(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さが約０．５ｃｍから約２．３ｃｍ（約０．２インチから約０．９インチ）の亜麻シーブであって、内部コアおよび外面を有し、当該シーブの内部コアが、敷料に吸収性をもたらすように露出され、残留種子含有量が約１重量パーセント以下である亜麻シーブを含むことを特徴とする動物用敷料組成物。
【請求項２】
亜麻シーブの、露出された内部コアと外面の比が、約４：１から約１：３の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の動物用敷料組成物。
【請求項３】
亜麻シーブの、露出された内部コアと外面の比が、約１：１であることを特徴とする請求項１に記載の動物用敷料組成物。
【請求項４】
亜麻シーブが長さおよび幅を有し、当該長さと当該幅の比が約６：１から約２５：１の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の動物用敷料組成物。
【請求項５】
敷料が、亜麻、大麻、ケナフ、ラミー、サイザルわら、およびこれらの混合物からなる群から選択された非嗜好性の材料をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の動物用敷料組成物。
【請求項６】
敷料が実質上防腐剤を含まないことを特徴とする請求項１に記載の動物用敷料組成物。
【請求項７】
亜麻シーブの平均の粒子の長さが約１ｃｍから約１．５ｃｍ（約０．４インチから約０．６インチ）の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の動物用敷料組成物。
【請求項８】
長さが約０．５ｃｍから約２．３ｃｍ（約０．２インチから約０．９インチ）の亜麻シーブであって、内部コアおよび外面を有し、当該シーブの内部コアが、敷料に吸収性をもたらすように露出され、残留種子含有量が約１重量パーセント以下であり、当該亜麻シーブの、露出された内部コアと外面の比が、約４：１から約１：３の範囲内であり、平均の粒子の長さが約１ｃｍから約１．５ｃｍ（約０．４インチから約０．６インチ）の範囲内である亜麻シーブを含むことを特徴とする動物用敷料組成物。
【請求項９】
敷料が、実質上防腐剤を含まないことを特徴とする請求項１に記載の動物用敷料組成物。
【請求項１０】
動物用敷料を基層表面に提供するための方法において、
シーブ敷料組成物を基層表面に広げることを含み、
当該シーブ敷料組成物が、長さが約０．５ｃｍから約２．３ｃｍ（約０．２インチから約０．９インチ）の亜麻シーブであって、内部コアおよび外面を有し、当該シーブの内部コアが、敷料に吸収性をもたらすように露出され、残留種子含有量が約１重量パーセント以下である亜麻シーブを含むものであることを特徴とする方法。
【請求項１１】
亜麻シーブの、露出された内部コアと外面の比が、約４：１から約１：３の範囲内であることを特徴とする請求項１０に記載の動物用敷料を提供するための方法。
【請求項１２】
亜麻シーブの、露出された内部コアと外面の比が、約１：１であることを特徴とする請求項１０に記載の動物用敷料を提供するための方法。
【請求項１３】
亜麻シーブが長さおよび幅を有し、当該長さと当該幅の比が約６：１から約２５：１の範囲内であることを特徴とする請求項１０に記載の動物用敷料を提供するための方法。
【請求項１４】
敷料が、亜麻、大麻、ケナフ、ラミー、サイザルわら、およびこれらの混合物からなる群から選択された非嗜好性の材料をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の動物用敷料を提供するための方法。
【請求項１５】
亜麻シーブの平均の粒子の長さが約１ｃｍから約１．５ｃｍ（約０．４インチから約０．６インチ）の範囲内であることを特徴とする請求項１０に記載の動物用敷料を提供するための方法。
【請求項１６】
亜麻シーブと靭皮繊維を分離して、少なくとも約９５パーセントの亜麻シーブを提供すること、
亜麻シーブからダストを除去すること、および
亜麻シーブから種子を除去し、外層およびコアを有するシーブ生成物であって、露出されたコアと外層の比が約４：１から約１：３の範囲内であるシーブ生成物を提供すること
を含むことを特徴とする動物用敷料組成物の作製方法。
【請求項１７】
種子を除去して、種子が約１重量パーセント未満の動物用敷料組成物を提供することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウマの敷料として特に有用な、環境に優しい改善された動物用敷料材料である。本発明の敷料は、一般に、内部コアおよび外面を有する刺激性がなくダストの出ない亜麻シーブであって、十分な量の内部コアが露出して敷料吸収材を形成するものである。
【０００２】
【従来の技術】
動物用敷料、特にウマの敷料として、いくつかの種々の材料が使用されてきた。ウマおよびその他の動物は、昔からわらの上に寝ていた。わらは、入手し易く取扱い適性が良好であり廃棄し易いにも関わらず、水分吸収力が低く、動物が感じる心地よさに限りがあり、また、味が良いために草食動物が汚れた敷料を食べてしまうという重大な欠点を持っている。わら敷料の水分吸収率が低いので、ストールをより頻繁に清浄にする必要がある。
【０００３】
様々な植物材料、例えば亜麻やジュート、大麻、ラミー、ケナフなどの靭皮繊維は、広く様々な織物および工業的用途に特に有用であることが、長い間知られてきた。したがって、これらの植物材料の靭皮繊維をその木質部分から分離するため、その材料を加工する数多くの種々のタイプの機械が使用されてきた。例えば、木質材料をそれに結合している繊維から取り除くためにばらばらにする主な機構として、スカッチングまたは叩解またはフレイリング動作を利用する機械が、当技術分野では周知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
