(57)【要約】  バショウ科のバナナ植物の、各々が長手軸を有する偽茎からシートを製造する方法および装置。この方法は、偽茎（１４）を作業台に供給し、作業台内で偽茎をその長手軸の周りを回転するように支え（６２，３４）、回転する偽茎を、ほぼその全長にわたって繊維分離装置と接触させ（３８）、これによって、回転中に繊維分離装置によって偽茎から繊維の連続シート（６０）を取り出すことを含む。少なくとも２枚の隣接するシート内の概ね平行な繊維の方向が整列しないように２枚以上のシートを重ね、その後、このシートを硬化することで、生紙を製造してもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バショウ科のバナナ植物の、各々が長手軸を有する偽茎からシートを製造する装置であって、
（ａ）偽茎を供給する作業台と、
（ｂ）前記作業台内で偽茎をその長手軸の周りを回転するように支える手段と、
（ｃ）回転する偽茎に、そのほぼ全長にわたって接触する繊維分離装置と、
を有し、
これによって、回転中に繊維分離装置によって偽茎から繊維の連続シートを取り出す、装置。
【請求項２】
前記支持手段は、前記偽茎の周囲において、前記回転する偽茎に接触するように配置された１個以上のローラによって設けられる、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
複数の支持ローラは、前記回転する偽茎に前記偽茎の全長に沿って接触するように構成される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
支持ローラは、回転する偽茎の上下両方に配置される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
１個以上の前記支持ローラが駆動ローラとして作用する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記支持手段は支持ローラと固定 (回転しない) 支持部材との組み合わせであり、前記支持ローラは前記偽茎の上に位置し、前記偽茎が前記作業台内にある場合には、前記固定支持部材は下にある、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
コンベアベルトは、前記偽茎と前記下方支持部材との間を巡回するように配置されて、前記シートが前記偽茎から分離された場合にこれを取り除く、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記偽茎は、前記繊維分離装置に接触する直前に、前記偽茎の周囲の一部が平面変形できるような仕方で支持される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記平面変形は、前記繊維分離装置が前記偽茎のほぼ全長にわたって前記偽茎の平面に作用する（そして、これからシートを取り出す）ことができるようにする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
請求項６に従属した場合、前記固定された支持部材は比較的平らで、前記偽茎が前記固定された支持部材を通過移動する際に、上から前記支持ローラによって前記偽茎に圧力をかけて前記平面変形を生じ、前記偽茎の周囲の少なくとも下方部分を平らにすることができる、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記繊維分離装置は、前記固定された支持部材から所定距離だけ上に離れて配置された、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記支持手段は、前記回転する茎に対して位置調節可能である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記繊維分離装置は、長手方向に動く刃である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記刃は、前記偽茎の長手方向に略平行に、前記偽茎の全長にわたって１工程で移動するように構成され制限された、前記偽茎と少なくとも同じ長さの１枚の直線の刃である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記刃は、戻り工程において逆の方向に移動でき、したがって、使用されている前記偽茎に沿って前後に振動する、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記繊維分離装置は、連続したベルトの形状であって長手方向に動く刃である、請求項１３に記載の装置。
【請求項１７】
前記刃は柔軟なエンドレスループであって、前記エンドレスループは、その周囲を刃が循環する、離れて向き合うように設けられたローラ輪によって支持され、回転する偽茎に対して前記エンドレスループの分離側の分離面を向けるように構成された柔軟なエンドレスループである、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記刃は、前記ローラ輪が偽茎の長さより大きな距離だけ離れて配置されるように構成され、継続的に移動する刃が作用して、回転する偽茎の全長からシートを連続的に取り出すように分離面の上下に（少なくとも前方の分離端が露出するように）適切な刃の支持体が設けられる、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記回転する刃の非分離面（前記無端ループの刃戻り側）と協働する刃清掃装置を含む、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
バショウ科のバナナ植物の、各々が長手軸を有する偽茎から製造されたシートから生紙を製造する装置であって、
（ａ）偽茎を供給する作業台と、
（ｂ）前記作業台内で偽茎をその長手軸の周りを回転するように支える手段と、
（ｃ）回転する偽茎に、そのほぼ全長にわたって接触して、回転中に偽茎から、一方向において概ね平行である繊維を有する連続したシートを取り出す繊維分離装置と、
