(57)【要約】【課題】ケナフ、ジュート等の靭皮植物における靭皮を水溶液中に浸すことによって、靭皮中に存在して靭皮繊維を相互に接着するガムを分解する工程に要する時間を、従来技術より短縮する。【解決手段】靭皮を水溶液中に浸して靭皮中に存在して靭皮繊維を相互に接着するガムを分解する工程の前に、靭皮をプレスするプレス工程を設けて、靭皮の靭皮繊維とガムとを機械的に分離して、靭皮中に存在するガムと水溶液との接触面積を大きくし、ガムの分解を促進させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
靭皮植物における靭皮中に存在する靭皮繊維を分離する方法であって、靭皮植物を靭皮と芯材に分離する第一工程と、芯材と分離した靭皮をプレスする第二工程と、プレスした靭皮を水溶液中に浸して靭皮中に存在して靭皮繊維を相互に接着するガムを分解する第三工程とを有することを特徴とする靭皮繊維の分離方法。
【請求項２】
請求項１に記載の靭皮繊維の分離方法であって、前記第二工程は、ローラーとローラーとの間もしくはローラーと平型との間に靭皮を通すことによって行うローラープレス工程であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の靭皮繊維の分離方法であって、前記ローラーもしくは平型の表面には、ローラープレス工程において靭皮表面に傷を付けるべく凹凸が設けられていることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の靭皮繊維の分離方法であって、前記ローラープレス工程は、前記靭皮が搬送される方向に連続的に多段に設けた複数のローラーと、前記各ローラーとの間に前記靭皮を搬送することによって前記靭皮をローラープレスするべく、前記各ローラーに相対して位置する多段に設けた複数のローラーもしくは平型を備えるものであって、前記相対するローラーの各表面の相互距離もしくは各ローラーの表面と平板の表面との相互距離は、搬送方向入口側から出口側に向かって小さくなることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の靭皮繊維の分離方法であって、前記第三工程の後に、靭皮に対して７ＭＰａ以上の圧力で水溶液を吹き付けることによって靭皮の洗浄を行う第四工程を有することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の靭皮繊維の分離方法であって、前記第三工程では、ガムを分解する微生物を含む水溶液に靭皮を浸し、当該水溶液を靭皮部分で流動するように循環させるとともに曝気し、且つ靭皮から離れた位置で固形物を捕集することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の靭皮繊維の分離方法であって、前記第三工程では、多孔状部材によって形成された収容体に靭皮を収容して、この収容体をガムを分解する微生物を含む水溶液に、当該収容体の一部が水溶液の液面より上に露出するように浸漬して回転させることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の靭皮繊維の分離方法であって、前記第三工程より前に、靭皮を長手方向で切断することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケナフ、ジュート等のいわゆる靭皮植物の靭皮に存在する靭皮繊維を採取する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、靭皮植物に存在する靭皮繊維が車両等の内装品の基材等に利用されている。このような靭皮植物は、その茎が、靭皮と芯材で構成されるとともに、靭皮は外皮と内皮で構成されている。さらに、内皮は主に靭皮繊維とガムと呼ばれるペクチン等から構成され、このガムが靭皮繊維を相互に接着するとともに、外皮と内皮を接着する役割も果たしている。従来技術においては、このような靭皮植物の茎を、靭皮と芯材とに分離した状態で靭皮を水中に浸す。これにより、ガムを水中の微生物によって分解させ、靭皮繊維を相互に分離するとともに外皮を除去して靭皮繊維を採取している。しかし、この方法においては、水中の微生物がペクチン等のガムを分解するのに時間がかかり、生産性が悪いという問題があった。
【０００３】
そこで、最近、上記の問題点を解決すべく開発が進められている。例えば、以下に記す特許文献１においては、アルカリ性物質と過酸化水素又は過酸化水素発生材を含む温水溶液中で、靭皮中に存在するガムを化学的に処理することにより分解する方法により、繊維の採取に要する時間を短縮し、生産性を向上させている。
【特許文献１】特開２００３−２０１６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明においては、靭皮繊維相互の分離に要する時間をより一層短縮することを目的とする。すなわち、上記の技術のような水溶液の調整をしなくとも靭皮繊維相互の分離の為に要する水溶液に浸す時間を短縮でき、また上記のような水溶液に薬剤を混合する等の化学的処理を行う場合であっても、より短時間で靭皮繊維相互の分離を行うことができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成すべく請求項１に記載した本発明は、靭皮植物における靭皮中に存在する靭皮繊維を分離する方法であって、靭皮植物を靭皮と芯材に分離する第一工程と、芯材と分離した靭皮をプレスする第二工程と、プレスした靭皮を水溶液中に浸して靭皮中に存在して靭皮繊維を相互に接着するガムを分解する第三工程とを有することを特徴とする靭皮繊維の分離方法である。
請求項１に記載の靭皮繊維の分離方法によれば、芯材と分離した状態で靭皮繊維の靭皮をプレスすることにより、靭皮の内部に存在して靭皮繊維を相互に接着させるペクチン等のガムと靭皮繊維に圧力をかけて、機械的に靭皮繊維とガムとを部分的に分離することができる。これにより、靭皮繊維とガムの接着面積を小さくできるとともに、ガムが靭皮の表面に露出する面積を大きくすることができる。従って、第三工程での水溶液とガムとの接触面積を大きくすることができるため、従来に比べて短い時間でガムを分解することができる。その結果、第三工程を短縮化することができる。