亜麻植物の茎は、約３０〜４０％の長い外部靭皮繊維と、６０〜７０％の短い木質内部コア繊維またはシーブを有する。シーブは、亜麻材料がそこから繊維を分離するよう加工されるとき、副産物として残される。したがって、亜麻植物の大部分は低コストの不良品として残され、商業的な利益を少しももたらすことなく処分されるが、例えば農家に供給されて、非効率的な敷料として家畜に用いられたり、土壌と混合するためバイオマスとして高木限界に沿って積み上げたり、雑草の成長を停めるのに使用される。この点で、シーブ材料の売上げは１トン当たりわずか９ドルにしかならず、そうでない場合は廃棄物として焼却される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、家畜を含む草食動物の嗜好に合わず堆肥化率の低い亜麻シーブなどの農業副産物から作製された、動物用敷料材料に関する。本発明は、最も詳細には、ウマおよび家畜との使用に適する。本発明で使用される農業副産物は、堆肥化しにくい。実際のところ、これらの農副産物が何らかの方法で使用されない場合、これらの農業副産物は畑で焼却されて、温室効果ガスの排出に寄与することになる。
【０００６】
本発明の動物用敷料組成物に含まれる亜麻シーブは、特定の粒度を有し、残留種子分を含まず、すなわちこの種子分（またはその欠如）が、動物、例えば草食動物や肉食動物のシーブに対する嗜好を減じ、除草剤や殺虫剤などの毒素を実質上含まず、防腐剤を実質上含まず、ダストが実質上出ないものである。一般に、亜麻シーブは、約１重量パーセント未満の種子を有するべきであり、別の態様では、０．５重量パーセント未満の種子を有するべきである。
【０００７】
亜麻シーブは、疎水性外層および多孔質内部コアを有する。本発明で使用されるシーブの、露出している内部コアと外層の割合は、敷料組成物に優れた均一な吸水性を与えるために、慎重に制御される。この吸収性は、敷料が、その乾燥重量の約４００パーセントを超える水を吸収できるものである。シーブの内部コアは吸収性があり、したがってコアの量は、敷料吸収材の作製に有効であるように露出されるべきであるが、シーブを穀類のわらよりもストール内で分解しにくくするために、十分なスキンまたはシーブ外面を残すべきである。一般に、亜麻シーブの長さは、約０．５ｃｍから約２．３ｃｍ（約０．２インチから約０．９インチ）の範囲にあるべきである。一般に、シーブ粒子の露出されたシーブ内部コアと外面の比は、約４：１から約１：３に及ぶ。別の態様では、この比は約１：１である。
【０００８】
長さ、幅、および厚さを含む各粒子のサイズおよび形状は、それぞれ約０．５ｃｍ〜約２．３ｃｍ（０．２インチ〜０．９インチ）、約０．２５ｍｍ〜約０．７６ｍｍ（０．０１インチ〜０．０３インチ）、約０．２５ｍｍ〜約０．７６ｍｍ（０．０１インチ〜０．０３インチ）に制御される。
【０００９】
別の態様では、本発明のシーブは、亜麻や大麻、ケナフ、ラミー、サイザルわら、これらの混合物など、非嗜好性の材料と混合され圧縮されて、組合せ型敷料を作製する。この態様では、シーブは敷料の少なくとも５０重量パーセントを構成するが、敷料の１００％を形成することができる。
【００１０】
別の態様では、本発明は、畜舎の床や地面などの基層表面に敷料組成物を広げること含んだ、動物に敷料を提供する方法を提供する。
【００１１】
本発明の価値は、敷料製品が農業廃棄物から有用な動物用敷料組成物に変換され、農業廃棄材料の焼却が防止されることによって大気中への温室効果ガスの排出が減少するという事実によって明らかにされる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
定義
本出願で言う「亜麻」は、種子（すなわち、あまに油）用またはその繊維用またはその両方のために栽培した植物繊維料作物を指す。そのような作物の例には、Ｌｉｇｎｕｍ  ｕｓｉｔａｔｉｓｓｉｍｕｍ（一般的な亜麻）、Ｌ．ｕｓｉｔａｔｉｓｓｉｕｍ  ａｌｂｕｍ（白い花が咲く亜麻）、およびＬ．ｕｓｉｔａｔｉｓｓｉｕｍ  ｖｕｌａｒｅ（青い花が咲く亜麻）が含まれる。
【００１３】
亜麻の高品質の繊維は、植物の茎からのものであり、師部または靭皮にあり、したがって、亜麻は「靭皮繊維」作物と記述される。本明細書で使用される「靭皮」は、師部領域からの繊維を指す。さらに、本明細書で使用する亜麻「シーブ」は、亜麻の茎から靭皮繊維を分離した後に残っているコア組織粒子を指す。亜麻シーブは、維管束および柔細胞を含めた全ての細胞タイプのブレンドおよび混合物を含む。
【００１４】
ダストが実質上出ないとは、粒度が１００ミクロン未満の粒子が約０．０５重量パーセント未満であることを意味する。
【００１５】
毒素を実質上含まないとは、動物に有害な材料が重量ベースで１ｐｐｍ未満であることを意味する。
【００１６】
防腐剤を実質上含まないとは、本発明の敷料が、腐敗防止に有効量のいかなる追加腐敗防止成分も含まないことを意味する。
【００１７】
本発明で使用される亜麻シーブ
本発明の敷料組成物に含まれるシーブは、特定の粒度を有し、残留する種子分が実質上なく、したがって種子分が減少してシーブに対する動物の嗜好が減じられる。本発明で使用されるシーブは、除草剤や殺虫剤などの毒素、およびクレオソールなどの防腐剤を実質上含まない。本発明で使用されるシーブは、ダストが実質上出ないものである。一般に、亜麻シーブは、約１重量パーセント未満の種子を有するべきであり、別の態様では０．５重量パーセントの種子を有するべきである。一般に、毒素は、シーブの１ｐｐｍ未満を構成すべきである。
【００１８】
一般に、亜麻シーブの長さは約０．５ｃｍから約２．３ｃｍ（約０．２インチから約０．９インチ）の範囲にあるべきである。一般に、シーブ粒子の露出されたシーブ内部コアと外面の比は、約４：１から約１：３に及ぶ。前述のように別の態様では、この比は約１：１である。
【００１９】
一般に、亜麻シーブ（靭皮繊維とは反対に）は、少なくとも約９５重量パーセントのシーブとして供給される。
【００２０】
亜麻シーブの形態上の性質および化学組成は、動物用敷料の性質および性能に影響を及ぼし寄与する。シーブは、疎水性外層またはスキンと多孔質内部コアを有する。コアおよびスキンと、露出したコアとスキンの比は、本発明に非常に重要である。さらに、靭皮繊維は動物の足に絡み付く可能性があるので、シーブは多すぎる靭皮繊維を含んではならない。
【００２１】
