ПРИСПОСОБЛЕНИЕ И СПОСОБ ОБОСОБЛЕНИЯ ЛУБЯНОГО СЛОЯ И ДЕРЕВЯНИСТОГО ТЕЛА ИЗ СТЕБЛЯ ЛУБЯНОЙ КУЛЬТУРЫ
DEVICE AND METHOD OF ISOLATION THE BAST LAYER AND WOODEN BODY FROM THE BAST CROP STEM

Изобретение относится к способу обособления лубяного слоя и деревянистого тела из одного или нескольких стеблей лубяной культуры, причем стебель лубяной культуры в его внутренней части образован из по существу цилиндрического деревянистого тела, а деревянистое тело в радиальном направлении охвачено содержащим лубяные волокна лубяным слоем и посредством образовательной ткани (меристемы) соединено с лубяным слоем. Кроме того, изобретение относится к сопутствующему приспособлению, продукту лубяного слоя, продукту лубяного волокна и продукту лубяной культуры.
Область техники
Из уровня техники известны различные способы предварительной обработки культур с лубяными волокнами. Получаемые из лубяных культур, таких как, например лен, конопля, кенаф, масличный лен или джут, лубяные волокна являются сырыми материалами для самых разных приложений. Из таких лубяных культур можно производить текстильные сырые материалы, производственные материалы и промежуточные продукты. Среди промышленных сырых материалов различают сырые материалы на волокнистой основе и сырые материалы на костряной основе. При этом приложение или использование сырого материала задается свойствами, которые характерны либо для волокон, либо, соответственно, для костры. Костра происходит из деревянистой сердцевины стеблей лубяных культур и образуется в большинстве случаев при измельчении сердцевины стебля. Затем костру и волокна отделяют посредством различных известных способов.
Технологическая последовательность обработки лубяных культур начинается с отделения их с места произрастания и продолжается посредством последующих шагов полевых работ вплоть до пакетирования или упаковки пожинаемых лубяных культур. На этой первой фазе производимое вручную выполнение необходимых операций было и остается приемлемой альтернативой.
После транспортировки и, в соответствующих случаях, одного или нескольких промежуточных складирований, в большинстве случаев производят стационарную предварительную обработку, которую выполняют при использовании механических и гидротепловых процессов. Эти способы в последующем рассматриваются более подробно.
Дальнейшая стационарная предварительная обработка может быть произведена посредством химических, бактериальных или ферментных технологических операций. При этом волокно далее кондиционируют для последующего использования и отделяют от остальных составных частей волокнистого лубяного слоя. Затем может производиться стационарная окончательная обработка, которая может включать в себя мойку, промывку и высушивание отделенных лубяных волокон.
До сих пор лубяные волокна применялись, например, для изготовления нитей, которое относятся, главным образом, к продуктам одежды. Лубяные волокна применяются также для волокнистых композитных материалов, причем ими могут быть заменены обыкновенные искусственные волокна. Значимые способы обработки для изготовления прессованных деталей основываются на волокнистых нетканых материалах. Тем самым лубяные волокна все более используются и в других промышленных областях применения, таких как, например, в транспортном машиностроении и в промышленности стройматериалов.
Прежний способ расщепления культур с лубяными волокнами является проблематичным, поскольку причиняется ущерб качеству получающихся волокон и костры.
Применяемые способы тем самым значительно ограничивают область применения волокон и костры в требовательных приложениях. Таким образом, известны различные способы получения волокон в зависимости от их длины или от их степени высушивания.
Например, DE 19918166 А1 относится к приспособлению для получения коротких волокон, которые получают из высушенных, предварительно измельченных растений с лубяными волокнами. DE 19518188 А1 также ограничен получением коротких волокон. Такие короткие волокна, например, не подходят для эффективного изготовления тонких нитей. Вместо этого, для них являются возможными области применения для таких продуктов, таких как, например, нетканые материалы, формованные детали и тому подобное. Кроме того, уже известные механические способы предварительной обработки культур с лубяными волокнами ограничены вследствие того, что необходимо производить высушивание материала, или альтернативно, материал перед обработкой должен быть кондиционирован другим способом.
Использование произведенных из лубяных волокон продуктов лубяного волокна, кроме того, ограничивается применяемой разновидностью механической предварительной обработки. Прежде всего, широко распространенные способы ударного расщепления приводят к стойкому повреждению лубяных волокон, которые зачастую получают сопряженные с укорачиванием, перпендикулярные ориентации волокон повреждения под давлением. Это происходит большей частью посредством кромок или элементов резания роликов или валков, что приводит к повреждениям содержащихся в фибриллах лубяного волокна растительных клеток. При этом безвозвратно пропадают многие ценные свойства, такие как, например, высокая стойкость к растяжению. Такие ударные способы известны из DE 19626557 А1, ЕР 1155172 В1 и WO 2012/006118 A2. Для этих способов ударного расщепления, как правило, является типичным, что стебли культур с лубяными волокнами подводятся в машину, а затем одновременно выполняются такие процессы, как измельчение, расщепление на волокна и отделение волокон от неволокнистых составных частей.