【０００６】
なお、本発明における「靭皮植物」とは、葉や茎に靭皮繊維を有し、靭皮繊維が織物・紙・縄・編物などの工業用原料となる植物である。例えば、ケナフ、ジュート、ヘンプ、アサ、アマ、コウゾ、ミツマタなどが該当する。また、「靭皮繊維」とは、靭皮植物の葉や茎の靭皮中に存在する繊維であって、繊維長が比較的大きく強靭で抵抗力が強いものである。
また、本発明において第三工程で靭皮を浸す「水溶液」は、ガムを分解可能な要素を含む水溶液全般を意味する。すなわち、ガムを分解可能な微生物を含む水溶液およびアルカリ性物質と過酸化水素または過酸化水素発生剤等を含む化学薬品を含む水溶液を含む。ガムを分解可能な微生物は、例えば、ヘミセルロース分解菌やセルロース分解菌であり、河川、湖沼など天然の水場の水に含まれるものや培養したものである。
【０００７】
また、前記目的を達成すべく請求項２に記載した本発明は、請求項１に記載した靭皮繊維の分離方法において、前記第二工程は、ローラーとローラーの間もしくはローラーと平型の間に靭皮を通すことによって行うローラープレス工程であることを特徴とするものである。
請求項２に記載の靭皮繊維の分離方法によれば、少なくとも上下平型で靭皮をプレスする場合に比べて、連続的なプレスが行いやすいため、生産性が高い。
【０００８】
次に、前記目的を達成すべく請求項３に記載した本発明は、請求項２に記載した靭皮繊維の分離方法において、前記ローラーもしくは平型の表面には、ローラープレス工程において靭皮表面に傷を付けるべく凹凸が設けられていることを特徴とするものである。
請求項３に記載の靭皮繊維の分離方法によれば、ローラープレス工程で靭皮をプレスするとともに、ローラー又は平型の表面に設けられた凹凸によって靭皮の表面に傷をつけることが可能となる。これにより、靭皮の表面に露出するガムの表面積を高めることが可能となる。従って、第三工程において、ガムと水溶液との接触面積を高めることができるため、従来に比べて短い時間でガムを分解することができる。その結果、第三工程をより短縮化することが可能となる。
【０００９】
また、請求項４に記載した本発明は、請求項２又は３に記載した靭皮繊維の分離方法において、前記ローラープレス工程は、前記靭皮が搬送される方向に連続的に多段に設けた複数のローラーと、前記各ローラーとの間に前記靭皮を搬送することによって前記靭皮をローラープレスするべく、前記各ローラーに相対して位置する多段に設けた複数のローラーもしくは平型を備えるものであって、前記相対するローラーの各表面の相互距離もしくは各ローラーの表面と平板の表面との相互距離は、搬送方向入口側から出口側に向かって小さくなることを特徴とするものである。
請求項４に記載の靭皮繊維の分離方法によれば、ローラーの数だけ、靭皮に対して複数回、連続的にプレスすることが可能となる。従って、靭皮に対してより圧力をかけることが可能となるため、靭皮表面に露出するガムの表面積をより高めることが可能となる。また、ローラーどうしもしくはローラーと平型との間隔は、靭皮の搬送方向入口側が、出口側に比べて大きい設定としたため、少なくともその間隔を小さい状態で一定にした場合に比べて、プレス装置にかかる負担を低減することが可能となる。
【００１０】
さらに、請求項５に記載した本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載した靭皮繊維の分離方法において、前記第三工程の後に、靭皮に対して高圧で水溶液を吹き付けることによって靭皮の洗浄を行う第四工程を有することを特徴とするものである。
請求項５に記載の靭皮繊維の分離方法によれば、靭皮に対していわゆる高圧洗浄を行うことにより、その圧力で靭皮繊維表面に残る外皮及びガムを洗い流して除去することができる。
【００１１】
請求項６に記載した本発明は、請求項１〜５のいずれかに記載した靭皮繊維の分離方法であって、前記第三工程では、ガムを分解する微生物を含む水溶液に靭皮を浸し、当該水溶液を靭皮部分で流動するように循環させるとともに曝気し、且つ靭皮から離れた位置で固形物を捕集することを特徴とするものである。
請求項６に記載の靭皮繊維の分離方法によれば、水溶液を流動させることで、ガムを分解する微生物をガムにより均一且つ効率よく接触させることができる。また、水溶液を曝気して水溶液中の酸素濃度の低下を抑制し、水溶液中の固形物を靭皮繊維から離れた位置で捕集して水溶液の汚濁を抑制することにより、微生物をより高い活性状態に維持できる。したがって、靭皮繊維の分離に要する時間を短縮することができる。
ここで、本明細書において「固形物」とは、微生物によるガムの分解において生成する分解物や剥離した外皮、微生物の死がい（微生物のふん）など、靭皮繊維および生きている微生物を除く水中固形物全般を含むものとする。
【００１２】
請求項７に記載した本発明は、請求項１〜５のいずれかに記載した靭皮繊維の分離方法であって、前記第三工程では、多孔状部材によって形成された収容体に靭皮を収容して、この収容体をガムを分解する微生物を含む水溶液に、当該収容体の一部が水溶液の液面より上に露出するように浸漬して回転させることを特徴とするものである。
請求項７に記載の靭皮繊維の分離方法によれば、収容体の回転によって水溶液を流動させることにより、ガムを分解する微生物をガムにより均一に且つ効率よく接触させることができる。また、収容体の回転による遠心力によって、微生物によるガムの分解に伴って生ずる固形物を収容体の外に排出して靭皮繊維の周辺をより清浄に維持できる。また、水溶液の液面から露出した部分を有する状態での収容体の回転により曝気ができ、酸素濃度の低下を抑制することができる。したがって、微生物をより高い活性状態に維持して靭皮繊維の分離に要する時間を短縮することができる。
【００１３】