（ｄ）少なくとも２枚の隣接するシート内の概ね平行な繊維の方向が整列しないように２枚以上のシートを一緒に重ねる手段と、
（ｅ）隣接するシートを固めて生紙にする手段と、
を有する装置。
【請求項２１】
前記硬化手段は、前記層状に重ねたシートに圧力と熱を加えることができる装置を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置によって製造されたシート。
【請求項２３】
請求項２２に記載の前記シートから製造された生紙。
【請求項２４】
請求項２０または請求項２１に記載の装置によって製造された生紙。
【請求項２５】
バショウ科のバナナ植物の、各々が長手軸を有する偽茎からシートを製造する方法であって、
（ａ）偽茎を作業台に供給し、
（ｂ）前記作業台内で偽茎をその長手軸の周りを回転するように支え、
（ｃ）回転する偽茎を、ほぼその全長に沿って繊維分離装置に接触させ、
これによって、回転中に繊維分離装置によって偽茎から繊維の連続シートを取り出す、方法。
【請求項２６】
前記繊維分離装置は、前記偽茎が回転する際に、繊維の管束同士の間を移動できる装置によってシートを取り除き、前記偽茎のほぼ全長、つまり連続して得られるシートに沿って繊維管束の完全性を維持する仕方で前記シートを分離する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記支持は、前記回転する偽茎に接触するように配置された１個以上のローラによって偽茎の周囲に設けられる、請求項２５または請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記偽茎は、前記繊維分離装置に接触する直前に、前記偽茎の周囲の一部が、平面の変形ができるような仕方で支持される、請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記平面変形は、前記繊維分離装置が前記偽茎の平らな面に前記偽茎のほぼ全長にわたって働きかける（したがってこれからシートを取り除く）ことができるようにする、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
使用中の前記偽茎の直径が小さくなるにつれて前記偽茎の前記支持を調整することを含む、請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３１】
前記繊維分離装置は、一枚の真っ直ぐな刃であり、この刃は、偽茎の長手軸に実質的に平行に、偽茎の全長に沿って、１工程で、移動するように構成され制限され、
前記刃自身は、少なくとも偽茎と同じ長さで、
前記刃は、戻りの工程で反対方向に移動し、したがって使用する偽茎に沿って後退および前進するように振動する、
請求項２５〜３０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記繊維分離装置は、柔軟エンドレスループの形状の長手方向に動く刃であって、前記柔軟エンドレスループは、間を空けて対向するように配置されてその周りを前記刃が巡回するローラ輪によって支持され、自身の分離側の分離面を回転する偽茎に向けるように構成される、請求項２５〜３０のいずれか１項に記載方法。
【請求項３３】
前記ローラ輪が、偽茎の長さより大きな距離だけ互いに離れて配置されるように前記刃を構成し、適切な刃の支持体を分離面の上下に（少なくとも前方の分離端が露出するように）設けることによって、連続して移動する刃が作用して、回転する偽茎の全長からシートを連続して取り出す、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記回転する刃の（前記無端ループの刃戻り側における）非分離面と協働する刃清掃装置によって、前記刃が継続的に清掃される、請求項３２または３３に記載の方法。
【請求項３５】
バショウ科のバナナ植物の、各々が長手軸を有する偽茎から製造されたシートから生紙を製造する方法であって、
（ａ）偽茎を作業台に供給し、
（ｂ）前記作業台内で偽茎をその長手軸の周りを回転するように支え、
（ｃ）回転する偽茎を、ほぼその全長に沿って繊維分離装置に接触させ、それによって、回転中に前記偽茎から、一方向において概ね平行である繊維を有する連続したシートを取り出し、
（ｄ）少なくとも２枚の隣接するシート内の概ね平行な繊維の方向が整列しないように２枚以上のシートを一緒に重ね、
（ｅ）隣接するシートを固めて生紙にする、
ことを有する方法。
【請求項３６】
前記硬化は、前記層状に重ねたシートに圧力および熱を適用することを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
請求項２５〜３４のいずれか１項に記載の方法によって製造されるシート。
【請求項３８】
請求項３７に記載のシートから製造される生紙。
【請求項３９】
請求項３５または請求項３６に記載の方法で製造される生紙。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、(ムサ（Musa）とエンセーテ（Enseta）という２種類を含む)Scitaninaeのバショウ科のバナナ植物から繊維シートを取り出す方法および装置に関する。かかるシートは、これを元にして紙製品を製造することに適する。紙製品とは、紙、厚紙、その他の紙商品を製造するための紙加工装置に用いられる生紙（raw paper）等である。本発明は更に、そのように製造されたシート（および紙製品）にも関する。
【０００２】
本発明に関する以下の説明は主に、食用の果実が実るバナナ植物の偽茎からシートを製造するために用いることに関するが、これに限定されるものではない。この植物は、タイワンバナナ（Musa acuminata）(周知のバナナである「Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ」、「Ｌａｄｙ  Ｆｉｎｇｅｒ」、「Ｇｒｏｓ  Ｍｉｃｈｅｌ」)、リュウキュウイトバショウ（Musa balbisiana）、または掛け合わせのムサ・パラディシアカ（Musa paradisiaca） (しばしばプランタンと呼ぶ)、およびムサ・スピエンタム（Musa sapientum）という種類に属するもの等である。
