莖的纖維分離裝置，使得在旋轉期間通過所述纖維分離裝置從假莖去除連續(xù)的纖維片。
21.根據(jù)權利要求16到20中任意一項所述的裝置，所述裝置包括切割裝置，其中，所述大致縱向排列的葉柄纖維能夠被切割，所述切割裝置具有設置為特定切割寬度的低或高速切割器或者切割盤、或者具有切割刀片或者研磨輪的粉碎器陣列的形式。
22.—種生產用于制造紙張和基于紙張的產品的纖維配料的方法，所述方法包括從植物去除大致縱向排列的植物葉柄纖維，以及總體上橫向地切割去除的纖維以形成具有使得至少95%的纖維具有大致相同的預定纖維長度的纖維長度分布的纖維配料。
23.根據(jù)權利要求22所述的方法，其中，植物葉柄組織來自包括芭蕉屬和象腿蕉屬的芭蕉科的香蕉樹。
24.根據(jù)權利要求22或者權利要求23所述的方法，其中，所述預定長度在從約1.Omm 到約12. Omm的范圍內。
25.根據(jù)權利要求22到M中任意一項所述的方法，該方法包括通過隨著假莖旋轉利用纖維束之間的分離從假莖的外部部分去除纖維片的處理獲得大致縱向排列的葉柄纖維。
26.根據(jù)權利要求25所述的方法，其中，片去除處理允許以保持纖維束沿著假莖的大致整個長度由此沿著連續(xù)去除的片的完整性的方式的分離。
27.根據(jù)權利要求25或者權利要求沈所述的方法，其中，片去除處理包括以下步驟 將假莖送入工作臺，支撐假莖以使其繞著縱軸在工作臺內旋轉，以及將旋轉的假莖沿著大致其整個長度與纖維分離裝置接觸，使得在旋轉期間通過纖維分離裝置從假莖去除連續(xù)的纖維片。
28.根據(jù)權利要求22到27中任意一項所述的方法，其中，所述方法包括用具有設置為特定切割寬度的低或高速切割器或者切割盤、或者具有切割刀片或者研磨輪的粉碎器陣列的形式的切割裝置總體上橫向切割大致縱向排列的葉柄纖維。
29.根據(jù)權利要求觀所述的方法，其中，大致縱向排列的假莖纖維取向為使得所述切割裝置按85°到95°范圍內的角度切割它們。
30.根據(jù)權利要求觀所述的方法，其中，大致縱向排列的假莖纖維取向為使得所述切割裝置按約90°的角度切割它們。
31.一種用根據(jù)權利要求1到15中任意一項所述的纖維配料制造的產品。
全文摘要
用于制造紙張和基于紙張的產品的纖維配料，纖維配料主要包括植物葉柄組織，其中大致縱向排列的葉柄纖維已經被總體上橫向切割以形成具有使得至少95％的纖維具有大致相同預定纖維長度的纖維長度分布的纖維。
文檔編號D21H11/12GK102333920SQ200980157486
公開日2012年1月25日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權日2008年12月24日
發(fā)明者R·A·亞澤 申請人:帕派瑞斯科技有限公司