亜麻シーブの平均粒度は長さ約１．３ｃｍ（約０．５インチ）よりも大きいものであってはならず、重要な態様では、シーブの平均粒度は長さ約１ｃｍから約１．５ｃｍ（約０．４インチから約０．６インチ）であり、別の態様では、粒子の約２０重量パーセント以下が約１ｃｍ（０．４インチ）より小さいものであるべきである。本明細書で使用されるシーブの平均粒度分布は約０．５ｃｍから約０．７６ｃｍ（約０．２インチから約０．３インチ）であるべきである。
【００２２】
全ての化学分析および手順は、表１に示すパルプ製紙業界技術協会（ＴＡＰＰＩ）の試験方法に従って行った。本発明で使用される亜麻シーブは、表２に示すように化学的に特徴付けることができる。しかし、一般に、本発明で使用されるシーブは、約２４重量パーセントよりも多いリグニンを有しておらず、好ましくは約２０重量パーセント未満のリグニンであり、さらに、約７０重量パーセントを超える多糖類を有している。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
0003676284.tif 000003
【００２５】
注記：抽出物の値は加算的なものではない。
［  ］−標準偏差
【００２６】
他の知られている動物用敷料に比べ、本発明の動物用敷料の吸収性は、以下の実施例からわかるように、印象的なものである。
【００２７】
実施例Ｉ−（吸収性）
吸湿性
各敷料タイプの１０グラムの未使用乾燥（室温：２０℃±１℃、５０％室内湿度±５％）サンプルを５つ使用する。各サンプルをビーカに入れ、計量する。測定した量の水をビーカに加えるが、水が最上面まで溜まるのが見えるまで加える。敷料を６０分間浸漬させる。ストレーナを通してビーカを６０分間逆さにすることによって、過剰な水全てを排出させる。回収された水の体積を測定し、ビーカを再び計量する。種々の敷料材料の吸水性について計算し、重量増加パーセントおよび吸収された水として表す。
【００２８】
【表３】
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【００２９】
【表４】
0003676284.tif 000005
【００３０】
実施例ＩＩ−（ダストの評価）
敷料からのダストのサンプルについて、顕微鏡により試験を行い、Ｃｌａｒｋｅ  ａｎｄ  Ｍａｄｅｌｉｎ（Ｅｑｕｉｎｅ  Ｖｅｔ．Ｊ  １９（５）、４４２〜４４７（１９８７））に修正を加えた以下の分類に従ってグレード付けをした。
【００３１】
Ｉ．「非常に良い」−無視できる量のカビの胞子が存在し、主なダスト成分は、植物の被毛、花粉粒、その他の植物および種々雑多な断片である。
【００３２】
ＩＩ．「良い」−カビの胞子が存在し、主として大きい胞子である「フィールド菌」タイプ、例えばＡｌｔｅｒｎａｒｉａ種、Ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ種である。Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ種やＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ種など、サイズ範囲が２μｍから５μｍの少数の呼吸性の胞子が存在する可能性がある。多くの植物材料が存在する。
【００３３】
ＩＩＩ．「不十分」−多量のカビの胞子が存在し、主として大きい胞子である「フィールド菌」タイプ、例えばＡｌｔｅｒｎａｒｉａ種、Ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍ種である。Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ種やＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ種など、サイズ範囲が２μｍから５μｍの少数の呼吸性の胞子が存在する可能性がある。少量のダストダニ発生を証明するサンプルもこの範疇に含まれる。
【００３４】
ＩＶ．「非常に不十分」−主として多数の呼吸性の胞子からなる。しばしば主な構成成分は直径約１μｍの放射菌胞子である。重いダストダニ発生を証明するサンプルもこの範疇に含まれる。
【００３５】
【表５】
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【００３６】
前に試験をしたサンプルの粒子の識別。（注記：評価は、分析した個々のサンプルの質に基づく）。
【００３７】
【表６】
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【００３８】
本発明で使用される亜麻シーブの作製
符号２では、生茎のベールの外部から、濡れた汚物および／または汚れを手作業で剥がす。生茎のベールの残りの部分をタブ粉砕機４に送り込み、初期ベール破断、わらの短縮、および粗製の繊維／シーブの分離を行う。部分的に分離された生茎を、機械式コンベヤを介して開俵機６（開綿機）に送り込み、材料のもつれを解く。次いで部分的に分離されてもつれが解かれた材料を、空気によって微片コンデンサ８に移動させるが、そこではダストを除去し、（ＳＴＣ＆Ｃ）スパイク歯シリンダおよび凹形システム１０に対して均一な供給が行われるようにする。ＳＴＣ＆Ｃユニット１０は、スパイク歯シリンダおよび凹形部材を含み、これらがさらにシーブと繊維を分離する。次いでこの材料をエレベータクリーナまたは「ＸＬ」クリーナ１２に機械的に移動させ、さらにシーブ／繊維の分離を行う。
【００３９】
本発明では、タブ粉砕機、開綿機、微片コンデンサ、ＳＴＣ＆Ｃユニット、およびＸＬクリーナからのシーブの流れを使用することができる。露出したコアと外面の比が約１：１から約３：１であるシーブの流れは、ＳＴＣ＆ＣユニットおよびＸＬクリーナから来る。タブ粉砕機、開綿機、および微片コンデンサから生じるシーブの流れは、露出したコアと外面の比が約４：１から約２：１である。
【００４０】