【背景技術】
【０００３】
以下、本発明の事情を説明するために本発明の背景を説明する。しかしこれは、言及した原料の何れかが任意の請求項の優先日において公表されていた、周知であった、または（任意の国において）共通の一般的な知識の一部であったことを認めるものではない。
【０００４】
バナナ植物は大きな多年生植物で、概して円筒形の幹状の偽茎を形成する葉−葉柄鞘（leaf-petiole sheaths）を有する。各偽茎は本物の茎（球根）の上の芽から成長する。この茎は、地下の根茎で、通常９〜１８ヶ月かけて３〜８ｍの範囲に成長する可能性がある。成熟すると、偽茎は柔らかいが密集した中心部（「芯」）を有する。これは、芯よりも丈夫ではあるが密集の具合は少ない外部層（「鞘」）によって周囲を囲まれている。外部層は、通常、葉−葉柄鞘を重ねて形成される。
【０００５】
商用目的で植えられるバナナ植物の寿命は、大抵、僅か１〜２年である。バナナ植物は、１回しか花を咲かせない（つまり、バナナが実らない）からである。花が咲いた後に、葉や葉柄や偽茎は枯れ始める。すると通常は、何らかの方法、例えば切り取る等によって、これらを除去しなければならない。枯れた葉等を除去すると、新しい偽茎が根茎から再び成長することができ、新たな再生段階が開始できる。
【０００６】
２００２年のバナナの年間生産高は約６８百万トンであり（インド、ブラジル、中国、エクアドル、フィリピンからの２／３以上）、バナナの偽茎は、潜在的に貴重な再生可能な資源であることを意味するが、従来は十分に活用されず、歴史的かつ経済的にはバナナ栽培者に無視されてきた。しかし、偽茎内の繊維の有益な特性や特質のために、偽茎を使って紙を作る試みが多数、行われてきた。
【０００７】
しかし、「Ｉｎｄｉａｎｎ  Ｐｕｌｐ  ａｎｄ  Ｐａｐｅｒ  Ｊｏｕｒｎａｌ」（８〜９月、１９７５、３０（２）、ｐｐ１３〜１５）向けの、エス・ケー・シンガイ（Ｓ．Ｋ．Ｓｉｎｇｈａｉ）、ジェー・ケー・バーグ（Ｊ．Ｋ．Ｇａｒｇ）およびビー・ビスワス（Ｂ．Ｂｉｓｗａｓ）による「Ｂａｎａｎａ  Ｓｔｅｍ  Ｆｉｂｒｅ  ｆｏｒ  Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ」というタイトルの論文では、当時の状況が以下のように要約されている。つまり、「バナナ（M.sapientum およびM. paradisica）の茎繊維のパルプ化および製紙のための特質が調査された。この論文から得られる情報によると、バナナ茎の繊維を使用することは、技術的、経済的に容易な提案ではないと考えられる。」つまり、少なくとも７０年代中頃には、これらの原料を使って紙を製造するための賢明なアプローチは未発達であった。
【０００８】
以来、バナナ偽茎の繊維は、紙製造に適切な特質を有するはずだと認識されてきた。「ｔｈｅ  Ｆｏｒｅｓｔｒｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｇｈａｎａ」のニコラス・エイ・ダークワァ（Ｎｉｃｈｏｌａｓ  Ａ  Ｄａｒｋｗａ）による「Ｐｌａｎｔａｉｎ（Ｍ．Ｐａｒａｄｉｓｉａｃａ  Ｌ）Ｐｓｅｕｄｏｓｔｅｍ；  Ａ  Ｆｉｂｒｅ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｆｏｒ  Ｔｒｏｐｉｃａｌ  Ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ」というタイトルの論文（Ｂｏｏｋ  ２、ＴＡＰＰＩ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、１９９８、１９９８年モントリオール州ケベックにおけるパルピング会議）は、このように結論している。つまり、「．．．パルプおよび紙製造に用いる長い繊維の原料が不足する南国では、プランタンやバナナの偽茎をその目的に利用できる。」
【０００９】
実際、バナナ植物の廃物（主に偽茎だが、葉、葉柄、未熟な花部、未使用のバナナを含む）を既存または修正した紙パルプ化処理に使うという試みが幾つかなされてきた（そのような幾つかの処理の概要は米国特許第５，９５８，１８２号を参照）。
【００１０】
しかし、そのような廃物は、通常、非常に多くの水分および天然ラテックスを含み、取り扱いや処理が難しい多数の樹脂やゴム物質を含む。紙を製造するために望ましい特徴を有し使える繊維を製造するためには、これらの流体を抽出する必要があることが証明された。特に、ラテックスや他の天然樹脂物質を洗い流す必要がある。これは技術的に難しいことが証明されており、このため、一般的に、バナナ廃物をパルプ化して紙を製造すること、特に紙を大量供給することや、特化した紙やアートペーパー以外の紙を製造することは利益があがらない。さらに通常、製造者には化学廃棄物処分という深刻な問題が示されている。
【００１１】
オーストラリアでは、バナナ繊維とビンロウの実殻（Areca catechu L）とを混ぜると良質の紙が少量できると報告されている。しかし、オーストラリアの研究者は、この抽出が経済的に採算があうためにはバナナ繊維の生産高が低すぎるとしている。パルプ化処理により、４０〜８０パウンド（１８〜３６ｋｇ）の緑の偽茎から得られる適切な繊維は僅か１〜４オンス（２８〜１１３ｇ）であると報告されている。つまり、１３２トンの緑の偽茎から僅か１トンの紙しか製造できない。結論としては、偽茎は、有機質として刻んで畑に残して次の農作物の肥料とすることにより大きな価値がある、というものだ。
【００１２】
【特許文献１】米国特許第５，９５８，１８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、比較的多量の紙が製造できるように、紙製品に加工する生紙を製造するために有益であるシートを製造する際に、バショウ科のバナナ植物を使えるようにする方法を提供する。この時、技術的に簡単であって経済的に採算があう方法で行うことが理想的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、パルプ化は、バナナ植物から生紙を製造するにあたって適切な処理ではないと判断した。むしろ、この植物、特に偽茎から繊維シートを取り出して用いることが良いと判断した。実際、本発明者らは、これらの偽茎は繊維の構造故に自然にこの方法にむいているように構成されていると理解した。