Применение именно вышеупомянутых ударных способов приводит к относительно высокому содержанию деревянистых составных частей. В ходе последующих технологических операций полное устранение костры из продуктового потока является практически невозможным. Различные способы из уровня техники были посвящены этой проблематике, причем, прежде всего, необходимо отметить DE 10162361 А1, который сообщает о достижимой концентрации пыли и костры в лучшем случае 3%. Также невыгодным в ударных способах является то обстоятельство, что жирные остатки, а также инородные тела могут попадать в продуктовый поток. Эта проблематика также предметно обсуждается в вышеупомянутых публикациях, таким образом, также в DE 10007509 А1.
Из статьи Густава Шефера (Gustav Schaefer) «Лен и конопля» («Flachs und Hanf») Ciba- Rundschau. - Basel, 1944, стр. 2262-2294 известно так называемое отделение льняного лубяного волокна, которое описано как трудоемкое, производимое вручную лущение конопляных стеблей.
Сущность изобретения
В основе изобретения лежит цель получения высококачественных растительных волокон, которые могут быть использованы во многих областях применения, причем вышеупомянутые недостатки устраняются или уменьшаются, по меньшей мере, в их большей части.
Эта цель достигнута способом обособления лубяного слоя и деревянистого тела из стебля лубяной культуры с признаками п. 1 формулы изобретения. Кроме того, цель достигнута посредством приспособления с признаками п. 14 формулы изобретения. В равной мере, цель изобретения достигнута продуктом лубяного слоя с признаками п. 21 формулы изобретения, продуктом лубяного волокна с признаками п. 28 формулы изобретения и продуктом лубяной культуры с признаками п. 32 формулы изобретения.
В основе изобретения лежит осознание того обстоятельства, что применяемые до сих пор ударные способы вредят растительному сырому материалу в такой мере, что зачастую более не может быть обеспечено необходимое качество волокна.
Кроме того, в основе изобретения лежит осознание того обстоятельства, что для поддержания процесса обособления является выгодным применение слоя прироста (камбия), который связывает волокнистый лубяной слой с деревянистым телом (сердцевиной).
Соответствующий изобретению способ обособления лубяного слоя и деревянистого тела из стебля лубяной культуры также является применимым для большого числа стеблей лубяной культуры. В рамках этого способа один, или же несколько стеблей лубяной культуры внутри образованы из по существу цилиндрического деревянистого тела. Это деревянистое тело, называемое также ксилемой, может в соответствующих случаях окружать полость, которая также называют сердцевинной паренхимной тканью. Деревянистое тело в радиальном направлении окружено образовательной тканью, причем камбий образует соответствующую изобретению образовательную ткань и связывает деревянистое тело с лубяным слоем. Иными словами, камбий отделяет лубяной слой от деревянистого тела. Лубяной слой имеет различные составные части, такие как, например, лубяные волокна, которые в лубяном слое объединены в пучки. При определенных условиях, стебель лубяной культуры имеет также внешний покров (эпидермис), который, в свою очередь, расположен вокруг пучков волокон, и, соответственно, вокруг лубяного слоя. Внешний покров, как правило, имеет функцию защиты лубяной культуры снаружи. Камбий представляет собой растущую часть растения, которая одеревеневает в радиальном направлении вовнутрь, а в радиальном наружном направлении образует пучки волокон и, соответственно, лубяные волокна в лубяном слое.
Согласно изобретению лубяной слой посредством тягового усилия отделяют вдоль простирающихся в лубяном слое лубяных волокон от деревянистого тела или, по меньшей мере, от составной части деревянистого тела в области образовательной ткани, причем между лубяным слоем и деревянистым телом или между лубяным слоем и деревянистым обломком деревянистого тела вводят отделительное средство. Имеет решающее значение, что тяговое усилие проходит вдоль простирающихся в лубяном слое лубяных волокон. Это является выгодным, поскольку лубяные волокна являются особо прочными как раз в этом направлении, и могут выдерживать высокие нагрузки или передавать дальше силы без получения ими при этом повреждений. Посредством выбора направления тягового усилия задают силовое разделение, которое, с одной стороны, способно к перемещению деревянистого тела, а с другой стороны, к отделению лубяного слоя с лубяными волокнами от деревянистого тела. При этом образовательную ткань, как самый слабый слой, нагружают в такой мере, что она раскалывается или разделяется на части, причем как к деревянистому телу, так и к лубяному слою могут прилипать остатки образовательной ткани. В таком случае, направление тягового усилия может быть выбрано таким образом, что предпочтительное разложение сил задают посредством выбора угла, что, предпочтительным образом, заменяет одно или несколько средств транспортировки. Важным также является то обстоятельство, что в рамках этого способа не возникает никаких прижимных или ударных усилий, направленных перпендикулярно лубяным волокнам и способных повреждать клетки лубяного волокна. За счет этого выгодным образом безударно получают содержащий высококачественные волокна лубяной слой с воспроизводимыми характеристиками качества. Кроме того, при этом можно поставлять сердцевину стебля в форме неразрушенного деревянистого тела.