全てのシーブの流れと、清浄プロセス中に開綿機、ＳＴＣ＆ＣおよびＸＬクリーナから落下した繊維は、ベルトで、目の荒いスクリーン振動コンベヤ（または、ふるい）１４に搬送される。この振動コンベヤは、振盪動作を利用して、繊維から緩んだシーブを分離する。シーブは目の荒いスクリーンを通して落下し、吸気式ボールデッキスクリーナ１６の最上部に機械的に運ばれ、そこでシーブ粒子を長さ約０．５ｃｍから約２．３ｃｍ（０．２インチから０．９インチ）の１つの細片に、または長さ約１．３ｃｍから約２．３ｃｍ（０．５インチから０．９インチ）と長さ約０．５ｃｍから約１．５ｃｍ（０．２インチから０．６インチ）の２つの異なる細片に分類する。ファンにより発生する空気を使用して、粒子の運動および分離を向上させ、残っているダストを除去する。ダストは、サイクロンおよびファンを使用して除去することができる。次いでシーブを真空デストナ１８に送ってそこから種子を除去する。次いでダストが除去され核が除去された材料を、オーガを介して圧縮袋詰め機に送り込む。約２３ｋｇ（５０ポンド）の量の生成物が、約０．０９６立方メートル（約３．４立方フィート）に圧縮される。
【００４１】
亜麻シーブ生成物の代替プロセスの例は、参照により本明細書に組み込む２０００年６月２７日に発行された米国特許第６，０７９，６４７号と、やはり参照により本明細書に組み込むＷＯ９８／０３７０５として１９９８年１月２９日に公表されたＰＣＴ／ＣＡ９７／００５１１に記載されている。以下により十分に記述されかつ以下の図２に見られるこのプロセスは、本発明で使用されるシーブから靭皮を分離する場合、および同様に靭皮繊維を回収する場合も、本発明で使用されるシーブの生成に必要とされるより厳密と考えられる。しかし、代替プロセスの後、例えば真空デストナで処理を行うなど、シーブ生成物に対して種子の除去を行わなくてはならない。
【００４２】
図２に見られる一形態では、植物材料の繊維からシーブまたは木質部分を分離し、分離した木質部分のサイズを縮小するための、複数の加工セクションを有する加工システムが設けられる。これらの加工セクションは、植物材料に対してそこからシーブまたは木質部分を剥がすように引張り動作を行う剥離セクションであって、それと同時に繊維に与えるダメージを最小限に抑えかつ繊維を短くする剥離セクションを含む。剥離セクションに続いて清浄セクションが設けられ、そこでは植物材料を擦り取ることによって、植物繊維に結合している残されたシーブまたは木質部分の大部分を分離し、その結果、残されている木質材料がさらに分離されて、剥離動作に類似する擦り取る動作により繊維の純度が非常に高い生成物が得られ、繊維が商用として価値のある長さに保たれるように、繊維の長さに与えられるダメージは最小限に抑えられる。
【００４３】
以下の図２の代替プロセスシステムは清浄装置の設備を備え、第１のレベルの繊維純度、例えば５５％から６０％の繊維純度である剥皮された植物材料を受け取り、さらに、剥皮された材料の繊維から、残っている木質部分を分離して、繊維純度を第２のより高いレベルの繊維純度、例えば第１のレベルに勝る９０％の繊維純度に高める。図４〜６に見られるように、この装置は少なくとも１組のシリンダとそれに関連付けられた凹形部材を含み、それらの間には所定の半径方向のスペーシングがあり、シリンダが回転するにつれて植物材料がその内部を通過する。シリンダおよび凹形部材上にはスパイクが設けられて、そこから概ね半径方向に突出しており、シリンダが回転するにつれてスパイクが重なるようにかつ互いに横方向に間隔を空けるように、さらにシリンダ上にあるスパイクが凹形部材上のスパイクを通過するように配置されている。したがって、シリンダのスパイクが凹形部材のスパイクを通過して植物材料を運ぶにつれ、その材料は擦り取り動作にかけられて、ダメージを実質上与えることなく残されているいかなる木質部分も繊維からさらに除去される。シリンダおよび凹形部材上のスパイクは所定の長さのものであり、シリンダと凹形部材の間にある所定の半径方向のスペーシングよりもわずかに短く、その結果、スパイクの遠位端とシリンダおよび凹形部材の間の半径方向のクリアランスが最小限に抑えられる。スパイクを、シリンダおよび凹形部材のそれぞれの表面に近い深さまで延ばすことによって、前述の擦り取り動作にかけられる、それぞれのシリンダのスパイク部材と凹形部材の間にある側方スペース内の植物材料の量が、最大になる。
【００４４】
一般に、５組のシリンダとそれに関連付けられた凹形部材が設けられ、その内部を植物材料が移動する。
【００４５】
凹形部材は、植物材料の移動方向において、凹形部材スパイクの下流および周方向の後部に格子セクションを有することができ、その結果、シリンダスパイクによって運ばれた植物材料が凹形部材スパイクに対する擦り取り動作にかけられた後、この植物材料は、格子セクションを通過する崩し取られた植物材料の木質部分と共に、この格子セクション上を移動するようになる。格子セクションは所定のサイズの開口を有し、そのサイズは、より長い繊維がその開口を通過しないようにすると共により短い擦り取られた木質部分がその内部を通過するよう選択されている。
【００４６】
加工装置は、繊維が格子セクションを通過するのに十分な長さであり続るように、繊維に与えるダメージを最小限に抑えるものであり、そのようにしないと、分離された木質部分の適正な繊維の分類が行われず、植物材料の後続の加工に悪影響を与える可能性がある。したがって以下により十分に論じるように、格子開口のサイズは、木質部分の後続の加工のため、分離された木質部分を繊維から適正に分類するのに重要である。この点に関し、シリンダおよび凹形部材の上流で利用される加工装置は、格子セクション上を通過させるため、シリンダおよび凹形部材のスパイクによって発生した擦り取り動作が繊維をその臨界の長さを超えるまで短くしないように、繊維を適正な長さに保持する。
【００４７】
シリンダおよび凹形部材のスパイクは、一般に互いに間隔を空けて周方向に何列かに配置され、隣接する列には互いにずれた状態のスパイクがあり、その結果植物材料は、特定のシリンダスパイクの両側にある異なる列の凹形部材スパイクに次々に係合するときに、前後に往復する擦り取り動作にかけられる。このように、材料は、スパイクの重なり領域全体を通してその同じ部分に沿って連続的に擦り取られず、代わりに、凹形部材の異なる列にずれて配置されているスパイクを異なる時間のときに植物材料の異なる部分で打ち、それによって、依然としてそこから木質部分を擦り取りながら繊維の長さに与えるダメージを最小限に抑える。
【００４８】