請求項８に記載した本発明は、請求項１〜７のいずれかに記載した靭皮繊維の分離方法であって、前記第三工程より前に、靭皮を長手方向で切断することを特徴とするものである。
請求項８に記載の靭皮繊維の分離方法によれば、靭皮の長さを短くすることにより、ガムの露出を増大させるとともに、水溶液に浸したときの靭皮の動きの自由度を向上させることができる。したがって、ガムと水溶液の成分との接触をより活発にしてガムの分解に要する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、靭皮繊維相互の分離に要する時間をより一層短縮する繊維分離方法を提供することにより、相互に分離された靭皮繊維を短時間で効率よく得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明における靭皮繊維の分離方法は、図１に示すフロー図に沿って行われるものであって、以下に詳述する皮剥き工程、プレス工程、レッティング工程、洗浄工程、乾燥工程を順次実施するものである。なお、本実施の形態においては、成長が早い靭皮植物として知られるケナフを材料として、ケナフの靭皮繊維を得る方法を記す。
【００１６】
〔皮剥き工程〕
最初に、皮剥き工程について説明する。本工程は、本発明における第一工程に相当するものである。皮剥き工程は、人手あるいは機械によって行うことができる。例えば、手作業による皮剥きの方法では、芯材と皮との間に道具を差し込み、皮、すなわち靭皮中の繊維の方向に沿って剥いていく。茎の長手方向、すなわち繊維の伸びている方向に沿って剥くと、靭皮繊維の損傷を抑制して、繊維の長さを維持することができる。具体的には、まず、直径２０ｍｍ、高さ４０００ｍｍ程度に成長したケナフを採取し、根、葉、先端部等をカットした後、靭皮を芯材から手作業で剥くことにより芯材と分離し、６０ｍｍ×３０００ｍｍ×１ｍｍ程度の靭皮を得る。皮剥き工程で得られる皮、すなわち靭皮は、繊維を多量に含む内皮と、内皮の外側を覆う外皮とを備えている。
【００１７】
〔プレス工程〕
次に、前記の皮剥き工程で得られた靭皮をプレス装置でプレスする。本工程が本発明における第二工程に相当するものである。プレスでは、靭皮を靭皮繊維に垂直な方向、例えば厚さ方向に押圧できる公知の加圧形態で行うことができる。例えば、突合せ面が平面で一対の型を用いて、下型上に靭皮を配置し、上型を所定の圧力で押し付けることによってプレスしても良い。あるいは、平型上に靭皮を載せてその上から所定の圧力でローラーを押し付けながら転がしても良い。靭皮繊維に垂直な方向での加圧により、ガムによって形成されている靭皮繊維相互の結合や靭皮繊維と外皮との結合を機械的に破壊することができる。また、水分や流動状態のガム等の接着成分を搾出することができる。プレスにより得られる靭皮では、外皮が剥がれたり剥がれやすくなったりしており、これにより、靭皮繊維が露出したり露出しやすい状態となっている。さらに、靭皮繊維どうしの結合なども破壊されて靭皮繊維どうしが分離または分離しやすい状態となっている。この結果、靭皮の表面積、特にガムの表面積が増大されており、また、表面に露出しやすい状態で存在する靭皮繊維および靭皮繊維を接着するガムの割合が増大されている。
【００１８】
以下に本実施の形態で使用するプレス装置について図２および図３をもとに詳述する。
図２は、本実施の形態で用いるプレス装置１０における各ローラーの断面図を記したものであって、プレス装置１０は、多段、本実施形態では５段の相対するローラーが連続して設けられており、水平方向に並ぶ５つの下型ローラー１Ｂ〜５Ｂと、各下型ローラー１Ｂ〜５Ｂに相対するように各ローラーの直上に位置する５つの上型ローラー１Ａ〜５Ａを備える。ここで、プレス装置への靭皮の投入は、図２中矢印Ａ方向から上下ローラー間に投入して行うこととなるため、以下ローラー１Ａ、１Ｂ側を入口側、ローラー１Ａ〜５Ａ側を出口側と記す。
【００１９】
上下の各ローラー１Ａ〜５Ａ、１Ｂ〜５Ｂは、全て同じ形状、サイズからなる。そのうちの一つである上型ローラー１Ａについて以下に述べる。
上型ローラー１Ａは、錆を防ぐためステンレスで形成されており、ローラー本体１ａは直径４０ｍｍ程度、長さは３００ｍｍ程度の円柱状で、ローラーの回転方向に対して垂直方向（幅方向）両端にローラー本体１ａ端部からそれぞれ１００ｍｍ程度に延出して、直径２０ｍｍ程度の支持部１ｂを形成している（図３（ａ）参照。）。さらに、ローラー本体１ａの表面には、底辺１ｍｍ程度の四角錐状の凹凸が規則的に形成されており、高さは０．１ｍｍ程度である（図３（ｂ）参照。）。
【００２０】
また、入口側に並ぶ上型ローラー１Ａと下型ローラー１Ｂは、その間隔（ローラーの各表面の相互距離）が０．８ｍｍ、その隣に並ぶ上型ローラー２Ａと下型ローラー２Ｂとの間隔が０．６ｍｍ、上型ローラー３Ａと下型ローラー３Ｂとの間隔が０．４ｍｍ、上型ローラー４Ａと下型ローラー４Ｂとの間隔が０．２ｍｍ、そして出口側に設置された上型ローラー５Ａと下型ローラー５Ｂとの間隔が０．０ｍｍとなって、入口側から出口側にかけて上下のローラーの間隔が徐々に小さくなっている。そして、隣合う各ローラーの間隔は、２０ｍｍ程度である。なお、ここで述べた各ローラーの間隔は、ローラー本体１ａの表面に四角錐状に設けられた凸部の頂点間の距離である。
【００２１】
以上のように構成される各下型ローラー１Ｂ〜５Ｂと、各上型ローラー１Ａ〜５Ａは、各ローラーの支持部１ｂをその両端で回転自在に固定されており、支持部がベルト等を介して図示しないモーターと連結されている。従って、プレス装置の作動時は、モーターを回転させることにより、各ローラーは支持部が移動することなく、その場で一定の回転速度で回転する構成となっている。
【００２２】
以上に記したプレス装置を用いて、以下に前記皮剥き工程で得られた靭皮をプレスする方法を記す。
靭皮は、その厚さ方向が各ローラーの幅方向に垂直な方向となる向きとした状態で、図２中の矢印Ａ方向から上下のローラー間に向けて投入する。この際、各ローラーはそれぞれ矢印Ｂ、Ｃ方向に１分間当たり１５〜２０回転の速度で回転させ、全てのローラーは、同一速度である。その結果、プレス装置に投入された靭皮は、各ローラーに狭持されることによってプレスされる。それと同時に、ローラーの回転力によって、靭皮は入口側から出口側へ搬送される。
