(57)【要約】【課題】月桃等の多年草茎を３０〜５０ｍｍで効率良く、かつ高品質で綺麗に解繊する。【解決手段】多年草茎を長さ３０〜５０ｍｍの調節された長さに解繊する多年草茎の解繊方法及び多年草茎解繊装置であって、送り用回転ローラに挟み込んだ長尺茎を高速回転するドラム外周に対して一端側から順次送り込み、順次送り込まれる茎を前記ドラムの外周に多数設けた先鋭ピンの先端で裂いて順次柔軟化し、順次柔軟化した茎を前記ピンの先端軌道に乗せて、前記ドラム外周に沿って上方次いで後方へ突き出して送り、その先端部分を前記ドラムの頂上付近を通過した位置辺りで前記ピンに対して接近離反する形でなびかせ、自重及び気流によって前記なびかせ部分を前記ピンに対して間欠的に接触させ、接触部分を一気に解繊することを特徴とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多年草茎を長さ３０〜５０ｍｍの調節された長さに解繊する多年草茎の解繊方法であって、
送り用回転ローラに挟み込んだ長尺茎を高速回転するドラム外周に対して一端側から順次送り込み、
順次送り込まれる茎を前記ドラムの外周に多数設けた先鋭ピンの先端で裂いて順次柔軟化し、
順次柔軟化した茎を前記ピンの先端軌道に乗せて、前記ドラム外周に沿って上方次いで後方へ突き出して送り、
その先端部分を前記ドラムの頂上付近を通過した位置辺りで前記ピンに対して接近離反する形でなびかせ、
自重及び気流によって前記なびかせ部分を前記ピンに対して間欠的に接触させ、接触部分を前記先端軌道内部に引き込んで、その部分を一気に解繊することを特徴とする多年草茎の解繊方法。
【請求項２】
多年草茎を３０〜５０ｍｍの調節された長さに解繊する多年草茎の解繊装置であって、両端をフレームに支持され水平軸の回りで回転するドラムと、前記ドラム外周において前記水平軸と平行に設けられたピン支持線と、前記ピン支持線に沿ってその先端尖鋭部分を前記水平軸に対して放射方向に向けて立設した多数のピンと、
前記ドラムを一方向に回転駆動するモータと、
前記ドラムの外方から挿入される多年草茎を前記ドラムの中心方向に向けて案内供給する茎供給部と、を備えたことを特徴とする多年草茎解繊装置。
【請求項３】
請求項２に記載の多年草茎解繊装置において、前記モータには、その回転速度を調節するためのインバータが付属されることを特徴とする多年草茎解繊装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の多年草茎解繊装置において、前記ピン支持線上に立設されるピンの配置を等間隔とし、かつ相隣り合うピン支持線上に立設されるピン位置を、千鳥配列としたことを特徴とする多年草茎解繊装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、月桃、サトウキビ、バナナ、イグサ等の多年草の茎を３０〜５０ｍｍの長さに効率良く綺麗に解繊するのに適した多年草茎の解繊方法及び多年草茎解繊装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、月桃の効用が認識され、月桃含有の古紙ボード、月桃葉粉体を利用したパック剤、月桃の薬用的飲用ドリンク等が開発され、多用されている。
【０００３】
ところが、これらに利用される月桃は、根や葉又は茎の抽出液であって、茎自体は特開平８−９３１９２号公報（畳床及びベッド用マット）等で畳床等に一部利用されているものの殆ど廃棄処理されていた。
【０００４】
上記公報に見られるように、月桃の茎自体にも有用な薬用成分を含むものであるから、その有効利用が望まれていた。
【０００５】
そこで、月桃の茎を解繊し、綿等と組合せて紡績し、沖縄県の特産物としてのカリユシウェアを製造しようという提案が出された。
【０００６】
しかしながら、綿と組合せて使用される紡績用としての茎繊維は、３０〜５０ｍｍ、好ましくは３８ｍｍ程度の長さとしなければならず、従来より紙や竹等に用いられている解繊装置を用いては解繊できないという問題点が生じた。
【０００７】
従来の竹等植物茎解繊方法又は装置の例としては、植物の茎に圧力を加えて押し潰すというローラ方法や、紙等を対象としてリグニンを解くというものが知られている。
【０００８】
特開２００２−１３６８８７号公報に示される解繊装置は、解繊ドラムの外周に多数の解繊刃を設け、高速回転するドラム上の刃物に対し、紙片と水の混合物を送り、リグニンを解き、再凝集させて固形ブロックを得る紙片解繊及び紙繊維ブロック製造装置が示されている。
【０００９】
しかしながら、月桃等多年草茎は、従来より知られている解繊方法や装置によっては、所定の解繊材料を得ることができないという問題があった。
【００１０】