Предпочтительным образом, способ подходит в равной мере для свежесобранных, высушенных, замоченных или повторно увлажненных стеблей лубяной культуры. Прежде всего, применяемые в рамках способа стебли лубяной культуры могут быть высушенными или повторно увлажненными стеблями лубяной культуры, которые до сих пор практически не поддаются обработке. Согласно раскрываемым изобретением сведениям, для преодоления соединений различной прочности лубяного слоя со стеблем лубяной культуры необходимо задать лишь величину тягового усилия. Механические свойства отдельных стеблей лубяной культуры могут быть охарактеризованы посредством значений различных параметров, таких как, например, предел прочности при изгибе деревянистого тела, сила сцепления и сопротивление отслаиванию между лубяным слоем и деревянистым телом, прочность при растяжении лубяного слоя, прочность на раскалывание деревянистого тела и лубяного слоя, а также их модули упругости. Указанные характеристики могут быть сведены в механический индекс сопротивления обособлению (МИСО), с помощью которого можно делать выводы относительно осуществимости способа согласно изобретению.
Только лишь посредством изобретения становится вообще возможной сухая обработка, то есть, теперь является возможным обособление лубяного слоя высушенного или складированного стебля растений. До сих пор может быть подвергнута обособлению только свежесобранная лубяная культура, с чем всегда связаны значительные издержки, тем более что все поступающие пучки лубяной культуры должны быть обработаны на месте (на поле) в самое короткое время. Поскольку, однако, теперь является возможной сухая обработка, потребность в машинном оборудовании значительно снижается, поскольку машина может быть загружена высушенными стеблями растений в более удобном временном режиме, и тем самым также требуется меньшее количество машин.
Для обеспечения в рамках способа согласно изобретению, непосредственно после произведенного изгиба-излома, независимого/инициируемого процессом снятия лубяного слоя с деревянистого тела по меньшей мере в одном из образованных при изгибе-изломе частичных стеблей требуется, что деревянистое тело имеет в этой области стебля растения такую жесткость на изгиб, что, в зависимости от соответствующей прочности сцепления между лубяным слоем и деревянистым телом, она обеспечивает снятие лубяного слоя с деревянистого тела на такой длине, которая перекрывает поверхность, достаточно большую для обеспечения возможности последующего введения отделительного средства в область между лубяным слоем и деревянистым телом для выполнения дальнейшего процесса шелушения. При этом жесткость на изгиб деревянистого тела задается частным от деления разрывного усилия на момент сопротивления, задаваемый формой, а также площадью поперечного сечения деревянистого тела на соответствующем участке стебля лубяной культуры.
Кроме того, посредством этого способа при применении значений МИСО и при учете прочих общих условий могут быть заданы как необходимая предельная нагрузка, так и необходимое тяговое усилие, которое осуществляет отделение лубяного слоя от деревянистого тела при разделении образовательной ткани.
Предпочтительным образом, тяговое усилие прилагают к лубяному слою таким образом, что лубяной слой образует угол с направлением движения или с продольной осью деревянистого тела или с продольной осью принадлежащей к деревянистому телу составной части, от которой отделяют лубяной слой. Предполагается, что деревянистое тело во время выполнения способа согласно изобретению подвергается дальнейшему измельчению, причем согласно изобретению лубяной слой отделяют только после измельчения. В принципе, следует избегать многократного разделения деревянистого тела, поскольку, в противном случае, могут возникнуть проблемы, сходные с уже известными из уровня техники. Однако является возможным, что на протяжении поддерживающих применение способа разделенных частей стебля части стебля также могут быть обработаны с помощью способа согласно изобретению.
Угол к направлению движения или к продольной оси деревянистого тела выбирают, например, возможно более близким к перпендикуляру к продольной оси деревянистого тела или к продольной оси принадлежащей деревянистому телу составной части таким образом, что для отделения лубяного слоя от древесинного тела может быть применена главная составляющая тягового усилия. Чем меньше выбранный угол, тем больше приложенный к части стебля или к его составной части компонент тягового усилия, который может быть использован для перемещения.