【００２３】
従って、靭皮中に存在する靭皮繊維及びペクチン等のガムを、靭皮に対して厚さ方向からプレスすることができる。その結果、靭皮中に存在する靭皮繊維とガムを機械的に分離することができる。これにより、靭皮繊維とガムとの接触面積を小さくするとともに、ガムが靭皮表面に露出する面積を大きくすることができる。また、ローラー本体１ａの表面には前述した凹凸が形成されていることにより、靭皮表面に傷がつきやすく、外皮を良好に剥がすことができ、これにより一層、ガムが靭皮表面に露出する面積を大きくすることができる。
【００２４】
さらに、本工程においては、相対する上下のローラーの間隔を、入口側から出口側へ向けて徐々に小さくしている。これは、靭皮の厚さが大きい状態でいきなり間隔の小さいローラー間でプレスすることとすると、プレス装置にかかる負荷が大きいため、装置の故障を引き起こす可能性が高いことや靭皮中に存在する靭皮繊維が切断されるおそれが高いことなどの理由による。
【００２５】
また、前記の皮剥き工程後の靭皮には節と呼ばれる他の部分に比べて硬くて厚い部分（ケナフ採取時に除去した枝の付け根の部分）が存在している。そのため、従来技術では、前述した皮剥き工程後に、後述するレッティング工程へそのまま移行してもその節の部分におけるガムの分解が進行しにくいという問題点があった。しかし、本工程により、節の部分が潰れるため、節の部分であっても、レッティング工程におけるガムの分解時間を早めることができる。すなわち、節の部分でも、機械的な分離によってガムをより大きな面積で表面に露出させることができ、例えば、他の部分と同程度のレッティング工程または薬液浸漬工程によって、他の部分と同等の品質の繊維として使用可能な程度まで分離可能とすることができる。
【００２６】
〔レッティング工程〕
次に、本発明における第三工程の一実施形態に相当するレッティング工程について説明する。本工程は、前述したプレス工程後の靭皮を、自然界に存在する池等の水中に沈めて１０日間程度常温で放置することにより行う。このレッティング工程では、ガムと水溶液の接触する部分でガムを分解する微生物が繁殖し、微生物がガムを分解することとなる。従って、ガムと水溶液との接触面積が大きいことが望ましいが、本発明では、前述したプレス工程によって、靭皮表面に露出するガムの表面積を大きくしているため、ガムの分解時間を従来に比べて短縮することを可能としている。
【００２７】
〔洗浄工程〕
次に、レッティング工程後の靭皮（繊維）を洗浄する。この洗浄工程が、本発明における第四工程に相当する。
洗浄工程では、ケルヒャージャパン社製の装置Ｋ３７０プラスを用いて、靭皮両端部を固定した状態で、それ以外の部分に向けて靭皮（繊維）に対して７〜８ｋｇｆ／ｃｍ2の高圧で１５秒／ｍ2の時間水溶液を吹き付けることによって洗浄を行う。いわゆる高圧洗浄と呼ばれるこの方法は野菜の洗浄等に用いられる公知の技術であるが、この方法を本件に用いることによって、靭皮（繊維）の洗浄だけでなく、靭皮繊維表面に残存している外皮やガムを、その圧力で除去することができるという効果も有する。なお、洗浄工程における高圧とは７ＭＰａ以上の圧力である。また、洗浄工程で使用される水溶液は、特に限定されず、各種金属イオン等や、塩素系殺菌剤などを含む水とすることができ、例えば水道水を用いることができる。また、高圧噴射装置における噴射ノズルや取水ポンプがつまらない範囲で固形物を含有していてもよい。
【００２８】
〔乾燥工程〕
さらに、洗浄工程後の靭皮を３日間屋外で自然乾燥させる。これにより得られた靭皮中には、ガムがほとんど残っていないため、繊維相互間を接着する成分がほとんど無い状態となっている。従って、乾燥工程後の靭皮は、人為的な作業によって簡易に相互の繊維を分離することができる。
【００２９】
〔評価〕
以上の工程を経て採取した靭皮中の外皮の剥がれ（％）、靭皮繊維のばらけ（％）を評価した。その結果、外皮の剥がれは１００％、靭皮繊維のばらけは９５％であった。なお「外皮の剥がれ」及び「靭皮のばらけ」の評価基準は次の通りである。
外皮の剥がれ（％）：もともとガムによって靭皮繊維に全面的に接合していた外皮が、乾燥工程終了後の靭皮において断面積比（靭皮の切断端面における面積比）で何％の外皮が剥離しているかを目視観察により評価した。
靭皮繊維のばらけ（％）：もともと一体的に結束していた靭皮繊維のうち、処理終了後の靭皮繊維において何％の靭皮繊維が結束状態を解除されてばらけているかを目視観察により評価した。
【００３０】
なお、比較例として、靭皮のプレス工程を省くとともに、洗浄工程で高圧洗浄機を用いずに手洗いにより行う点以外は前述した実施の形態と同様の条件で行うことにより得た靭皮繊維の評価結果をＡ、靭皮のプレス工程を省く点以外は前述した実施の形態と同様の条件で行うことにより得た靭皮繊維の評価結果をＢ、靭皮の洗浄工程で高圧洗浄機を用いず、手洗いにより行う点以外は前述した実施の形態と同様の条件で行うことにより得た靭皮繊維の評価結果をＣとし、上記の実施の形態で得た靭皮繊維の評価結果をＤとして、その評価結果を図４に示す。図４（ａ）は、以上の条件を示した表であり、図４（ｂ）は、その結果をグラフとして示したものである。
【００３１】
図４（ｂ）のグラフは、前述したＡ〜Ｄの効果を示したものであるが、このグラフより、外皮の剥がれ、靭皮繊維のばらけの効果をみると、プレス工程を有しない場合の評価結果Ａ、Ｂに対してプレス工程を有する場合の評価結果Ｃ、Ｄは、効果が大きいことがわかる。一方、高圧洗浄機によって洗浄を行った場合の評価結果Ｂ、Ｄは、手洗いによって洗浄を行った場合の評価結果Ａ、Ｃに比べて効果が大きいことがわかる。そして、プレス工程を有し、高圧洗浄機によって洗浄を行った本実施の形態の評価結果であるＤは、最も優れた効果を有することが分かる。