例えば、月桃の茎をローラで押し潰すと、竹とは異なり繊維強度が劣るため、粉々になって所要の長さの繊維が得られない。また、回転ドラムに刃物を付けて解繊すると繊維が束になってほぐれ、木屑状態となってしまう。サトウキビ、バナナ、イグサ等、他の多年草茎であっても同様である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平８−９３１９２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、月桃茎等多年草茎を繊維単位で３０〜５０ｍｍに効率良く綺麗に解繊することができる多年草茎の解繊方法及び多年草茎解繊装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することができる本発明の多年草茎の解繊方法は、多年草茎を長さ３０〜５０ｍｍの調節された長さに解繊する多年草茎の解繊方法であって、
送り用回転ローラに挟み込んだ長尺茎を高速回転するドラム外周に対して一端側から順次送り込み、
順次送り込まれる茎を前記ドラムの外周に多数設けた先鋭ピンの先端で裂いて順次柔軟化し、
順次柔軟化した茎を前記ピンの先端軌道に乗せて、前記ドラム外周に沿って上方次いで後方へ突き出して送り、
その先端部分を前記ドラムの頂上付近を通過した位置辺りで前記ピンに対して接近離反する形でなびかせ、
自重及び気流によって前記なびかせ部分を前記ピンに対して間欠的に接触させ、接触部分を前記先端軌道内部に引き込んで、その部分を一気に解繊することを特徴とする。
【００１４】
多年草茎を高速回転刃にかけ、先端部分から順次解繊すると、粉々になる。また、ローラで押し潰すと、繊維が脆く同様に粉々になる。
【００１５】
そこで、本発明では、上記手順で柔軟化した茎をピン先端軌道に乗せてドラム上位置を通過させ、次いで前記突出し部分である先端部分を自重又は気流、或は長さ変化による揺動等の力学的作用によって、一気にピンの内側に挿入して巻き込ませ、かくして引き込まれた部分を高速移動ピンによって一気に解繊する。
【００１６】
上記巻き込み又は引き込み作用について詳細に示すと、ドラムの回りにはピンの回転によって気流が発生している。この気流はベルヌーイの定理によって茎をピン内側に吸い寄せる方向の力となっている。従って、柔軟化された茎はピン先端軌道に沿って上位置まで上昇し、その後、茎は斜め前方に突き出される。次いでなびかせ部分が、上下に揺動し、遂には平衡を破ってピン先端軌道へ落ち込む。従って、なびかせ部分はピン先端軌道内に吸い込まれ、なびかせ部分が一気解繊される。なびかせ部分の長さは、ドラム回転数、送り速度、茎の柔軟度等によって定まる。
【００１７】
繊維の長さは、前記なびかせ部分の長さで定まる。この長さは、茎の剛性を一定と考えれば、装置の定数として定まる。従って、前期ドラムの回転数の変化で長さ変更することが可能となる。長さは、綿との混紡を行うことを目的とする場合、例えば３８ｍｍに調節される。
【００１８】
本発明の多年草茎の解繊装置は、多年草茎を３０〜５０ｍｍの調節された長さに解繊する多年草茎の解繊装置であって、両端をフレームに支持され、水平軸の回りで回転するドラムと、前記ドラム外周において前記水平軸と平行に設けられたピン支持線と、前記ピン支持線に沿ってその先端尖鋭部分を前記水平軸に対して放射方向に向けて立設された多数のピンと、
前記ドラムを一方向に回転駆動するモータと、
前記ドラムの外方から挿入される多年草茎を前記ドラムの中心方向に向けて案内供給する材料供給部と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の多年草茎解繊装置では、回転ドラムと、ピン支持線上に設けた先端尖鋭ピンと、ドラムを回転駆動するモータと、材料供給部とのみで前述の多年草茎の解繊方法を実現することができる。
【００２０】
前記ドラムの回りには、前記柔軟化された多年草茎が前記ピンの先端位置で回転方向に沿って移動するのを防げることがないよう、気流安定化用のカバーを設けることが好ましい。
【００２１】
前記モータに、その回転速度を調節するためのインバータを付属させることにより、繊維長さを調節することができる。
【００２２】
前記ピン支持線上に立設されるピンの配置を等間隔とし、かつ相隣り合うピン支持線上に立設されるピン位置を千鳥配列とすることができる。これにより、ピンを微密に配列することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る多年草茎解繊装置の平面図、図２はその正面図、図３は図１の左側側面図である。
【００２４】