代替方法は、植物材料の繊維から木質材料を剥離して第１のレベルの繊維純度にある剥皮植物材料を生成し、１組に配置されたシリンダとそれに関連付けられた凹形部材上のスパイクを協働させることによって画定された植物材料擦り取り領域を提供し、第１のレベルの繊維純度にある剥皮植物材料をシリンダおよび凹形部材の組に送り込み、シリンダの上にあるスパイクを、凹形部材上のスパイクであってその間に側方スペーシングを有する凹形部材上のスパイクに通すことによって、シリンダを回転させ、シリンダの回転によって、シリンダ上のスパイクで剥皮植物材料を擦り取り領域に運び、繊維の短縮が最小限に抑えられるように、擦り取り領域内で植物材料が凹形部材上のスパイクに係合するときに繊維から植物材料の木質部分を擦り取り、擦り取った後に第１のレベルよりも高いレベルの純度にあり、かつ擦り取り領域に送り込まれた繊維よりもごくわずかに短い長さの繊維を生成することによって、植物材料から繊維を生成する。
【００４９】
この方法は、シリンダおよび凹形部材上のスパイクを、周方向に間隔を空けて軸方向の列に配置すると共に、隣接する列のスパイクが互いにずれるように配置すること、およびシリンダスパイクが植物材料を擦り取り領域に運ぶとき、植物材料が、特定のシリンダスパイクの両側にある凹形部材上の異なる列に配置されたオフセット凹形部材スパイクに次々と係合する状態で、植物材料が前後に往復する擦り取り動作にかけられることを含むことができる。
【００５０】
図２は、一般に符号１００で示される代替方法の植物加工システムを示し、このシステムは、非常に大きい体積の靭皮植物材料、好ましくはその脂肪種子のために北アメリカで栽培された生茎を加工するように設計されたものであり、それによって、そこから商用として望ましい長さの繊維が得られ、かつシーブが回収される。図示するように、植物または亜麻繊維加工システム１００は、亜麻植物材料から繊維のほとんどを除去するように設計された装置を備えた加工セクションを有するシステム１００の亜麻繊維主加工部１２０を含む。亜麻加工部１２０により、繊維純度が約９０％の生成物が得られる。
【００５１】
加工システム１００は、分離したシーブを亜麻繊維加工部１２０に取り込んで、そのサイズを本発明で使用するのに必要なサイズまで縮小するための、木質またはシーブ加工部１４０も含むことができる。さらに、実質上シーブ材料のみを確実にシーブ加工部１４０に送り込んで、システム１００の亜麻繊維加工部１２０の剥離および清浄セクション２００および２２０からそれぞれ出てくる可能性のあるいかなる長い繊維も回収するために、シーブ回収加工部１４０の前に繊維回収部１６０を設けることができる。繊維回収加工部１６０から回収された亜麻繊維は梱包機１０８０に搬送され、梱包されて貯蔵される。シフトされたシーブは、ふるい８２０および８４０のバッフル１０６０内を落下し、加工システム１００のシーブ加工部１４０の粉砕セクション１８０に搬送される。
【００５２】
システム１００のシーブ加工部１４０は回転式粉砕機セクション１８０を利用することが好ましく、このセクションには１対の回転式粉砕機７７０ａおよび７７０ｂが含まれてシーブを素早く打ち付けて粉砕し、微細なサイズにする。粉砕機７７０ａおよび７７０ｂは、ロータ駆動１１４０によって高速回転するよう駆動される。
【００５３】
システム１００のシーブ加工部には、第２の粉砕機７７０ｂの下流に回転式スクリーニングセクション１４００を設けることもできる。回転式スクリーニングセクション１４００は、内部で加工済みのシーブがスクリーニングされる円筒形スクリーン（図示せず）を含み、シーブは上流の開口端１４４０に入って下方の下流端１４６０から出て行く。シーブ粒子がスクリーンを通ってシフトするにつれ、シーブ粒子はホッパ（図示せず）に落下して貯蔵サイロ１５００に搬送される。スクリーン内をシフトしないシーブ材料は、回転式粉砕機７７０ａおよび７７０ｂへと再循環される。
【００５４】
剥離セクション２００は、単に図２に概略的に示される何組かの溝付きローラの２４０を使用し、これらの組は、下流方向に徐々に速くなる回転速度で回転する。このように、引張り動作が亜麻植物材料に影響を及ぼし、繊維にほとんどダメージを与えることなくそこからシーブを剥離する。剥皮または剥離セクション２００は、繊維純度が約５５〜６０パーセントの範囲の生成物を得るのに有効であり、分離したシーブを何組かのローラ２４０の間の剥離セクション２００から落下させて清浄セクション２２０に送り込み、さらに加工する。
【００５５】
前述のように、清浄セクション２２０は剥離セクション２００から生成物を受け取って、繊維純度が約９０パーセントになるようにさらに精製する。これを、繊維にかなりのダメージを与えることなく行うため、何組かのシリンダ２６０およびそれに関連付けられた凹形部材２８０を設け、その内部を通して植物材料を移動させ、次いで１対の同一のエレベータクリーナ３００に移動させる。清浄セクション２２０、具体的には何組かのシリンダ２６０およびそれに関連付けられた凹形部材２８０は、その間に亜麻を通すときに、その上に設けられたスパイク３２０に対して亜麻を擦り取るのに有効である。擦り取り動作は、亜麻繊維をあまりに短くすることなく、その繊維に依然として結合しているシーブの残りの大部分を分離するのに有効である。
【００５６】
図４〜６を参照しながら、清浄セクション２２０、具体的にはシリンダ２６０およびその凹形部材２８０の構成について、次に記述する。シリンダ２６０のスパイク３２０は、シリンダ２６０の周方向に間隔を空けて設けられた軸方向の列に配置され、そこにボルト締め構成３４０によって固定されている。同様に、凹形部材２８０のスパイク３２０は、互いに周方向に間隔を空けて設けられた軸方向の列に配置されている。凹形部材スパイク３２０は、ボルト締め構成３８０によって個々のプレート３６０に固定することができる。シリンダ２６０およびそれに関連付けられた凹形部材２８０は、互いに所定の半径方向のスペーシングで配置されており、スパイク３２０は、スパイクの遠位端３２０ａが、シリンダ２６０および凹形部材２８０のそれぞれの対向面２６０ａおよび２８０ａからわずかな半径方向のクリアランスのみ有するように、半径方向に延びるよう寸法決めされている。
【００５７】