Предпочтительный вариант осуществления способа может содержать последующие шаги:
А. изготовление посредством разделения стебля лубяной культуры вдоль продольной оси стебля лубяной культуры первой и второй части стебля, причем первая часть стебля имеет первое разрезанное деревянистое тело, а вторая часть стебля - второе разрезанное деревянистое тело, и
Б. изгиб, по меньшей мере, первой части стебля, причем лубяной слой первой части стебля расположен в сдавленном месте, а изгибающее усилие повышают до тех пор, пока первое разрезанное деревянистое тело на противоположном от сдавленного места, растянутом месте части стебля не отламывается от лубяного слоя наружу таким образом, что из первого разрезанного деревянистого тела образуются первый деревянистый обломок и второй деревянистый обломок, и
В. отделение лубяного слоя от первого деревянистого обломка.
Этот вариант осуществления способа может быть упрощенно назван изгибом-изломом-обособлением. Как продольная ось деревянистого тела, так и продольная ось составной части деревянистого тела по существу относятся к цилиндрической форме деревянистого тела, которое имеет продольную ось, которая совпадает также с направлением роста растения.
Понятие «разделение стебля» относится к его продольному разделению по меньшей мере на две составные части и, таким образом, его следует отличать от разделения образовательной ткани. Первая часть стебля и вторая часть стебля могут быть разделенными пополам частями стебля, которые образованы посредством разделения стебля вдоль продольной оси. Тем не менее, не является обязательным выполнение разделения стебля в плоскости, в которой расположена центральная продольная ось деревянистого тела, оно может быть также произведено и в параллельной ей плоскости.
В любом случае, при разделении стебля деревянистое тело части стебля должно быть рассечено. Одновременно также рассекаются все другие наличествующие слои, такие как, например, образовательная ткань и лубяной слой.
Изгиб может быть выполнен как для первой, так и для второй или для обеих частей стебля. Вследствие радиального растяжения первой части стебля в месте изгиба образуются сдавленное место и противоположное сдавленному месту растянутое место. Первая часть стебля теперь ориентирована таким образом, что лубяной слой расположен на сдавленном месте, а освобожденное деревянистое тело - на растянутом месте части стебля. Изгиб выполняют настолько долго и, соответственно, изгибающее усилие повышают до тех пор, пока первое разрезанное деревянистое тело первой части стебля не разламывается наружу таким образом, что из первого разрезанного деревянистого тела образуются первый деревянистый обломок и второй деревянистый обломок. К способу относится, что лубяной слой при изгибе и при изломе остается неповрежденным, поскольку нагрузка в сдавленном месте в любом случае воспринимается преимущественно первым разрезанным деревянистым телом. Напротив, первое разрезанное деревянистое тело разламывается, причем этот излом может быть полным изломом или только частичным изломом. При полном изломе деревянистые обломки полностью отделяются друг от друга, причем при частичном изломе части деревянистого тела еще сохраняют соединения между первым деревянистым обломком и вторым деревянистым обломком. Имеет решающее значение, что при этом лубяной слой в достаточной мере освобожден, и может быть тем самым отделен от первого деревянистого обломка и, наиболее предпочтительно, также и от второго деревянистого обломка. При этом является предпочтительным, что отделение и изгиб могут производиться в известной степени в рамках одной технологической операции, а изгибающие средства могут быть применены также для отделения лубяного слоя.
Предпочтительным образом, изгиб первой части стебля и, в соответствующих случаях, второй части стебля является изгибом по трем точкам или изгибом по четырем точкам. Соответствующий тип изгиба относится к тому, сколько точек изгиба требуются для соответствующего изгиба и последующего излома.
Предпочтительным образом, первое разрезанное деревянистое тело первой части стебля касается по меньшей мере двух внешних точек изгиба, а лубяной слой первой части стебля - по меньшей мере одной внутренней точки изгиба, прежде всего двух внутренних точек изгиба. Как в случае изгиба по трем точкам, так и в случае изгиба по четырем точкам происходит относительное перемещение, причем является достаточным, когда внешняя или внутренняя точка изгиба перемещается относительно по меньшей мере одной другой точки изгиба, которая может быть внутренней или внешней точкой изгиба. Термин «относительное» в этой связи означает, что положение и перемещение точек изгиба имеют значение по отношению друг к другу, однако, не по отношению к обособляющему приспособлению или обособляющей машине. Также предполагается выполнимым, что по отношению к указанному приспособлению перемещаются точка изгиба, часть точек изгиба или также все точки изгиба.