【００１５】
しかし、この種類の偽茎は通常、水分を多く含み、多様な化学成分も含んでいるので、従来のベニア（veneering）技術や薄板を重ねる技術を利用できない。したがって本発明者は新規の技術および装置を開発した。これが本発明の中心である。
【００１６】
本発明は、バショウ科のバナナ植物の、各々が長手軸を有する偽茎からシートを製造する方法を提供する。この方法は、
（ａ）偽茎を作業台に供給し、
（ｂ）前記作業台内で偽茎をその長手軸の周りを回転するように支え、
（ｃ）回転する偽茎を、ほぼその全長にわたって繊維分離装置と接触させ、
これによって、回転中に繊維分離装置によって偽茎から繊維の連続シートを取り出す。
【００１７】
本発明は更に、上記のシートから生紙を製造する方法も提供する。この方法は、
（ａ）偽茎を作業台に供給し、
（ｂ）前記作業台内で偽茎をその長手軸の周りを回転するように支え、
（ｃ）回転する偽茎を、ほぼその全長に沿って繊維分離装置に接触させ、それによって、回転中に偽茎から、一方向において概ね平行である繊維を有する連続したシートを取り出し、
（ｄ）少なくとも２枚の隣接するシート内の概ね平行な繊維の方向が整列しないように２枚以上のシートを一緒に重ね、
（ｅ）隣接するシートを固めて生紙にする、
ことを有する。
【００１８】
本発明の方法にしたがって製造されたシートは、偽茎の周囲から取り出した連続シートである。これはトイレットペーパーの紙を巻き取るようなものである。このシートは、好適には偽茎の長さと同じ幅である点で連続しており、以降に取り扱える長さであることが好適である。もちろん、偽茎の特殊な直径や所望のシート厚があれば、それにあわせて実現できる長さにする。
【００１９】
本明細書を通して、偽茎からシートを取り出す処理を「分離」処理と呼ぶ。実際、偽茎からシートを取り出すために規定された手段を本明細書では繊維「分離」装置と呼ぶ。この名称を理解するために、偽茎の構造を説明する必要がある。
【００２０】
上記のように、バナナ植物の偽茎は幹ではなく、葉柄が連続して巻き付けられて形成されており、早い速度で成長して広がる葉を有する (より温かい気候では１週間に葉１枚分等成長する)。したがって、葉−葉柄はやがて直立した幹状の茎を形成する。この茎は折れずに曲がる。植物が未成熟な時には偽茎は葉−葉柄鞘のみから成り、認識できる中心部を含まない。やがて植物が成熟すると芯が形成し始め、球根によって、中心部を通って上に向かう更なる成長 (茎頂)が促がされる。この茎頂が後に花部を生じ、バナナの実になる。
【００２１】
成熟した偽茎の鞘部分と芯部分とは（管束内の) 繊維から形成される。この繊維はその植物が生きている間、その植物の中を通るように成長する。つまり、繊維は多くの撚れた繊維の管束であり、大抵、偽茎と同じ長さである。この傾向は特に芯の中あるいは近傍の繊維において顕著である。これらの繊維の管束はかなり強く束ねられており、その基質の間に大量の水を含んでいる。さらに各繊維の管束自身も隣接する管束にきつく束ねられており、繊維管束の基質はその間に大量の水分を含んでいる。このため、偽茎は横方向に非常に丈夫で、高い柔軟性を示す。さらにこの理由のために、上述の（および以下で説明する）方法で作られたシートも元の偽茎の少なくとも長手方向において非常に丈夫である。
【００２２】
したがって、本発明の繊維分離装置は、繊維を切ることによってシートを取り出すように作用するのではなく（従来のベニア処理を行う場合には時にそうことが生じるかもしれない)、偽茎のほぼ全長、つまり連続して取り出されるシートに沿って繊維管束の完全性を維持するように管束を分離しながら繊維の管束同士(偽茎の周辺部)の間を移動できる装置によって、偽茎が回転する間にシートを取り出すことが明らかである。もちろん、繊維や繊維管束を不可避的に傷つけるかもしれないし、これらの損傷が、繊維分離装置がこれらの繊維や繊維束を切断することによって生じるかもしれない。しかし、だからといって、切断ではなく分離するという主な目的を損なうものではない。
【００２３】
本発明に係る方法および装置の多様な要素をより詳細に説明する前に、偽茎やシートの適当なサイズ処理を説明すると、以下の説明を文脈の中で読むことができる。まず、偽茎を作業台に運ぶ前に前処理して、比較的広範囲である約１００ｍｍ〜約２．５ｍの長さにする。この長さは約１．５ｍ〜約２．０ｍの範囲であれば理想的であって、装置を適度な寸法にすることができる。つまり非常に大きくする必要もなく、扱いが難しい短い生原料を扱う必要もない。したがって、本発明の方法によって取り出される連続シートの幅も１．５ｍ〜２．０ｍの幅になる。
【００２４】
シートの適当な長さと関して、偽茎の直径によってパラメータに課される制限を参照して、作業台に供給される偽茎の性質や条件を最初に説明しなければならない。
【００２５】
本発明の方法に用いるために適する偽茎は、未加工状態で通常２００〜７００ｍｍ範囲の直径であることが理想的である。このような未加工の原材料は通常、長さに沿って直径が変わり、葉−葉柄鞘によって形成された比較的丈夫で不規則な外観を有する。更にこれらは通常、完璧に真っ直ぐではないが、適度に柔軟性があるので、（以下で更に説明するように）後にこれからシートを取り出すために（長手軸に）概ね真っ直ぐになるように作業台に適切に保持できる。
【００２６】
したがって、生茎の前処理は丸ぬき(round-up)処理ステップを含んでもよい。このステップでは、まず(未加工状態の)偽茎を作業台に供給して、繊維分離装置を回転する偽茎に接触させ、望ましくない粗い外側を除去してもよい。この時、偽茎をその長手軸周りで回転するように支持する。通常、外側を除去しても、これから有用なシートが得られるわけではない。しかし、偽茎の少なくとも１周分を横切ると、外側が本来どれ程不規則かにもよるが、以後、有益なシートが得られる。
【００２７】
本質的に、(ここで説明するものと) 同じ装置はこの丸ぬき処理ステップに有益であり、(丸抜きされた偽茎の)後続の処理ステップにも有益である。異なる設定が必要かもしれないが、僅かな修正が必要なだけである。しかし、実務的機能的な目的および動作を継続して行うために、別々の装置を設けることが賢明である。一つの装置は丸ぬき処理ステップを扱い、別の装置は後続の処理ステップを扱う。