擦り取り領域４００はシリンダ２６０と凹形部材２８０の間に画定され、その領域内には重なり合うスパイク３２０が配置され、かつその領域内を、シリンダ２６０の回転によって亜麻植物材料が移動する。それぞれのスパイク３２０間の重なり部分が最大になるように、シリンダおよび凹形部材２８０のそれぞれの表面２６０ａおよび２８０ａ近くの深さまで延びるスパイク３２０を有することによって、重なり合うスパイク３２０間の側方スペースに保持されかつ所望の擦り取り動作にかけられる植物材料の量も、最大になる。例を挙げると、スパイク３２０は、約７．６ｃｍから約３９ｃｍ（約３インチから３１／２インチ）の長さにすることができ、このときのスパイクの遠位端３２０ａと表面２６０ａおよび２８０ａとの間のクリアランスは約１．３ｃｍ（半インチ）である。
【００５８】
亜麻材料を第１のシリンダ２６０およびそれに関連付けられた凹形部材２８０に送り込む前に、この亜麻を１対の破砕ロール４２０および４４０に通して亜麻材料のマットを形成し、シリンダ２６０上のスパイク３２０によって運ばれるにつれて第１の擦り取り領域４００に送り込まれ、亜麻材料から異物を除去することによって保護がもたらされる。この点に関し、上方ローラ４２０にはコイルばね４６０などのばねで負荷をかけることができ、その結果、上方および下方ローラ４２０および４４０の間にはニップが形成されて、その内部に植物材料が引き込まれるようになる。
【００５９】
亜麻材料が擦り取り領域４００を通過するときにその繊維に与えられるダメージを最小限に抑えるため、シリンダ２６０および凹形部材２８０のそれぞれのスパイク３２０は、ある列のスパイクが、軸方向において、隣接する列のスパイクからずれるように配置される。このようにシリンダ２６０が回転するにつれて、シリンダスパイク３２０によって運ばれる亜麻材料は、その一側面にあってそのすぐ隣に接している最も近くにある凹形部材スパイク３２０に対して擦り取られることになる。シリンダ２６０の回転を続けることによって、植物材料はシリンダスパイク３２０から間隔を空けてさらに離れていき、このシリンダスパイク３２０の両側に運ばれて、シリンダスパイク３２０のそれぞれの側にわずかに離れるように等しく間隔を空けて配置された凹形スパイク３２０に対して削り取られる。その後、特定のシリンダスパイク３２０の他方の側にある植物材料は、次に、特定のシリンダスパイク３２０のその側面の、最も近い凹形部材スパイク３２０に対して擦り取られる。したがって、シリンダスパイク３２０によって、異なる時間で植物材料が擦り取り領域４００内に引っ張られるにつれ、シリンダスパイク３２０の片側および／または他方の側にありまたその上の異なる位置にある植物材料は、隣接する凹形部材スパイク３２０に対する擦り取り動作にかけられることになるが、植物材料が擦り取り領域４００内にあるのは全ての時間にわたってではない。このように植物材料は、擦り取り領域４００内に引っ張られるにつれて特定のシリンダスパイク３２０のそれぞれの側で前後に往復する擦り取り動作にかけられる。
【００６０】
擦り取り領域４００内のスパイク３２０のこの配置は、図7〜図９を参照することによって最も良く理解することができる。これらの図からわかるように、スパイク３２０は、その遠位端３２０ａで集束するテーパ状の側面を有し、その結果、シリンダスパイク３２０が擦り取り領域４００内を回転してそのそれぞれの側の凹形部材スパイク３２０を通過するときに若干一致する配置構成となる。図示されるように、シリンダの軸方向のスパイク３２０の列は、１つの列の中でのスパイク３２０の軸方向における位置決めについて見ると、４列ごとに繰り返されている。凹形部材スパイク３２０も同様に、その軸方向のずれについて見ると、これらのスパイクが４列ごとに繰り返されるように配置することができる。この点に関し、図7〜図９は、凹形部材スパイク３２０の全ての半径方向の長さが同じであるにも関わらず、隣接する凹形部材スパイク３２０の高さが様々であることを示している。図7〜図９に示される高さが様々である理由は、スパイク部材３２０が凹形部材２８０上に配置されている種々の列があるからであり、すなわち高さがより低く見えるスパイク３２０が、より高く見えるスパイク３２０に対して周方向のさらに下流にある列に配置されているからである。したがって、同じ高さのスパイク３２０は全て、軸方向に延びる同じ列に配置されている。したがって凹形部材スパイク３２０は、その１つの列における軸方向の位置決めについて見ると、シリンダスパイク３２０と同様に軸方向の４列ごとに繰り返されている。
【００６１】
前に論じたように、凹形部材スパイク３２０は個々のプレート３６０上に設けられる。プレート３６０は、弓状のフレーム部材４８０および５００に取り付けられるように適合される。凹形部材フレーム４８０および５００は横棒５２０によって相互に接続され、協働して格子セクション５４０を形成するが、このセクションは、凹形部材スパイク３２０とこのスパイクが取り付けられているプレート３６０に対して周方向の後部または下流にある。格子セクション５４０の横棒５２０の周方向のスペーシングは、その間に形成された開口５２０ａが本明細書の亜麻加工システム１００での使用に特に適合されるように、慎重に選択される。より具体的には、格子セクション５４０の横棒５２０の間のスペーシング５２０ａは、擦り取り領域４００内の亜麻材料から擦り取られたより長い繊維が開口５２０ａを通って落下しないように、一方、擦り取られたより短いシーブはその開口５２０ａを通るように、選択される。本発明の加工システム１００では、格子棒の間の格子開口またはスペース５２０ａは約１．３ｃｍ程度（約半インチ）に寸法決めされることが好ましい。
【００６２】
格子棒５２０に強度を与えるため、したがってこれらの棒が本明細書のシステム１００の動作中に曲がらないようにするため、また亜麻材料のより長くより軽い繊維が格子棒５２０を通って行くのを補助するため、図６に示すように、いくつかの周方向に延びる支持またはガイド棒５６０を、軸方向に互いに間隔を空けて配置されるように棒５２０の間に取着することができる。このように、丸まり易く凝集し易いより軽い繊維は、シリンダスパイク３２０によって格子セクション５４０上により容易に引き寄せることができ、このとき、繊維から分離されたシーブのより重い細片は、図４に示すように格子棒５２０の間の格子開口５２０ａを通って落下する。