По меньшей мере одна из внутренних и внешних точек изгиба может быть выполнена в виде стержня, прута или тому подобного. Таким образом, также предполагается выполнимым, что для действия в контакте с первым и/или вторым разрезанным деревянистым телом в качестве точки изгиба достаточно лишь кромки составной части приспособления. Необходимо отметить, что на практике точка изгиба надежно реализуется посредством поверхности прилегания, причем величина поверхности зависит от изгибающего усилия, то есть, от того, как сильно сгибаемое разрезанное деревянистое тело нажимает на стержень, на прут или тому подобное.
В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере одна внутренняя точка изгиба или по меньшей мере одна внешняя точка изгиба выполняет относительное перемещение по отношению к другой внутренней или внешней точке изгиба. Таким образом, является возможным с помощью одного единственного перемещения одной внешней или одной внутренней точки изгиба выполнять излом деревянистого тела согласно изобретению, причем в каждом случае единственная внутренняя или единственная внешняя точка изгиба является также точкой излома. Это означает, что область излома расположена поблизости от этой единственной внутренней или единственной внешней подвижной точки изгиба. Соответственно предпочтительным является, когда по меньшей мере одна внутренняя точка изгиба или по меньшей мере одна внешняя точка изгиба может выполнять относительное перемещение по отношению к другой внутренней или внешней точки изгиба.
Предпочтительным образом, точка излома является подвижной для изгиба первой части стебля. Таким образом, лубяной слой совместно с деревянистыми обломками может быть подан далее, и, наиболее предпочтительно, этот процесс совмещен с отделением деревянистых обломков от лубяного слоя.
Вместо перемещения точки излома совместно с лубяным слоем к отделительному средству, альтернативно, для отделения лубяного слоя от первого деревянистого обломка отделительное средство может перемещаться, исходя из области излома между лубяным слоем и первым деревянистым обломком, вдоль первого деревянистого обломка. Таким образом, снятие лубяного слоя от деревянистого обломка упрощается в том отношении, что разделительное средство может распарывать образовательную ткань для разгрузки тягового средства в продольном направлении. Таким образом, является возможным, что лубяной слой чисто отделяется от первого разрезанного деревянистого тела. Например, тяговое усилие может передаваться посредством перемещения лубяного слоя в точке излома таким образом, что относительное перемещение по отношению к разделительному средству обеспечивает, при чистом отделении, снятие лубяного слоя за счет физического присутствия отделительного средства на разламывающейся образовательной ткани. Таким образом, отделительное средство также может быть и фиксированным элементом.
Альтернативно процессу изгиба-излома-обособления стебель лубяной культуры перед приложением тягового усилия к первому концу в направлении продольной оси может быть надрезан таким образом, что стебель лубяной культуры разделяется с конца по меньшей мере на два сегмента деревянистого цилиндра. Этот процесс может быть обозначен как расщепление с конца, причем посредством вхождения, например, лезвия или другого режущего элемента деревянистое тело разжимается таким образом, что деревянистое тело ломается в конечной области. Затем посредством дополнительного элемента смещающее усилие может быть перенаправлено в образовательную ткань таким образом, что лубяной слой удаляется в радиальном направлении от продольной оси деревянистого тела, если это уже не произошло при надрезании с конца. Теперь с помощью тягового элемента, такого как, например, роликовой или валковой пары, является тем самым возможным захват отделенных концов лубяного слоя и стягивание лубяного слоя с деревянистого тела остального стебля лубяной культуры. Для расщепления с конца также предполагаются выполнимыми несколько разделительных процессов или, альтернативно, разделительных элементов, например, с несколькими лезвиями или с вращающимися дисковыми ножами, которые одновременно могут подводиться с торца и/или сбоку к стеблю лубяной культуры. Предпочтительным образом, часть лубяного слоя отделяется от деревянистого тела посредством приложения тягового усилия к одному из сегментов деревянистого цилиндра, причем число образующихся деревянных сегментов цилиндра зависит от числа разделительных процессов или числа разделительных элементов.
На различных шагах требуется адаптация тягового усилия, а также других параметров к стеблям лубяной культуры, таким как, например, к свежесобранным, высушенным, замоченным или повторно увлажненным стеблям лубяной культуры. В любом случае, требуется задание соответствующего тягового усилия, которое позволяет выполнение способа согласно изобретению.
В предпочтительном варианте осуществления приспособление для обособления лубяного слоя и деревянистого тела из стеблей лубяной культуры, в котором применяется способ согласно изобретению, представляет собой стационарную или мобильную машину. Такие машины согласно изобретению могут обрабатывать отдельные или объединенные стебли лубяной культуры в форме пучков или кип. При этом вступают в действие дополнительные компоненты, которые реализуют, например, сбор урожая, доставку, расположение или кондиционирование стеблей лубяной культуры.