【００２８】
前処理ステップを行い、丸抜きされた偽茎にする。この偽茎は通常ほぼ円筒形であり、その長さに沿って規則的な直径を有する。偽茎の直径は、丸ぬき処理後、１５０〜２５０ｍｍの範囲と思われるが、もちろんこの範囲から外れてもよい。
【００２９】
したがって、シート自身が所定厚になるように事前に設定されていれば、丸ぬき処理された偽茎から、所望であれば、所定の長さの連続シートを製造できることは明らかである。好適なシート厚に関して、偽茎の芯から得たシートは約０．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、偽茎の鞘から得たシートは約２ｍｍ〜１０ｍｍである。以下で述べるように、生紙を製造する後続の処理段階では、これらのシートを圧縮して、より望ましい厚さにする。
【００３０】
偽茎の未使用の芯が残る。この芯は大抵１５〜３０ｍｍの範囲の直径を有する。連続シートは大抵、以下の最大長を有することができると思われる。
【００３１】
【表１】
2008513612.tif 000003
【００３２】
残っている偽茎の未使用の芯（以後「芯廃棄物」と呼ぶ）に関して、本発明に係る方法および装置の多様な要素について説明する。偽茎を、作業台内で回転するように支持する。この時、(自然のままで非常に柔軟な製品である)偽茎の長さに沿って、必要な構造的な支持体を設け、芯廃棄物ができるだけ小さくなるような方法で行うことが好適である。好適な形態では、この支持体は、ベニア旋盤において通常使われる通常の支持装置であるスピンドルではなく、回転する偽茎に接触するように構成された１個以上のローラによって、周囲に設けられる。
【００３３】
必要な構造的支持体を設けることについて、複数の支持ローラを偽茎の全長に沿って、回転する偽茎に接触するように構成してもよい。この点について、回転する偽茎の上下に支持ローラを配置するように複数の支持ローラを設けても良い。この形態では、２つの支持ローラを回転する偽茎の下に設け、更に２つ以上の支持ローラを上に設けても良い。あるいはこの逆でもよい。１個以上の支持ローラは更に駆動ローラでも良く、複数のローラの少なくとも幾つかはコンベアベルトまたはチェーン等によって相互に接続されるか、駆動されてもよい。
【００３４】
一形態では、支持ローラと固定(回転しない)支持部材との組み合わせを利用してもよい。この時、偽茎が作業台内にある場合、支持ローラは偽茎の上に位置し、固定支持部材は下にある (したがって以後、「下方支持部材」と呼ぶ)。この形態では、コンベアベルト等を偽茎と下方支持部材との間で移動させて、偽茎から分離されたシートを除去することが好適である。
【００３５】
設けられた構造的支持体の種類に関係なく、偽茎の周辺の一部が繊維分離装置に接触する直前に平面変形（planar deformation）ができるような仕方で偽茎を支持することが好適である。この平面変形は、繊維分離装置が偽茎の、曲面ではなく平面に、偽茎のほぼ全長にわたって作用できる(そしてシート形状を取り出せる)ようにすることが好適である。この形態では、表面の変形や偽茎上の凹凸を、これらがシート除去処理を邪魔することなく、克服できる。また、このような構成によれば、シート厚を均質にしやすい。
【００３６】
好適な形態では、下方支持部材は比較的平坦であり、支持ローラによって上方から偽茎に加圧することでこの平面変形が生じ、偽茎が下方支持部材を通り過ぎる際に偽茎の周囲の少なくとも下方部分が平らになることが理想的である。繊維分離装置を所定距離だけ下方支持部材から離して上に設け、上方から十分な圧力をかけて、少なくともその量だけ偽茎の周囲を変形することで、上記の利点を達成してもよい。
【００３７】
方法を適用している間に偽茎の直径が減少するので、支持ローラの相互及び／又は下方支持部材に対する構成、及び／又は回転する偽茎に対する構成を調節して、残りの偽茎の直径に合わせる必要がある。好適には、この調整により、平面変形が生じた部分のすぐ後の部分において、上記と同じ正接でない接触が繊維分離装置に対して行われ続けるようにする。したがって、別の好適な形態では、１つ以上の支持ローラ／部材は回転する茎に対して位置調整ができる必要がある。
【００３８】
上記のように、シートの取り出しは、回転する偽茎がそのほぼ全長にわたって繊維分離装置に接触することに依存する。ある形態では、繊維分離装置は長手方向に移動する刃でもよい。好適には、この刃は一枚の真っ直ぐな刃であり、偽茎の長手軸にほぼ平行に偽茎の全長に沿って１工程で移動するように構成され、制限される。この刃自身は少なくとも偽茎と同じ長さである。この形態では、この刃は戻り工程で反対方向に移動する。つまり、使用する偽茎に沿って後退および前進するように振動する。偽茎の回転と関連し、刃が振動する(または偽茎が刃に押しつけられる)際に刃が偽茎に押しつけられると、回転する偽茎の周囲からシートが上記の説明のように取り出される。
【００３９】
しかし、より好適な形態では、繊維分離装置は、しばしば帯鋸刃と呼ばれる連続したベルト形状の、長手方向に移動する刃でもよい。このような構成の場合、その刃は、その周囲を刃が循環する、離れて向き合って設けられたローラ輪によって支持され、回転する偽茎に対してエンドレスループの分離側の分離面を向けるように構成された柔軟なエンドレスループでなければならない。偽茎の長さより大きな距離だけ離れてローラ輪が配置されるように刃を構成し、分離面の上下に適切な刃の支持体を（少なくとも前方の分離端が露出するように)設けることで、継続的に移動する刃が作用して、回転する偽茎の全長にわたってシートを連続的に取り出す。
【００４０】
この構成により、回転する刃の非分離面 (エンドレスループの刃戻り（blade return）側上)と協働する適切な装置を提供することで刃を継続的に清潔にする (所望であれば継続的に研ぐ)ことができる利点がある。つまり、この形態では、長手方向に動く刃は自ら清掃し、自ら研ぐことができる。
【００４１】