本発明の解繊装置ＦＳＭは、基台１を有し、その上には側面フレーム２Ｒ、２Ｌが立設されている。両フレーム２Ｒ、２Ｌ間には、解繊ドラム３が回転可能に支持されている。解繊ドラム３の回転軸４は、その両端をピロブロック等によるベアリング５Ｒ、５Ｌを介して両フレーム２Ｒ、２Ｌに夫々支持されている。解繊ドラム３の直径は、例えば１５０ｍｍとされる。
【００２５】
前記解繊ドラム３の外周には、前記回転軸４と平行に、等間隔で多数のピン支持線６が設けられている。この支持線６には、市販の細い釘をピン７として、先端尖鋭部分を回転軸４に対して放射状に立てた形で固定される。ピン支持線６は上下一対の板材から成り、両板間にピンの頭を挟み込んだ状態でピンを支持し、その両端は解繊ドラムの本体部分に固定されている。
【００２６】
前記解繊ドラム３の下方で前記基台１上には、解繊ドラム用動力源としてのモータＭ１が設けられている。モータＭ１の一端に設けたプーリと前記回転軸４の一端に設けたプーリ８とはベルト９を介して結合されている。従ってモータＭ１の回転駆動により、解繊ドラム３を所望の速度で回転させることができる。モータＭ１を所望の速度で回転駆動するためには、図示しないインバータで周波数変換を行う。
【００２７】
前記モータＭ１の後方（図３において左側）には、茎供給装置１１用の動力源としてのモータＭ２が配置され、その上方には、多年草茎１０を前記解繊ドラム３に対して供給するための茎供給装置１１が配置されている。
【００２８】
茎供給装置１１は、茎１０を圧搾して把持し、茎を先端部分から順次解繊ドラム３に対して供給するものであり、両端をピロブロック等のベアリング１２Ｒ、１２Ｌ又は１３Ｒ、１３Ｌで支持された上下ロ−ラを有し、テークアップユニット１４Ｔを介して上側ローラは下側ローラに対し上下位置を調節可能とされている。上側ローラの上下動の調節は、ハンドル１４Ｒ、１４Ｌで行なわれる。各ローラは、適宜縦溝が切られ、両溝を歯合わせる形で上下対応され、その間に茎１０を挟み込むことにより、茎１０を圧搾把持して解繊ドラム３に供給することができる。茎１０は、樋１１Ｓを介して供給される。
【００２９】
前記上下のローラの側面には、両ローラを逆方向に同期回転させるためのギヤが設けられ、下側ロ−ラのギヤの側面にはスプロケット１５が設けられ、該スプロケット１５は、モータＭ２に設けたスプロケット１６とチェーン１７を介して結合される。従って、モータＭ２の駆動により、上下ロ−ラを同期回転し、茎１０を解繊ドラム３に対して所定の速度で供給することができる。前記ベルト９又は前記チェーン１７には、適宜緊張用のアイドラ１８Ｖ、１８Ｓが設けられる。
【００３０】
前記解繊ドラム３の前方（図３において左方）上部には、カバー１９が設けられている。このカバー１９は、解繊ドラム３の上方から後端部に向けて略直線状に傾斜して設けられている。従って、ピン７により解繊された材料２０の上方への飛散を防止し、かつ解繊ドラム３の回転によって生ずる気流を安定化させることができる。
【００３１】
前記カバー１９の上方には、材料２０の出口２１を構成するフード２２が設けられている。
【００３２】
次に、以上の構成の解繊装置ＦＳＭの作用を示す。樋１１Ｓ上に多年草茎１０を置くと、茎１０は茎供給装置１１の上下ローラ間で圧搾されて把持され、茎１０の先端は解繊ドラム３に対して当接される。送り速度は、０．０２〜０．０６ｍ／ｓである。解繊ドラム３の回転速度は、例えば３０００ＲＰＭ  （５０ＲＰＳ）とされている。周速は１０〜５０ｍ／ｓである。即ち、茎１０との接触位置から見ると、ピン７は、１秒間当り９００個通過している計算となる。
【００３３】
茎１０の先端が解繊ドラム３のピンに当接されると、この時点で茎１０は硬いので、ピン７が食い込み、繊維を大まかに裂いて、茎１０を柔軟化する。そして、柔軟化された茎は、ピンの先端位置で定まる円弧軌道に乗り、解繊ドラム３の上位置まで移動し、次いで出口２０方向へ突き出され、図３の破線部２３で示すように、前方になびいた状態となる。破線部２３を、なびかせ部分とも呼ぶ。
【００３４】
一方、解繊ドラム３の回転に伴っては、なびかせ部分２３を前方へ送る方向に気流が発生している。従って、なびかせ部分２３は、その根元を上下ローラで把持された状態でなびき、気流２４と、自重と、振動と、長さ変化等の物理的条件に応じて、その平衡が破れたとき一気に垂れ下がり、ピン７内に食い込む形となる。
【００３５】
なびかせ部分２３がピン７の先端位置で定まる円弧軌道内に入ると、解繊ドラム３の上位置辺りからなびかせ部分２３全体がその軌道内に入り、このとき、多数のピン７が通過し、その部分が一気に解繊される。前述の通り、ピン７は１秒間当り９００個通過するので、ピン７は瞬時、例えば０．１秒内には９０個通過しており、なびかせ部分２３の長さに応じて３０〜５０ｍｍの長さで一気に解繊することができる。表１に実施例を示す。
【００３６】
【表１】