ここで、Ａ〜Ｄにおけるレッティング工程は、いずれも、本実施形態であるＤにおいて、レッティング水槽に浸漬したものを少量取り出して洗浄し、表皮がはがれ、繊維がばらけ、乾燥した後も同様な繊維のばらけを保持できる状態となるまでの期間とした。この結果、Ａ〜Ｃでは、表皮のはがれ、繊維のばらけともに不十分であることから、Ｄにおいて、最も早くレッティングによる開繊が終了することがわかった。なお、このＤにおいて良好な開繊が完了するまでのレッティング期間は７日であったが、靭皮のプレス工程を省いたＢと同様のケナフの靭皮が良好な開繊状態となるまでレッティング期間は１０日であった。この結果、プレス工程により靭皮の解繊に要する時間を大幅に短縮できることがわかった。
【００３２】
また、高圧洗浄の効果について、プレス工程をせず手洗いにより洗浄した靭皮繊維Ａと、プレス工程をせず高圧洗浄をした靭皮繊維Ｂとにおいて、以下の式により歩留まりを算出したところ、Ａでは８５％、Ｂでは９５％であった。また、プレス工程をし、手洗いで洗浄した靭皮繊維Ｃでは、９５％であった。この結果から、ＡとＢとの比較により、高圧洗浄工程によって得られる靭皮繊維の歩留まりが向上することが明らかとなった。また、ＡとＣとを比較によりプレス工程によって得られる靭皮繊維の歩留まりが向上することが明らかとなった。
【００３３】
＜他の実施の形態＞
以上、本発明における実施の形態を記したが、本発明はこれに限定されることなく、請求項に記載する範囲を逸脱しない限り、あらゆる実施の形態が考えられる。以下に本発明における他の実施の形態を例示する。
まず、本発明における皮剥き工程は、手作業で行っているが、機械により行うことも考えられる。例えば、特願２００３−３６９４０３号に記されている装置を用いることが考えられる。この装置は、靭皮と芯材を分離する前の靭皮植物を２つのローラー間に投入して、芯材を粉砕することによってある程度靭皮と芯材を分離し、その後のベルトコンベヤの搬送時における振動によって、靭皮に付着している芯材の破片を靭皮から除去するものである。
次に、本発明におけるプレス工程では、複数のローラーによって靭皮をプレスすることにより、生産性の高いものとしている。しかし、プレスの方法はこれに限らず、平型間で靭皮を狭持させることや、上下のローラーの一方のみを平型としてプレスすることも考えられる。
また、本発明におけるレッティング工程では、自然界に存在する池等において常温で放置することにより行っている。しかし、人工的に設けた浴槽に、適当な薬剤を投与したり、化学的にガムを分解したりすることにより、レッティング工程の時間をより短縮することも考えられる。また、レッティング工程に代えて、アルカリ性物質と過酸化水素あるいは過酸化水素発生剤とを添加した混合水溶液など、いわゆる薬液の槽に靭皮を浸して第三工程としても良い。
【００３４】
以下に、第三工程としてのレッティング工程を行い得る解繊装置およびこの解繊装置による靭皮繊維の解繊方法について説明する。
図５、６に解繊装置１１を示す。解繊装置１１は、図５に示すように、処理槽１２と循環部１４とを有する。処理槽１２は、靭皮が投入される大きな内部空間を備える槽であり、循環部１４は、処理槽１２の両端、すなわち互いに対向する面に両端が連結されて形成されている流通路である。解繊装置１１では、処理槽１２と循環部１４とで１つの循環流路が形成されている。この循環流路には、流動手段２０と、曝気手段１３と、捕集手段２４とを備える。
【００３５】
流動手段２０は、靭皮が浸漬された部分の水溶液を流動させる公知の構成である。流動手段２０は、循環部１４に設けられても良いが、本実施形態のように処理槽１２に設けられると、より確実に靭皮部分の水溶液を流動させることができ、好ましい。本実施形態の流動手段２０は、図示しないポンプ等の水圧付与手段と、図５，６に示す複数の噴射ノズル２１とを備えている。流動手段２０は、水圧付与手段によって水溶液に所定の圧をかけて噴射ノズル２１から処理槽１２に噴射して、水溶液を流動させる。複数の噴射ノズル２１は、循環流路の循環方向に向かって水溶液を噴射するように設けられており、図５に矢印で示すように処理槽１２と循環部１４とで形成される循環流路内を水溶液が時計回りで循環する。
なお、流動手段２０は、図６に示すように、処理槽１２の底部に向かう、あるいは底部に沿う流動を形成することが好ましい。これにより、処理槽１２に沈殿が生じることを防いで、水溶液、特に靭皮部分の水溶液をより清浄に保つことができる。
【００３６】
曝気手段２３は、処理槽１２内の解繊液中に酸素を供給する公知の構成である。例えば、噴水ポンプや、水車、エアストーンや、散気管を備える種々のエアレータである。曝気手段２３は、循環流路のどこに設けられても良いが、エアによって靭皮と水溶液との接触率を低下させることを回避するため、靭皮が浸漬されない部分、本実施形態では循環部４に設けることが好ましい。解繊装置１１では、図５に示すように、流動手段２０の手前、すなわち、処理槽１２の上流側に設けられており、靭皮に接触する直前の水溶液を曝気して酸素濃度を増大させる。
【００３７】
捕集手段２４は、水溶液から固形物を捕集する公知の構成であり、典型的にはろ過部を有する。本実施形態の捕集手段２４は、図５に示すように循環部１４の中間部に流路全体を遮断するように設けられている。捕集手段２４は、特に図示しないが、例えば、重力を利用してろ過するように、フィルタを水平に設置し、フィルタの下流側において水面から所定深さまでを仕切り板等で遮断する構成とすることができる。これにより、循環部１４を通る水溶液は、フィルタを通って仕切り板の下方へ流れ込むため、確実に水溶液中の固形物を捕集することができる。
【００３８】
ここで、解繊装置１１の循環流路に貯留される水溶液は、典型的には、繊維間または繊維と外皮との間に存在する物質を分解する微生物を含む水系液体である。水溶液に含有させる微生物の種類は特に限定されないが、キシランなどのヘミセルロースを分解するヘミセルロース分解菌や、セルロースを分解するセルロース分解菌の少なくとも一種以上である。好ましくは、ヘミセルロース分解菌が含まれる。セルロース分解菌やヘミセルロース分解菌は、例えば、川底や森など微生物が豊富に含まれる土壌を採取して、所定の選択条件の元で土壌中の微生物を培養することで得られる。水溶液中の微生物の濃度は、特に限定されず、解繊の間又は解繊を繰り返す間に変動すると考えられるが、例えば、１〜２０容量％となるように調製することが好ましい。また、水溶液は、例えばｐＨ６．５〜７．０、温度３０〜３５℃であると、微生物の活性を良好に維持できる。