В предпочтительном варианте осуществления приспособление для обособления лубяного слоя и деревянистого тела из стеблей лубяной культуры является приспособлением, имеющим следующие компоненты:
A. средство для разделения (разделительное средство) и производства первой и второй частей стебля для рассечения деревянистого тела вдоль продольной оси стебля лубяной культуры таким образом, что первая часть стебля имеет первое разрезанное деревянистое тело, а вторая часть стебля - второе разрезанное деревянистое тело,
Б. средство для изгиба (изгибающее средство), по меньшей мере, первой части стебля, в котором лубяной слой первой части стебля располагается в сдавленном месте, и с помощью которого изгибающее усилие повышают до тех пор, пока первое разрезанное деревянистое тело на противоположном от сдавленного места, растянутом месте части стебля не отламывается от лубяного слоя наружу таким образом, что из первого разрезанного деревянистого тела образуются первый деревянистый обломок и второй деревянистый обломок,
B. средство для отделения (отделительное средство) лубяного слоя от первого и/или второго деревянистого обломка.
Предпочтительным образом, первое разделительное средство является элементом подачи стеблей растений, прежде всего валковой парой или роликовой парой, а второе разделительное средство - лезвием для стеблей растений для рассечения стебля лубяной культуры вдоль продольной оси стебля лубяной культуры. Позиционирование лезвия по отношению к элементам подачи стеблей растений является решающим в том случае, когда требуется рассечение стебля лубяной культуры возможно более близко к центру или многократное разделение.
Предпочтительным образом, первое изгибающее средство предусмотрено для приведения в движение посредством воздействия на лубяной слой обеих возникших посредством излома обломанных частей деревянистого тела после излома первого разрезанного деревянистого тела. Таким образом, является возможным посредством перемещения первого изгибающего средства вызывать как излом первого разрезанного деревянистого тела, так и делать возможным отделение, которое может осуществляться также посредством относительного перемещения первого изгибающего средства под заданным углом к оси стебля.
Предпочтительным образом, приспособление предусмотрено для одновременной обработки нескольких стеблей лубяной культуры или частей стебля. Это может относиться к самым различным технологическим операциям, таким как, например, к изгибу, излому и отделению лубяного слоя от деревянистого тела или же от разрезанного деревянистого тела.
В предпочтительном варианте осуществления приспособление предусмотрено для параллельного направления нескольких частей стебля по отношению друг к другу перед процессом изгиба таким образом, что их поверхности разреза ориентированы в одинаковом направлении, а первое изгибающее средство предусмотрено для одновременного изгиба этих нескольких частей стебля и, тем самым, для их целенаправленного излома. Например, первое отделительное средство представляет собой роликовую пару или валковую пару. Роликовая пара или валковая пара представляет собой, в первую очередь, подающее приспособление, однако, его подающий эффект действует для отделения лубяного слоя от деревянистого тела, что делает роликовую или валковую пару отделительным средством. В качестве отделительного средства также могут быть применены стержни, пруты или кромки, которые подлежат введению между лубяным слоем и деревянистым телом или разрезанным деревянистым телом.
Посредством способа согласно изобретению могут быть изготовлены продукты из лубяного слоя (а также из полученных из него лубяных волокон и их специфических компонентов) и из деревянистого тела. Эти продукты в последующем называются продуктами лубяного слоя и продуктами лубяного волокна.
Обособленное посредством способа согласно изобретению исходное сырье лубяного слоя практически не повреждено в его клеточном материале и также имеет значительную длину. За счет этого как лубяные волокна, так и лубяной слой как таковой по существу подходят для всех тех приложений, для которых типично также применяются синтетические волокна. Посредством соответствующих способов укорачивания лубяной слой может применяться одинаковым образом с предшествующими короткими волокнами. При этом лубяной слой согласно изобретению имеет отчетливо лучшие свойства материала и обеспечивает получение более высококачественных продуктов лубяного волокна, таких как, например, прежде всего, листовых или линейных текстильных изделий из естественного конечного или из произведенного посредством соответствующих процессов бесконечного лубяного слоя.
Предпочтительным образом, полученный согласно изобретению лубяной слой или полученное лубяное волокно имеет деревянистое содержание менее 1% и, тем самым, является по существу свободным от костры. Следовательно, как продукт лубяного волокна, так и продукт лубяного слоя также является свободным от костры.
В предпочтительном варианте осуществления несколько полос лубяных слоев расположены по отношению друг к другу в структуре однонаправленной ткани. Эта однонаправленная ткань может быть выполнена, например, как циновка, и образовывать особо устойчивый к натяжению материал, который может применяться, прежде всего, в автомобилестроении для усиления плоскостных конструктивных элементов.