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表１に示す実施例により得られた材料２０は、繊維単位で安定して解繊されていた。薄い黄色の美しい仕上がりであった。繊維長さは、目標値３８ｍｍに対し、約１／２量が適合化しており、綿等との混紡が可能であった。長さが２０ｍｍ以下のものは、他の用途、例えば畳やボード等に利用することができる。
【００３７】
前記モータＭ１にはインバータが付属されている。従って、インバータの調節により、回転速度を変化させることもできる。モータＭ２にもインバータを付属させておくこともできる。一般には、送り速度を大とし、解繊ドラム３の回転速度を低下させると、繊維長さを長くすることができる。なびかせ部分２３の長さを長くすることができるからである。ただし、これを余りにも強く行うと、繊維径が大となり、材料品質が劣化する。
【００３８】
本発明の解繊装置は、同様にしてサトウキビ、バナナ、イグサ等、他の多年草茎に対しても適用できる。この場合、各繊維強度に応じてインバータ調節される。また、長さ調節のためにもインバータ調節される。これら調節はインバータ調節のみであるので、極めて容易に対応できる。
【００３９】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形することができ、各種態様で実施することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は、特許請求の範囲に記載の通り、多年草茎を長さ３０〜５０ｍｍの調節された長さに解繊する多年草茎の解繊方法であって、
送り用回転ローラに挟み込んだ長尺茎を高速回転するドラム外周に対して一端側から順次送り込み、
順次送り込まれる茎を前記ドラムの外周に多数設けた先鋭ピンの先端で裂いて順次柔軟化し、
順次柔軟化した茎を前記ピンの先端軌道に乗せて、前記ドラム外周に沿って上方次いで後方へ突き出して送り、
その先端部分を前記ドラムの頂上付近を通過した位置辺りで前記ピンに対して接近離反する形でなびかせ、
自重及び気流によって前記なびかせ部分を前記ピンに対して間欠的に接触させ、その部分を前記先端軌道内に引き込み、その部分を一気に解繊することを特徴とする。
【００４１】
従って、柔軟化された茎をピン７先端軌道に乗せてドラムの頂上付近に送ることができ、次いで、その先端に突き出されたなびかせ部分ピン先端軌道内側に吸寄せ、なびかせ部分を３０〜５０ｍｍの長さで一気に綺麗に解繊することができる。
【００４２】
また、本発明の多年草茎解繊装置は、多年草茎を３０〜５０ｍｍの調節された長さに解繊する多年草茎の解繊装置であって、両端をフレームに支持され、水平軸の回りで回転するドラムと、前記ドラム外周において前記水平軸と平行に設けられたピン支持線と、前記ピン支持線に沿ってその先端尖鋭部分を前記水平軸に対して放射方向に向けて立設された多数のピンと、
前記ドラムを一方向に回転駆動するモータと、
前記ドラムの外方から挿入される多年草茎を前記ドラムの中心方向に向けて案内供給する茎供給部と、を備えたことを特徴とするので、簡易構成にて効率良く、綿等と混紡可能の良質の解繊材料を得ることができる。
【００４３】
前記モータの回転速度を調節するためのインバータを設け、かつ茎送り速度を適切とすることにより、各種多年草茎に容易に対応でき、かつ容易に解繊繊維の長さを調節することができる。
【００４４】
ピン支持線上に立設されるピンの配置を等間隔とし、かつ相隣合うピン支持線上に立設されるピン位置を千鳥配列とすれば、ピンの微密配列が可能で、かつ各ピン支持線は同一構造で良いので製作容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る多年草茎の解繊装置の平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１の左側面図である。
【符号の説明】
１  基台
２Ｒ、２Ｌ  側面フレーム
３  解繊ドラム
４  回転軸
５Ｒ、５Ｌ、１２Ｒ、１２Ｌ、１３Ｒ、１３Ｌ  ベアリング
６  ピン支持線
７  ピン
８  プーリ
９  ベルト
１０  茎
１１  茎供給装置
１１Ｓ  樋
１４Ｒ、１４Ｌ  ハンドル
１４Ｔ  テークアップユニット
１５、１６  スプロケット
１７  チェーン
１８Ｖ、１８Ｓ  アイドラ
１９  カバー
２０  材料
２１  出口
２２  フード
２３  なびかせ部分
２４  気流
ＦＳＭ  解繊装置
Ｍ１、Ｍ２  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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