【００３９】
この解繊装置１１を用いて靭皮繊維を分離する方法について説明する。
この装置１１では、靭皮を処理槽１２に投入する前に、例えば、図６に示すように所定の量ずつ束ねておくと、解繊によって得られる繊維の絡まりを抑制でき、好ましい。靭皮を、図６に示すように、処理槽２に投入して水溶液に浸漬させる。図示しないが、適宜、金網等を被せて靭皮の浮き上がりを抑制することにより、浸漬状態を安定させることができる。
次に、曝気手段２３によって酸素を供給しながら、流動手段２０によって水溶液を流動させることによって水溶液を循環させた状態を所定期間持続させる。流動手段２０による水溶液の流動速度は、特に限定されないが、あまり激しいと解繊効率が低下するおそれがあるため、緩やか、例えば水面が波立つ程度が好ましい。これにより、ガムによって接着されていた繊維どうし、あるいは繊維と外皮とが分離する。流動状態での浸漬期間は特に限定されず、一般的には、軽く擦ることで繊維どうしがばらばらになるまで行う。その後、靭皮を取り出し、上述と同様の洗浄工程等によって靭皮を水洗することで、解繊された靭皮繊維を得ることができる。
【００４０】
この解繊装置１１によるレッティング工程では、水溶液中の微生物は、流動しているため、靭皮に次々に接触して、ガムを分解する。また、分解により生ずる固形物は、水溶液の流動により、靭皮から遊離し、新たに露出するガムに速やかに微生物が接触する。遊離した固形物は、図５に示す捕集手段２４によって捕集し、循環する水溶液中から除去する。
また、この解繊装置１１では、曝気手段２３によって水溶液中に酸素を混合するため、水溶液は、ガムを分解する微生物の活性を高い状態を維持できる状態を保つ。これにより、靭皮における靭皮繊維の分離を良好に促進することができる。また、曝気により、嫌気性菌の発生が抑制され、悪臭の発生を良好に抑制できる。
この解繊装置１１では、さらに、解繊に要する水の量も低減することができる。捕集手段２４により固形物を捕集するため、水質をより長期にわたって維持でき、曝気手段２３による曝気によって悪臭の発生を防ぐとともに酸素濃度を維持できる。これにより、同じ水溶液をより長い時間使用することができる。これに伴い、水溶液の汚濁が少ないため、廃棄時に環境にかける負荷が小さい。
【００４１】
次に、本発明に係る第２の実施形態である解繊装置３１について図７〜１０を参照して説明する。
解繊装置３１は、処理槽３２と、収容体３５とを備えている。また、解繊装置３１は、収容体３５を処理槽３２に出し入れするための出入手段４４と、処理槽３２内で収容体３５を回転させるための回転駆動手段５０とを備えている。
処理槽３２は、本実施形態では、直方体状の解繊液を貯留できる空間を備え、上方が開放されている水槽である。
【００４２】
収容体３５は、内部に靭皮を収容する空間を備える多孔部状材で形成された容器である。収容体３５は、処理槽３２の内部に投入でき、処理槽３２内で回転させられる種々の形状、大きさに形成することができる。本実施形態では、図８に示すように、有底円筒状の本体３６と、本体３６の開口を密閉可能な蓋３７とを備えている。本体３６は、筒状部分の両端に円環状のフランジ３９を備えている。フランジ３９には、後述する出入手段４４に接続されるための貫通孔３９ａが設けられている。また、本体３６の開口の内周に沿って内側フランジ４１が設けられており、内側フランジ４１に複数の連結孔４１ａが設けられている。蓋３７は、外周が内側フランジ４１に対応する径に形成されており、内側フランジ４１の連結孔４１ａに対応する位置に連結孔３７ａが設けられている。蓋３７は、本体３６と蓋３７の、連結孔３７ａ，４１ａにビスが挿入されて本体３６に固定される。
なお、収容体３５を構成する多孔状部材は、例えば、パンチングメタルのように貫通孔が複数形成された板材や、金網などの網状材で形成することができる。また、多孔状部材は、編物、織物など通水性を備える布材など柔軟な素材であってもよい。
【００４３】
靭皮は、多孔状部材によって複数に仕切った状態で収容体３５に収容されると、収容体３５の回転による繊維の絡まりが低減されるため、好ましい。仕切りは、収容体３５の内部に固定して設けても良いが、本実施形態では、図９に示すように通水自在なネットで形成された袋６０によって形成されている。袋６０のように収容体３５とは別体であると、袋６０ごと収容体３５の内部を移動して遠心力や重力などの負荷を靭皮に良好に伝達でき、好ましい。袋６０は、開口に開閉自在なスライドファスナ６１が設けられており、靭皮を出し入れできるようになっている。
【００４４】
出入手段４４は、収容体３５を処理槽３２に出入させられる公知の種々の構成とすることができる。本実施形態では、図７に示すように、処理槽３２の上方に設けられた定滑車４５と、チェーン４７と、図示しないチェーン駆動機とを備えている。チェーン４７は、一端がチェーン駆動機に連結されており、定滑車４５を通るように設置されている。チェーン４７の他端は二股に形成されて各先端に図示しないフックが設けられている。このフックは、収容体３５のフランジ３９に形成されている貫通穴３９ａに係止可能である。なお、チェーン駆動機は、チェーンを巻き取りまたは巻き戻する公知の構成である。
【００４５】
回転駆動手段５０は、収容体３５を処理槽３２内で回転させることができる公知の構成とすることができる。例えば、収容体３５に中心軸を設け、この中心軸と噛み合わせるギアを有する構成とすることができる。本実施形態では、図７に示すように、２つのスプロケット５１と、このスプロケット５１を回転させるモータ５５とを備えている。スプロケット５１は、それぞれ、処理槽３２の下部に互いに平行に延びる軸５１ａと、その両端に設けられたフランジ受けを備えるローラ５２，５３とを備えている。２つのスプロケット５１は、それぞれローラ５２，５３が収容体３５のフランジ３９に係合可能とされている。モータ５５は、処理槽３２の上面に取り付けられており、モータ５５の駆動によって回転する駆動ローラ５６を備えている。駆動ローラ５６と各スプロケット５１の一方のローラ５２とは、無端縁のチェーンベルト５８によって連結されている。