【００６３】
上に凹形部材スパイク３２０を有するプレート３６０を取り付けるため、フレーム部材４８０および５００は、その対向する内側の面にそれぞれ形成されたチャネルレール５８０および６００を有し、その結果プレートは、レール５８０および６００上の部材４８０と５００の間の位置に滑り込むことができる。好ましくかつ例示される形態では、そのような３つのプレート３６０が設けられており、その第１または上流プレート３６０ａはその上に３列のオフセットスパイク３２０を有し、下流プレート３６０ｂおよび３６０ｃはその上に、スパイク３２０のそのような２つのオフセット列を有する。上流プレート３６０ａが、フレーム部材４８０および５００に対して所定位置にボルト締めされまたはクランプ締めされると、下流プレート３６０ｂおよび３６０ｃは、レール５８０および６００の所定位置に保持され捕えられることになる。より小さい擦り取り動作が望まれる場合、擦り取り動作４００は、プレート３６０の１つを取り外して代わりにブランクにすることによって変更することができ、例えばプレート３６０の１つのボルトが外されてそこからスパイク３２０が取り外されたものである。このように、凹形部材２８０には、擦り取り領域４００内で植物材料に対して行われる精密な擦り取り動作を調整するという選択肢がある。
【００６４】
清浄セクション２２０には、内部を植物材料が移動する５組のシリンダ２６０およびそれに関連付けられた凹形部材２８０が設けられており、図３からわかるように、下流のシリンダ２６０および凹形部材２８０は、その前にある上流シリンダ２６０および凹形部材２８０よりも垂直方向にわずかに高くなっている。シリンダ２６０は所定の速度で回転し、それによって材料は擦り取り領域４００内を移動し、さらに、すぐ上流のシリンダ２６０によって与えられた運動量により、その下流の次のシリンダ２６０および関連付けられた凹形部材２８０に送出するのに十分な閾値速度で格子セクション５４０を通過して出て行く。シリンダ２６０の直径が約７６ｃｍ（約３０インチ）であるシリンダ２６０は、約５００ｒｐｍから１１００ｒｐｍで回転することによって、隣接する下流のシリンダ２６０に材料を送出するのに十分な運動量がこの材料に与えられ、その一方で長い繊維長が保持され、かつ本発明のシステム１００が加工するように設計されている高体積の亜麻材料に対して高い処理量をもたらすことがわかった。シリンダ２６０および凹形部材２８０は、これらが本発明の亜麻植物加工システム１００での使用に適合するように、特にその亜麻繊維加工部１２０に適合するように、米の加工に使用される９６００  Ｊｏｈｎ  Ｄｅｅｒｅ  コンバインに上述の修正を加えたものに使用されるシリンダおよび凹形部材と同様にすることができる。
【００６５】
亜麻植物材料は、最後の組のシリンダ２６０およびそれに関連付けられた凹形部材２８０から出た後に、対になったエレベータクリーナ３００に送り込まれ、そこでは、擦り取り領域４００内で加工された材料中の緩んだシーブ片が全て分離される。各エレベータクリーナ３００は、非常に長い半径方向に延びるフィンガまたはロッド６４０を有するいくつかのローラまたはロータ６２０を含むことができ、このフィンガまたはロッドはこのローラまたはロータにボルト締めされまたは他の方法で堅く固定されててそこから半径方向に突出したものであり、その結果、それらの遠位端６４０ａと凹形部材６６０との間にはわずかなクリアランスがあるだけになる。凹形部材６６０のそれぞれは、周方向に間隔を空けて配置された軸方向に延びる格子棒７２０であってその間に格子開口７２０ａを形成する格子棒７２０により形成された、格子セクション７００を含む。凹形部材２８０の格子部と同様に、格子開口７２０ａは、その内部を短いシーブ片のみ通過するように寸法決めされ、より長い繊維はフィンガ６４０によって運ばれてこの開口を越えて行く。一般に、格子棒７２０間の格子開口またはスペース７２０ａは、約１．３ｃｍ（約半インチ）程度になるように寸法決めされる。フィンガ６４０は軸方向の列に配置され、隣接する列のフィンガ６４０は、互いに軸方向にずれた状態に配置される。図示するように、フィンガ６４０の列は、１列おきに繰り返されることが好ましい。フィンガ６４０は、亜麻材料を拾い上げて格子セクション７００上を引き摺るように動作し、それによって、より長い植物繊維から緩んだシーブが全て除去される。
【００６６】
フィンガまたはロッド６４０には、そのロータ６２０への堅固なアタッチメントに隣接させて、環状の溝７４０を設けることができる。溝７４０があると、フィンガ６４０は、例えば過剰な量の亜麻繊維が丸め込まれた場合に生じるような過剰な力がフィンガ６４０に加えられた場合にそこで破断することができる。丸め込まれた亜麻繊維が凹形格子セクション７００に向かって押され、エレベータクリーナ３００のこの部分を曲げてダメージを与える可能性がある代わりに、この離脱溝７４０があることによって、応力が加えられたフィンガ６４０のみに障害が生じ、このフィンガ６４０を凹形部材６６０に対して容易に交換することができる。さらに、その内部を植物材料が移動する半径方向の小さいクリアランス、例えば約０．６４ｍｍ（０．０２５インチ）程度というクリアランスを変えることなく、エレベータクリーナ３００を適正に機能させ続けることが可能である。
【００６７】
図示するように、各エレベータクリーナ３００は一般に、植物材料がそこから出て行くまでその植物材料を約４５度のピッチで上方に移動させるように、すぐ上流のロータ６２０および凹形部材６６０に対して垂直方向に高さが増すように配置された６組のロータ６２０および凹形部材６６０を有する。例を挙げると、ロータ６２０の直径を約２１ｃｍ（６５／８インチ）にし、フィンガ６４０の長さを約２０ｃｍ（約８インチ）にすることができる。亜麻材料が上流のロータ６２０および凹形部材６６０に送り込まれるようにこの亜麻材料に十分な運動量を与えるため、ロータ６２０は、１００ｒｐｍから７００ｒｐｍの範囲で回転させることができ、最も好ましくは約５００ｒｐｍで回転させることができる。
【００６８】