Предпочтительным образом, полосы лубяных слоев однонаправленной ткани переплетены или сшиты друг с другом. При переплетении удобство в пользовании однонаправленной ткани при ее соединении со связующим или при заливке является существенно более предпочтительным. Кроме того, однонаправленная ткань является менее восприимчивой к сдвигу во взаимном расположении лубяных слоев. Две или более панелей лубяных слоев могут быть сшиты друг с другом, чем также добиваются структурно обусловленной стабильности. Этот вязально-прошивной метод применяется уже в качестве текстильного технологического способа изготовления.
Кроме того, однонаправленная ткань может быть образована с однонаправленно расположенными лубяными слоями или с многонаправлено расположенными лубяными слоями. Оба этих способа оказывают воздействие на показатели ее однородности и стабильности. Кроме того, однонаправленные ткани могут быть выполнены как трехмерные или двухмерные. Непосредственно в процессе сочетания со связующим однонаправленная ткань может образовывать уже окончательную форму производимого конструктивного элемента, например, двери транспортного средства, и фиксироваться посредством связующего.
В предпочтительном варианте осуществления однонаправленная ткань заделана в связующее в качестве арматуры. Под связующим понимают полностью покрывающий лубяной слой или лубяные волокна затвердевающий материал, который связывает лубяной слой или же лубяные волокна посредством адгезивных или сцепляющих сил. Связующим типично заливают и фиксируют лубяной слой или лубяные волокна в их положении по отношению друг к другу. Посредством применения волокнистых материалов соединения из волокон и пластика обычно имеют зависящие от направления характеристики эластичности. С помощью связующего образуют композитный материал, который может быть далее переработан в качестве промежуточного продукта. Кроме того, лубяной слой или лубяные волокна могут подвергаться предварительной обработке, которая обеспечивает лучшую связь со связующим. Предварительная обработка может состоять, частично или полностью, из очистки полос лубяного слоя.
Предпочтительным образом связующее является пластиковым связующим, смоляным связующим, связующим на основе растительного масла или связующим на основе нефтехимического сырого материала. Дюропласты на основе растительного масла образуют предпочтительное связующее, которое хотя и требует связывания с лубяным слоем, но является биогенным, и в то же время, стабильным. Альтернативно, также в качестве связующего могут быть применены зарекомендовавшие себя термопласты или смолы.
Предпочтительным образом, для изготовления естественного связующего применяют естественные связующие материалы (которые также называют вяжущими веществами), такие как, например, пектины или лигнины, таким образом, что продукт лубяного слоя получается полностью или в своей большей части биогенным. Как раз при использовании такого естественного связующего, в качестве предварительной обработки применяют очистку полос лубяного слоя, что обеспечивает оптимальную связь полос лубяного слоя с естественным связующим. Показатели прочности композитного материала на основе лубяного слоя многократно превосходят таковые для известных, основанных на искусственных волокнах композитных материалов. Композитный материал на основе лубяного слоя является только одним примером из продуктов лубяного слоя.
Предпочтительным образом, остатки образовательной ткани еще остаются прихваченными на лубяных волокнах. Это представляет собой преимущество в процессе изготовления. В отдельных случаях, и в зависимости от приложения, является вполне допустимым, что образовательная ткань еще частично пристает к лубяному слою. Посредством образовательной ткани, которая высыхает после отделения, можно обнаружить, что в данном случае представлен лубяной слой, который был обособлен с помощью способа согласно изобретению.
В некоторых случаях лубяной слой после отделения подвергают дальнейшей обработке, прежде всего механическому, химическому, биологическому или гидротермическому расщеплению. Предпочтительным образом, продукт лубяного волокна может быть композитным материалом лубяного волокна, однонаправленной тканью лубяного волокна или нитью лубяного волокна.
В случае нити лубяного волокна, после обособления лубяного слоя требуются различные технологические операции для производства нити лубяного волокна.
Другой ценный продукт - это продукт лубяной культуры, который получают посредством способа согласно изобретению и изготавливают из деревянистого тела. Деревянистые тела лубяного растения состоят из чрезвычайно стабильной и легкой одеревеневшей ткани, которая подлежит обработке и применению аналогично древесине бальзы.
Другие выгодные исполнения и предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в описаниях чертежей и/или в дополнительных пунктах формулы изобретения.
В дальнейшем изобретение описывается и разъясняется более подробно посредством представленных на чертежах вариантов осуществления.