【００４６】
この解繊装置３１を用いる場合、靭皮を予め短くなるように切断しておくことが好ましい。靭皮を短くしておくことにより、靭皮の水溶液中での自由度が高くなり、ガムの分解に要する時間を短縮することができる。靭皮の長さは特に限定されず、得られる靭皮繊維において必要とされる長さ以上の長さを有する範囲で短く切断することが好ましい。
【００４７】
解繊装置３１を用いるには、まず、靭皮を図９に示す袋６０に封入した後、収容体３５に適当量、例えば、充填率が９０％以下となるように収容して、蓋３７を閉じて密閉する。その後、収容体３５をフランジ３９で出入手段４４のチェーン４７に接続して、出入手段４４で吊り上げてから、処理槽３２内に下ろす。このとき、フランジ３９と回転駆動手段５０のローラ５２，５３とが係合するように設置する。その後、出入手段４４のチェーン４７を収容体３５のフランジ３９から外す。
なお、処理槽３２の水溶液の量は、少なくとも収容体３５の半分が浸漬する深さであり、全体が浸漬されても良いが、好ましくは、高さ方向に８割浸漬する深さとされる。なお、収容体の容積に対する水の量は、６〜９割の範囲がよい。
【００４８】
次に、回転駆動手段５０を作動させて収容体３５を処理槽３２内で回転させる。収容体３５が回転するようすを図１０に示す。解繊処理における回転量は、特に限定されないが、速すぎると、遠心力によって収容体３５内部の液量が低下し、草木質材料と解繊液との接触が悪化するおそれがある。また、機構は明らかではないが、川の急流では解繊効率が低下する、という結果もある。したがって、緩やかな回転が好ましく、例えば、１２ｒｐｍ/ｍｉｎが好ましい。
【００４９】
レッティング工程が終わったら、回転駆動手段５０を止めて、収容体３５を出入手段４４を用いて処理槽３２から引き上げる。靭皮を収容体３５から取り出して、あるいは、さらに袋６０から取り出して、適宜、上述した高圧洗浄等により洗浄処理や乾燥処理をすることにより、解繊された靭皮繊維を得ることができる。あるいは、引き上げた収容体３５をそのまま、洗浄槽などに投入して、洗浄した後、収容体３５および袋６０から靭皮を取り出し、乾燥処理等することで、解繊された靭皮繊維を得ることができる。
【００５０】
この解繊装置３１では、靭皮を収容した収容体３５を処理槽３２内で回転させることで、靭皮部分の水溶液を流動させるとともに、固形物を収容体３５の外へ排出することができる。すなわち、収容体３５の回転により、また、袋６０すなわち靭皮の移動によって水溶液に対流等の流れが生じる。水溶液の流動により、靭皮により多くの微生物が接触しやすく、また、固形物が靭皮から離れやすい。特に、遠心力によって固形物は収容体３５の外に排出されるため、靭皮から容易に分離することができる。
また、図１０に示すように、水溶液の深さが、収容体３５の上部が露出する程度にすると、収容体３５の回転において水溶液と空気とが混じり、実質的に曝気することができる。したがって、特に曝気手段を設けることなく、水溶液中の酸素濃度の低下を抑制することができる。
また、収容体３５の回転によって靭皮自体を動かすことができ、物理的な衝撃によって解繊を促進させることもできる。したがって、より単純な構成で、解繊液を曝気しながら、草木質材料の浸漬部分に流動を付与して、効率よく解繊することができる。
【００５１】
なお、収容体３５の遠心力によって、収容体３５の内部から排出された固形物は、主に処理槽３２の底に沈殿する。このため、実質的な捕集手段を設けることなく、固形物を所定箇所に捕集することができる。沈殿した固形物は、解繊終了後、あるいは、適当な時期に、処理槽３２の底から抜き取りなどによって除去することができる。なお、水溶液より比重が小さい固形物は液面の処理槽３２の壁面付近に自然と集まるため、同様に、適当な時期に掬い取るなどして除去できる。これにより、悪臭の発生や微生物の活性の低下を抑制して、より短い時間での靭皮繊維の相互の分離をすることができる。
【００５２】
このように、解繊装置３１においても、上記解繊装置１１と同様、より少ない水の量でのより多くの靭皮繊維の解繊が可能である。また、廃棄における環境にかかる負荷も低減されている。さらに、解繊装置３１では、靭皮の遠心力を伴う移動により、特に外皮やガム分解物等の分離が促進されており、靭皮の洗浄で必要とする水も低減できる。
【００５３】
本発明にかかる解繊装置は上記実施形態に限定されず、種々の構成とすることができる。例えば、循環流路を備える形態では、処理槽を複数設けても良い。また、収容体３５を用いる構成において、別途、曝気手段を設けても良く、この場合、収容体３５は、解繊液に完全に浸漬していても良い。また、収容体３５は、水平な回転軸を備えるタイプが遠心力による分解物等の除去の点で好ましいが、これに限定されず、鉛直方向に延びる回転軸や、斜めの回転軸を備える構成であっても良い。また、収容体３５は、自身の中心に回転軸を備える形態に限定されず、収容体３５の外に回転軸を有する構成であっても良い。
【実施例】
【００５４】
ケナフを芯材と靭皮とに分離し、靭皮を、それぞれ相対するローラーの間隔を１．５ｍｍ、１．２ｍｍ、０．８ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２ｍｍに設定した５段のローラープレスに、クリアランスが大きい方から小さい方へ向かって搬送しながらプレスした。その後、図５，６に示す水槽の処理槽１２に直接靭皮を投入し、手で擦ると外皮が簡単に剥がれ、繊維がばらけて乾燥してもそのままであることを確認してレッティングを終了し、手洗いで洗浄後、３日間自然乾燥させた。得られた靭皮繊維を試料Ｇとした。