この点で、また上記のように、偽茎内の繊維の本質的な特徴は、これらが通常は偽茎の長手軸に平行な束で存在することである。しかし、この列からはみ出した管束もあるし、恐らく横に伸びる部分もある。繊維の分離処理中、これら横に伸びる繊維は切断されるか、移動中の刃に付着するかもしれず、分離縁に蓄積して分離効率が悪くなる。このため、長手方向に動く刃として連続ベルトという好適な構成を用いることは非常に利点がある。これにより、付着した繊維が作業領域から除去され、刃から除去できる。
【００４２】
更に別の形態では、繊維分離装置は、レーザまたは高圧給水システムでもよく、上記の方法でシートを分離するために適切に用いられる。
【００４３】
ここで、上記方法で製造されたシートを使って製造される生紙と、これを達成するために必要な追加の方法ステップとを説明するにあたり、ここで製造されるシートの性質を最初に理解することが重要である。
【００４４】
厚さによるが、偽茎から取り出されたシートは、通常、偽茎の長手軸に対して概して平行に並んだ繊維の管束の層を有する。各管束は、シートのほぼ全幅に伸びる。層は、例えば１０〜５００管束分の厚さである。これらのシートは、（長手方向に垂直な方向での）横方向強度に比べて（長手方向における）引張強度が強い。
【００４５】
シートの化学成分に関して、偽茎から分離した直後、各シートは大抵、約７５％の水分と２５％の繊維（重量にして）を含み、５５〜６０％の量のセルロースと、１６〜２０％の量のリグニンを含み、残りは灰とそれ以外のタンパク質、シリカ、糖質、脂質、および幾らかの微量元素等である。つまり、これらのシートが非木材繊維からなっていると言えることが大事である。これは、ベニア製品を作る際に用いる通常の材木の繊維と、バナナ植物の偽茎内の繊維との（物理的および化学的特性の両方で）重要な区別である。
【００４６】
本発明者により、バナナ植物の偽茎から取り出したシートの物理的および化学的特性（上記）が、バナナ植物の偽茎に高い強度と柔軟性とをもたらし、繊維管束を上手く束ねるように作用していることが認識された。実際、本発明に係る方法および装置の、偽茎からシートをこのように取り出す能力によって、生紙(したがって多様な紙や紙製品)を製造する際に、これらの特性を有益に使用することができる。この時、接着剤等の接合用化学品を使わないことが好適である。
【００４７】
このため、本発明は、上記のシートから生紙を製造する方法まで拡大することが分かる。この方法は、少なくとも隣接する２枚のシート内の繊維方向が同一方向とならないように２枚以上のシートを、薬品を添加せずに重ね、硬化することを含む。専門用語について、この明細書では２枚以上のシートが一緒である構成を「重ねる」としたが、これは、このように結合させるために任意の接着剤やその他の薬品を加えることを暗示したり要求したりするものではなく、単に層の上に層を重ねる構成を意味する。
【００４８】
隣接するシートの繊維を好適に整列させないのは、１枚のシートの横方向強度に比べて、重ねた製品の横方向強度を増すためである。この形態では、 整列していない構成は、任意の適当な度合いの整列しない程度であればよい。例えば、隣接するシートの繊維が、恐らく僅か１０〜１５度程度の整列していない状態に対して本質的に垂直であるように、隣接するシートを配置する。
【００４９】
これをふまえて、本発明の方法によって偽茎から取り出したシートを使って製造される生紙を広範な目的に使用できる。実際、製造された生紙は通常、セルロースパルプ／製紙業によって硬いロールとして提供される生紙と同様の物理的特徴を有し、紙加工装置や仕上げ装置と同様の使用に供することができる。
【００５０】
生紙内の繊維の構成の完全性を保つことにより、この生紙は引張りや圧縮に対してより強固になり、繰り返し折りまげる（畳み込む）ことに対してもより強固になる。天然のリグニンに覆われて管束内で保護される繊維は、水分をはじく天然の特質を持ち、難燃性の特徴を示す。はぎ取ったセルロース（木材）繊維から作ったパルプ紙はこの性質を示さない。このため、バナナ繊維を分離した後に層状に重ねたシートで作った生紙は、パルプ化された紙と同様の技術を用いて更に仕上げることができ、パルプ化した紙を代用できる上に、更なる利点や優れた特質を提供する。
【００５１】
２枚以上のシートを使って適切な紙製品を作るために行う後続の積み重ねや硬化ステップに関して、任意のそのような適切なステップを、好適な実施形態との関連で以下に述べるように利用できる。しかし、少なくとも硬化ステップでは、層状に重ねたシートに圧力と熱を加え、内部の多量の水分を排出し、層状に重ねたシートの厚さを減じて適切な生紙の寸法にすることが、特に利点があることが分かった。
【００５２】
最後に、上記の説明から、本発明はシートの製造方法だけでなく、バショウ科のバナナ植物の偽茎からシートを作る装置にも関することが分かる。ここで、各偽茎は長手軸を有する。この装置は、
（ａ）偽茎を供給する作業台と、
（ｂ）前記作業台内で偽茎をその長手軸の周りを回転するように支える手段と、
（ｃ）回転する偽茎に、そのほぼ全長にわたって接触する繊維分離装置と、を有し、
これによって、回転中に繊維分離装置によって偽茎から繊維の連続シートを取り出す。
【００５３】
したがって本発明は、上記のシートから生紙を製造する装置も提供する。この装置は、
（ａ）偽茎を供給する作業台と、
（ｂ）前記作業台内で偽茎をその長手軸の周りを回転するように支える手段と、
（ｃ）回転する偽茎に、そのほぼ全長にわたって接触して、回転中に偽茎から、一方向において概ね平行である繊維を有する連続したシートを取り出す繊維分離装置と、
（ｄ）少なくとも２枚の隣接するシート内の概ね平行な繊維の方向が整列しないように２枚以上のシートを一緒に重ねる手段と、
（ｅ）隣接するシートを固めて生紙にする手段と、を有する。
【００５４】
本発明は更に、上記の方法および装置によって製造された生紙にも関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
本発明の実施形態を、例示のみを目的として、添付の図面を参照しながら説明する。しかし、以下の説明は本発明を実施するための一つの特定の方法を例示するに過ぎない。したがって、以下の説明は、上記の一般的な説明を制限するものではない。
【００５６】