植物材料が、５組のスパイクシリンダ２６０およびそれに関連付けられた凹形部材２８０を含む清浄セクション２２０、次いで６組のロータ６２０および凹形部材６６０をそれぞれが含む２つのエレベータクリーナ３００により加工された後、そこから得られた生成物の繊維純度は約９０パーセントになり、それと同時に、システム１００により加工される脂肪種子の生茎が比較的丈夫で小さいサイズであるにも関わらず、繊維の長さは商用として必要なサイズに保たれる。繊維が最終の下流エレベータクリーナ３００から離れた後、この繊維は梱包機７６０に送され、そこで梱包されて貯蔵される。
【００６９】
システム１００の繊維回収部１６０は、１対の揺動ふるい８２０および８４０を利用するふるいセクション８１０を有する（図１２および図１３参照）。次に図１２および図１３を参照すると、駆動機構８６０の駆動シャフト１０４０はピボットリンク８８０および９００に偏心状態に接続されており、その結果、この駆動シャフトはピボットリンク８８０および９００を前後に往復する軌道経路で駆動させて水平ふるい８２０および８４０を水平方向と垂直方向の両方に２：１の割合で揺動させ、その結果、ふるい８２０および８４０は約５ｃｍ（２インチ）ずつ水平方向に移動して、垂直方向に約２．５ｃｍ（１インチ）移動するようになる。ピボットリンク８８０および９００は、それぞれピボット取付け棒９２０および９４０の一端に旋回可能に取着されており、これらの取付け棒９２０および９４０は、それぞれふるい８２０および８４０用の他端が、固定された取付けブロック９６０および９８０に旋回可能に取り付けられている。取付け棒９２０は、この取付け棒９２０の中間の旋回可能に取り付けられた端部でふるい８２０の下流端１０００に固定される。取付け棒９４０は、この取付け棒９４０の中間の旋回可能に取り付けられた端部でふるい８４０の上流端１０２０に固定される。さらに、ふるい８２０および８４０の揺動運動は、それらが等しくかつ反対の方向に同時に移動するように協働し、その結果、ふるい８２０が上流方向に後退する場合はふるい８４０が下流方向に前進し、ふるい８２０が垂直方向を下に向かって移動する場合はふるい８４０が垂直方向を上に向かって移動するようになる。同様に、ふるい８２０が下流方向に移動する場合、ふるい８４０は上流方向に後退し、ふるい８２０が垂直方向を上に向かって移動する場合、ふるい８４０は垂直方向を下に向かう運動を行うことになる。ふるい８２０および８４０の反対方向の揺動運動は、その上にある植物材料に与えられる運動量を互いに打ち消し合う傾向にあり、したがってこの植物材料はふるい８２０および８４０のスクリーン表面上により長い期間にわたって保たれ、ふるい８２０および８４０を揺動させたときに亜麻植物材料中のより重いシーブが排除される。このように、反対方向に揺動するふるい８２０および８４０は、振盪動作によって凝集しがちでありしたがってふるい８２０および８４０を通って落下しない亜麻繊維から分離したシーブ材料を振盪させて緩める役割をし、その結果、シーブのみが、本発明の亜麻加工システム１００のシーブ加工部１４０に送出される。
【００７０】
【発明の効果】
本発明により、ウマの敷料として特に有用な、環境に優しい改善された動物用敷料材料が提供できる。本発明による敷料は、一般に、内部コアおよび外面を有する刺激性がなくダストの出ない亜麻シーブであって、十分な量の内部コアが露出して敷料吸収材を形成するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用される亜麻シーブを生成するための植物材料システムの概略図である。
【図２】亜麻シーブの生成に従った代替の植物材料加工システムであって、その様々な加工セクションを示す図である。
【図３】５組のスパイクシリンダおよび凹形部材と、それに続く１対のエレベータクリーナであって、それぞれが６組のロータを含んでそのロータがそこから半径方向に延びるフィンガ突出部を有するエレベータクリーナを示す立面図である。
【図４】１組のスパイクシリンダおよびそれに関連付けられたスパイク凹形部材の上流にローラを形成する、１対の、ばねで負荷がかけられたマットの拡大立面図であって、下流格子セクションの上流に配置された凹形部材のスパイクを示す図である。
【図５】軸方向の列に配置されたシリンダ部材上のスパイクであって、隣接する列のスパイクと互いにずれて配置された状態を示す正面図である。
【図６】その上に、軸方向の列にスパイクを有するプレートを示す、凹形部材の斜視図であって、隣接する列のスパイクと互いにずれている状態を示す図である。
【図７】シリンダ上のスパイクと凹形部材との重複部分によって画定された擦り取り領域内を回転しているシリンダ部材上の、連続するスパイクの列を示す正面図である。
【図８】シリンダ上のスパイクと凹形部材との重複部分によって画定された擦り取り領域内を回転しているシリンダ部材上の、連続するスパイクの列を示す正面図である。
【図９】シリンダ上のスパイクと凹形部材との重複部分によって画定された擦り取り領域内を回転しているシリンダ部材上の、連続するスパイクの列を示す正面図である。
【図１０】ロータの１つ、およびその半径方向のフィンガ、および関連する凹形格子部材の立面図である。
【図１１】エレベータクリーナのロータおよび凹形部材の斜視図であって、軸方向の列に配置されて隣接する列のフィンガと互いにずれて配置された半径方向のフィンガを示す図である。
【図１２】植物材料加工システムの繊維回収部分の、揺動ふるいセクションの上面図である。
【図１３】図１２の揺動ふるいセクションの側面図であって、１対のふるいと、このふるいを揺動させるための駆動機構を示す図である。
【符号の説明】
１００  加工システム
１２０  亜麻繊維加工部
１４０  シーブ加工部
１８０  回転式粉砕機セクション
２００  剥離セクション
２２０  清浄セクション
２４０  ローラ
２６０  シリンダ
２８０  凹形部材
３００  エレベータクリーナ
３２０  スパイク
３６０  プレート
４００  擦り取り領域
４６０  コイルバネ
４８０  フレーム部材
５００  フレーム部材
５２０  格子棒
６２０  ロータ
６６０  凹形部材
７２０  格子棒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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