また、上述と同様にしてプレスした後の靭皮を、ネットで形成された袋に入れて袋を閉じ、図７，８に示すドラム型の収容体に入れた。この収容体を、微生物を含む水温３６℃の水溶液中に投入して１２ｒｐｍで回転させた。なお、このときの靭皮：水の重量比は１：２５とした。上記と同様に解繊を確認してレッティングを終了し、靭皮を取り出して高圧洗浄機（Ｋ３７０プラス、ケルヒャージャパン社製）により７．５ＭＰａの水圧で水を吹きつけて洗浄し、３日間自然乾燥させた。得られた靭皮繊維を試料Ｉとした。
また、プレス後、靭皮を約１０ｃｍの長さにカットしてから袋に入れた他は同様に処理して得られた靭皮繊維を試料Ｊとした。
【００５５】
比較例として、芯材から分離した靭皮をプレスせずに試料Ｇと同様のレッティング、手洗い後、３日間自然乾燥させて得られた靭皮繊維を試料Ｆとした。
また、芯材から分離した靭皮をプレスせずに試料Ｉと同様の収容体に入れて同様のレッティングをし、手洗い後、３日間自然乾燥させて得られた靭皮繊維を試料Ｈとした。
【００５６】
図１１に、各試料Ｆ〜Ｊにおいて必要とされたレッティング期間（日数）と、繊維強度（Ｎ）を示す。なお、繊維強度は、試料の繊維をそれぞれ７０ｍｍの長さに切断し、０．１ｇずつ量り取って束ね、両端から１０ｍｍの部分を糸で結束してから接着したものをサンプルとし、１０ｋＮのロードセルをセットしたオートグラフにより引っ張って荷重を増大させていき、切断される直前を最大荷重として読み取った。
【００５７】
図５に示すとおり、プレスの有無の他は同じ条件で作成した試料ＧとＦ、試料ＨとＩとを比較すると解繊期間が２〜３日ほど短縮できた。また、プレスをしても繊維強度はほとんど低下しないことが明らかとなった。
また、回転する収容体を有する解繊装置を用いたレッティングをした試料Ｉとしなかった試料Ｇとを比較すると、解繊期間が半分以下に短縮できることがわかった。なお、試料Ｉでは解繊期間が３日であるのに対し、プレスをせずに回転する収容体によるレッティングをした試料Ｈでは解繊期間が５日であることから、この大幅な短縮は、プレスと回転する収容体にレッティングの組み合わせによって達成されることが明らかとなった。さらに、このレッティングの前に靭皮を切断した試料Ｊと切断しなかった試料Ｉとでは、解繊期間が１．５日短縮され、切断しない場合に比して約半分の解繊期間で解繊できることが明らかとなった。なお、各試料Ｆ〜Ｊの繊維強度は、いずれも２００Ｎ前後であり、収容体の回転を利用したレッティング、レッティング前の靭皮の切断、および高圧洗浄のいずれも繊維を弱体化するおそれが無いことがあきらかとなった。
【００５８】
また、プレス以外の工程が同じである試料ＦとＧ、及び回転する収容体でのレッティングの後、高圧洗浄して作成した試料ＩとＪについて歩留まりを調べた。
（歩留まりの向上を示すためには、この試験についても記載した方が良いと思います。試料作成方法と試験方法を教えてください。無理な場合は、その旨をご連絡ください。ただし、高圧洗浄は、プレスなしの状態で、ということでした必要ないかと思います。）
この結果、プレスをしないで分離した靭皮繊維の歩留まりは８０．３％だったのに対し、プレスをして分離した靭皮繊維の歩留まりは９５．６％であった。このことから、プレスにより、歩留まりの良い、すなわち品質の良い靭皮繊維を短時間で得られることが明らかとなった。さらに、手洗いで洗浄した靭皮繊維の歩留まりは８５．４％であったのに対し、高圧洗浄した靭皮繊維の歩留まりは９４．８％であり、高圧洗浄により、広範な用途で使用できる靭皮繊維とすることができることがあきらかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明における工程のフロー図である。
【図２】プレス装置におけるローラーの断面図である。
【図３】（ａ）はプレス装置におけるローラーの斜視図であり、（ｂ）はプレス装置におけるローラー本体の表面の拡大図である。
【図４】（ａ）は本発明における実施の形態と比較例の条件を示した表であり、（ｂ）は本発明における実施の形態と比較例の結果を示したグラフである。
【図５】本発明におけるレッティング工程を実施可能な解繊装置の一実施形態を示す平面図である。
【図６】図５の装置を用いて靭皮繊維を解繊する様子を示す模式図である。
【図７】本発明におけるレッティング工程を実施可能な解繊装置の別の実施形態を示す斜視図である。
【図８】図７の装置の収容体を示す斜視図である。
【図９】靭皮繊維を通水性袋に収容する状態を示す斜視図である。
【図１０】図７の装置を用いて靭皮繊維を解繊する様子を示す模式図である。
【図１１】種々の処理方法によって解繊された靭皮繊維を得るための解繊期間と得られた靭皮繊維の繊維強度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１Ａ〜５Ａ  上型ローラー
１Ｂ〜５Ｂ  下型ローラー
１０        プレス装置
１１，３１  解繊装置
１２，３２  処理槽
１４  循環部
２０  流動手段
２１  噴射ノズル
２３  曝気手段
２４  捕集手段
３５  収容体
３６  本体
３７  蓋
３９  フランジ
３９ａ  貫通孔
４１  内側フランジ
４１ａ，３７ａ  連結孔
４４  出入手段
４５  定滑車
４７  チェーン
５０  回転駆動手段
５１  スプロケット
５１ａ  軸
５２，５３  ローラ
５５  モータ
５６  駆動ローラ
５８  チェーンベルト
６０  袋
６１  スライドファスナ
【図１】
2005220505.tif 000003
【図２】
2005220505.tif 000004
【図３】
2005220505.tif 000005
【図４】
2005220505.tif 000006
【図５】
2005220505.tif 000007
【図６】
2005220505.tif 000008
【図７】
2005220505.tif 000009
【図８】
2005220505.tif 000010
【図９】
2005220505.tif 000011
【図１０】
2005220505.tif 000012
【図１１】
2005220505.tif 000013