図２〜７に示す装置のより詳細な説明を行う前に、本発明の主題である未加工の供給原材料の多様な面について最初に説明することが助けとなる。図１ａは、典型的なバナナ植物１０（吸枝１１を有する）を示す。この植物は、概ね円筒形の幹状の偽茎１４を形成する葉−葉柄鞘１２を有する大型の多年生植物である。各偽茎は、地下の根茎である球根１５の上の芽から延びる。バナナ植物１０は成長して、通常９〜１８ケ月で３〜８ｍの範囲の高さになる可能性がある。
【００５７】
約４〜約１５枚の柔らかく滑らかで肉厚の葉柄がある葉１６が、葉−葉柄鞘１２から延びる葉柄１８の上に螺旋状に配置される。変質した成長点である花部は、偽茎１４の尖端の中核から飛び出す頂端の穂（terminal spike）であり、図１ｂに示す芯２２から広がる。若い実は、雌花から発達する際に緑色の細い指のようになる。包葉が減り、各群内の十分に成長した実がバナナ２０の「房」になる。この時、葉柄は房が上下逆に垂れ下がるまでうなだれる。
【００５８】
成熟した植物の偽茎１４は、植物が成長するにつれて葉−葉柄鞘によって形成される外部層２２を有する。この外部層２２は、図１ｃに示す生の偽茎１４の（丸抜き処理前）典型的な断面図から明確に分かるように、芯２０から識別される。図１ｂにも見られるように、未熟な偽茎（吸枝１１等）はまだ芯を有さず、全体的にこの鞘原料から形成される。
【００５９】
商用目的で植えられるバナナ植物の寿命は大抵、僅か１〜２年に過ぎない。バナナ植物は１度しか花が咲かない（バナナの実がならない）ためである。その後、葉、葉柄、偽茎が枯れ始める。こうなった時に、本発明の方法等によって偽茎を使用してもよい。
【００６０】
バナナ植物から実を取った後、その偽茎を使うことができる。理想的には、各偽茎を適切な長さに切り、その後、上記で「丸抜き処理ステップ」とした前処理ステップを行う。現在の目的のため、この前処理を主要な処理ステップと同じ仕方、同様の方法および装置を用いて行う。したがって、好適な実施形態の説明はここでは、１台の装置とその動作方法の説明になる。
【００６１】
図２、図３、図４は、バナナ植物の偽茎１４からシート６０を製造できる装置２８を示す。いくらかの説明が必要である、この装置のこれらの部分のみを参照する。装置２８は、通常、コンベヤ装置３２の上であって、かつ支持ローラ３４（以下でより詳細に示す）の下である領域に作業台３０を有する。偽茎１４の位置は、好適には細長いデッドプレート（dead-plate)３６である固定（回転しない）支持部材（下方支持部材）の存在によってもコンベヤ装置３２上に保持される。本実施形態では、作業台３０の下の支持体は固定（回転しない）支持部材によって支持されているが、この支持は、適切な構成と寸法を有する回転するローラによって設けられてもよい。
【００６２】
作業台３０に関連して、図を明確にするために、図２に示す装置は偽茎１４をとり除いた状態である。
【００６３】
この装置２８は、長手方向に可動な刃３８の形状である繊維分離装置を有する。この刃３８は、偽茎１４の長手軸にほぼ平行にその全長に沿って１工程で動くように構成および制限される。したがって、偽茎１４は、作業台３０内において、通常は繊維分離装置の、離れて配置されるローラ輪４０同士の間に嵌る長さである。これらのローラ輪４０との関連で、長手方向に可動な刃３８の好適な形態は、しばしば帯鋸刃と呼ばれる連続したベルトである。
【００６４】
この刃３８は、回転する偽茎１４ａに対して刃３８の分離側４６の分離面４４を向ける（図４で最も明らか）。この点について、刃３８の他の側を戻り側４８と呼ぶことができる。図３において明らかなように、帯鋸刃３８は、刃３８の上下において適切な刃の支持体４２によって支持される。刃の支持体４２は、動作中に継続して刃を清掃できる刃清掃手段（図示せず）を有してもよい。
【００６５】
装置２８は、通常、長手方向に動く刃３８を駆動し制御する手段５０と、コンベヤ装置３２を駆動し制御する手段５２と、コンベヤ装置３２を必要に応じて傾けることができる作動手段５４とを有する。この点において、コンベヤ装置３２を低くすると、新たな偽茎１４を作業台３０に供給できる。また、操作の終了時にはこれから廃棄物芯を除去できる。
【００６６】
更に、装置２８は、この方法の実行中に支持ローラ３４の位置調整ができる案内手段５６を有する。これについて以下で図５および図６との関係で説明する。案内手段５６に関連して作動駆動部材５８が設けられる。これは、支持ローラ３４の一方または両方を駆動しながら、作業台３０において支持ローラ３４、その後に偽茎１４に圧力を加えることができる。
【００６７】
図５ａ、図５ｂ、図５ｃを説明する。これらの図は、偽茎１４に関して装置２８の動作を順番に示す。図５ａは、直径が約１５０ｍｍの偽茎１４を示す。これは作業台３０に供給された偽茎を丸抜きした場合の典型的な開始時直径である。図５ｂは、幾度か処理して連続シート６０を分離した後の偽茎１４を示す。この時、偽茎１４の直径は約７５ｍｍまで減っている。図５ｃは、偽茎１４の直径が更に減って約２５ｍｍになった状態を示す。この直径は考え得る最小の直径に等しく、これになると廃棄物芯として取り除かれる。
【００６８】
図５ａ、図５ｂ、図５ｃは、上に偽茎１４を乗せ、下で支持部材３６によって支持されたコンベアベルト６２を示す。支持ローラ３４も明白である。
【００６９】
図５ａの状況から図５ｂの状況、続いて図５ｃの状況へと進む様子に関連して、図６も参照する。これらの図は全て、偽茎の直径１４が減るにつれて支持ローラ３４の互いに対する構成および下方支持部材３６に対する構成を残りの偽茎の直径に合わせて調整する構成を示す。この調整により、図６に線Ａで示すパスに続く、偽茎１４がコンベアベルト６２と主に接触する点が形成される。この点について、偽茎１４との関係における支持ローラ３４の位置を案内することによって、この種類の位置調整を行うように、案内手段５６を構成できる。
【００７０】
図６からも明らかなことは、下方支持部材３６が平らな上面を有し、上から支持ローラ３４によって偽茎１４に圧力をかけることで偽茎の周囲の一部（図６の部分Ｂで示す）が、繊維分離装置に接触する直前に平面変形をする。この平面変形により、繊維分離装置が偽茎の、湾曲部分ではなく平面部分に作用することができる。これが均質厚のシートを取り出すための助けになる。また、繊維分離装置（つまり刃３８）をコンベアベルト６２から所定の距離だけ上に配置することで、所定厚のシート６０が得られるようにしてもよい。
【００７１】
この形態では、偽茎の表面の変形または凹凸を、これらがシートの取り出し処理を邪魔することなく、克服できる。これは一定の平面部分の一部が、刃３８の分離面に継続して向けられるためである。
【００７２】
好適には、支持ローラ３４の面は、偽茎１４の面を傷つけない（したがって、取り出し対象のシートを損傷しない）ように滑らかである。理想的には、支持ローラ３４は磨いたスチールである。実際、支持部材３６の上面も磨き、偽茎１４に上記の平面変形を行うために必要な圧力がかけられていても、比較的摩擦が無い通路がコンベアベルト６２上に形成できることが理想的である。
【００７３】
適切な寸法の偽茎１４に対して装置２８を用いると、偽茎１４から繊維の連続シート６０を取り出すことになる。このシートは、偽茎１４の長さと同じ幅で、シート６０の所望の厚さおよび偽茎１４の開始時直径によって規定される長さを有する。このシート６０は、コンベアベルト６２によって連続して装置２８から取り出される。このシートは、偽茎が加工可能な最小直径１４になるまで連続する。これに達すると廃棄物芯が装置２８から取り除かれ、新しい未加工の偽茎と交換される。この点に関し、丸抜き（前処理）ステップおよび主な処理ステップの両方にかかる装置を用いることから、図１ｃに示す偽茎のような生偽茎を（丸抜き処理において）最初に数回転しても、有用なシートは得られにくい。しかし、わずか１〜２回、偽茎を横切って、図１ｄに示す種類の丸抜きされた偽茎を作れば、その後は、連続シートが製造される。
【００７４】
適切な全体的な動作、つまり通常のやり方で紙加工装置に送られる準備ができている生紙を製造できる構成に関して、図７を参照する。
【００７５】
図７は、２、３または４枚のシートから生紙を製造できる、提案された動作を示すフローチャートである。この点について、第１の装置８０（上述の装置２８等）は線Ａ上にあり、第１のプライ８２と呼ばれる第１の繊維列を有する第１のシートを製造する。更に上述の種類の装置２８含む第２の線Ｂ、つまり装置８４が第１のシートの繊維に対して垂直に配置された（元の偽茎から得た細長い繊維である）繊維を有する第２のシート（第２のプライ８６と称する）を製造する。
【００７６】
薄板を重ねる処理８８によれば、これらの２枚のシート（つまり、第１のプライ８２と第２のプライ８６）の一方を他方の上に置き、整列されていない繊維が二重層のシートを作るようにできる。
【００７７】
図７から分かるように、３番目、４番目の線Ｃ、Ｄも取り入れて更にシートを作って重ね合わせ、３層または４層のシートを製造する。
【００７８】
層状に重ねた原料を適切な硬化ステップ９０で処理する。このステップでは、適切な圧力および温度を加えて、重ねた原料を圧縮し、適切な厚さで適切な特徴を有する生紙製品を作る。製品となった生紙を整形し、ステージ９２で必要なようにパッケージする。
【００７９】
つまり、本発明に係る方法および装置は、比較的薄い繊維シートができるように偽茎束から繊維を分離して、最終的に生紙を製造する。この時、各シートは、一方向に並んだ一連の繊維（または繊維の束）を有する。各繊維シートは、別のシートに重ねられる。この時、繊維が異なる方向に走るようにする。この方法は、異なるシートを接着する添加薬品を必要とせず、偽茎中に自然に生じる化学成分を除去する必要ない。むしろ、バナナ偽茎が有する通常の組成の天然の接着性に依存する。
【００８０】
この装置は、偽茎の柔軟な性質に対処し、偽茎の組成が伝統的なベニア型の動作を詰まらせたり（jam）、塞いだり（foul)する傾向を考慮する方法で、これらのシートを偽茎から分離して取り出すことができる。実際、バナナ偽茎の性質や組成を考えると、バナナ偽茎から薄板を切り出すために、従来のベニア技術を適用することは不可能である。
【００８１】
最後に、この実施形態を例示の目的だけに説明してきたが、多様な変形や修正を本発明の範囲内で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１ａ】典型的なバナナ植物の概略側面図である。
【図１ｂ】図１ａのバナナ植物の偽茎の元株の断面図である。
【図１ｃ】図１ｂの偽茎の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図１ｄ】偽茎を丸ぬき処理した後の、図１ｃと同じ断面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係る装置の斜視図である
【図３】図２の装置の概略端面図である。
【図４】図２の装置の概略切り取り図であり、作業台にある偽茎の、繊維分離装置および支持ローラ／部材に対する関係を示す図である。
【図５ａ】作業台におかれた偽茎の直径が小さくなる過程を連続的に示す動作図である。
【図５ｂ】作業台におかれた偽茎の直径が小さくなる過程を連続的に示す動作図である。
【図５ｃ】作業台におかれた偽茎の直径が小さくなる過程を連続的に示す動作図である。
【図６】図５ａ、図５ｂ、図５ｃに示す動作中にある好適な支持ローラの動きを示す動作図である。
【図７】図２の装置を用いて生紙を製造する方法の構成およびレイアウトを示すフローチャートである。
【図１ａ】
2008513612.tif 000004
【図１ｂ】
2008513612.tif 000005
【図１ｃ】
2008513612.tif 000006
【図１ｄ】
2008513612.tif 000007
【図２】
2008513612.tif 000008
【図３】
2008513612.tif 000009
【図４】
2008513612.tif 000010
【図５ａ】
2008513612.tif 000011
【図５ｂ】
2008513612.tif 000012
【図５ｃ】
2008513612.tif 000013
【図６】
2008513612.tif 000014
【図７】
2008513612.tif 000015
【国際調査報告】
2008513612.tif 000016
2008513612.tif 000017