Краткое описание чертежей
Показано на:
Фиг. 1А - стебель лубяной культуры в поперечном сечении,
Фиг. 1Б - разделение стебля лубяной культуры,
Фиг. 2 - первая технологическая операция изгиба-излома-обособления,
Фиг. 3 - вторая технологическая операция изгиба-излома-обособления по изгибу и излому части стебля,
Фиг. 4 - третья технологическая операция по введению обособления,
Фиг. 5 - четвертая технологическая операция изгиба-излома-обособления,
Фиг. 6 - начало пятой технологической операции изгиба-излома-обособления,
Фиг. 7 - представление пятой технологической операции согласно фиг. 6,
Фиг. 8 - первая технологическая операция второго варианта осуществления способа в начале изгиба-излома,
Фиг. 9 - вторая технологическая операция второго варианта осуществления,
Фиг. 10 - третья технологическая операция второго варианта осуществления,
Фиг. 11 - четвертая технологическая операция второго варианта осуществления для перехода от изгиба-излома к обособлению,
Фиг. 12 - пятая технологическая операция второго варианта осуществления,
Фиг. 13 - трехмерный вид разделения стебля с конца для третьего варианта осуществления способа, и
Фиг. 14 - отделение лубяного слоя согласно третьему варианту осуществления согласно фиг. 13.
Описание чертежей
Фиг. 1А показывает стебель лубяной культуры в поперечном сечении, причем поверхность Z разреза простирается по существу центрально через деревянистое тело 9. Деревянистое тело 9 соединено посредством образовательной ткани 11 с лубяным слоем 3с. Также можно сказать, что деревянистое тело 9 в силу своего расположения отделено образовательной тканью 11 от лубяного слоя 3с. Стебель 18 лубяной культуры защищен снаружи посредством внешнего покрова 12, который расположен вокруг лубяного слоя 3с.
Фиг. 1Б показывает стебель 18 лубяной культуры, который подается посредством валковой пары 20 вдоль продольной оси L для разделения на лезвии 19 для стеблей растений на две части 3 стебля по существу центральным образом. Центральное расщепление является не обязательным, но в технологическом аспекте, предпочтительным, поскольку обе части 3 стебля могут быть обработаны одинаковым образом.
На последующих фиг. 2-14 внешний покров 12 не рассматривается. Вместо этого, с целью упрощения, говорится лишь о лубяном слое 3с.
1
2
Фиг. 2 показывает одну из частей 3 стебля на фиг. 1Б, причем верхнее транспортирующее устройство 1 и нижнее транспортирующее устройство 2 в каждом случае с помощью удерживающей силы F и, соответственно, удерживающей силы F, удерживают часть 3 стебля между собой, и одновременно перемещают вдоль продольной оси части стебля таким образом, что часть 3 стебля может располагаться между точками изгиба А и K. При этом А представляет внутреннюю точку изгиба, а K - внешнюю точку изгиба.
Фиг. 3 показывает изгиб и излом части 3 стебля, причем подвижная внешняя точка K изгиба направляется перпендикулярно продольной оси L для создания в точке А изгиба и излома открытой области 4 излома. После выполнения излома внешняя точка K изгиба перемещается в положение K'. При этом рассматривается изгиб по трем точкам или же излом по трем точкам, причем верхнее транспортирующее устройство 1 действует в качестве внешней точки М изгиба. Таким образом, внешняя точка K изгиба может быть относительно перемещаемой по отношению к точкам А, М изгиба, при этом А и М могут быть неподвижными точками изгиба. Альтернативно является возможным, что перемещаются две или также все три точки А, K, М изгиба.
К точке А излома прилегает неповрежденный лубяной слой 3с, в котором содержатся лубяные волокна. Следующие фиг. 4, 5, 6 и 7 показывают отделение обеих частей стебля 3а, 3b от неповрежденного лубяного слоя 3с.
S
Фиг.4 и 5: Теперь отделение первого деревянистого обломка 3а обеспечивается посредством того, что ранее неподвижная точка А изгиба посредством силы F подается в продольном направлении второго деревянистого обломка, и одновременно перемещается по существу перпендикулярно первому деревянистому обломку. Таким образом, лубяной слой 3с отделяется в области 4 излома на конце 14а лубяного слоя 3с настолько далеко, что отделительное средство J может быть введено между лубяным слоем 3с и первым деревянистым обломком. Теперь отделительное средство J и точки А, K изгиба могут быть перемещены по существу перпендикулярно продольному направлению второго деревянистого обломка таким образом, что происходит лущение лубяного слоя 3с, а первый деревянистый обломок 3а удаляется из места 4 излома. Это может продолжаться вплоть до полного отделения первого деревянистого обломка от лубяного слоя 3с.
Фиг. 6 и 7 показывают последующее отделение лубяного слоя 3с от второго деревянистого обломка 3b посредством применения роликовой пары 5, 6 для перемещения в ходе противоположного вращения роликов 5 и 6 волокнистого лубяного слоя 3с перпендикулярно продольному направлению второго деревянистого обломка. За счет этого в сочетании с транспортирующими устройствами 1, 2 перемещение второго деревянистого обломка 3b в его продольном направлении L производится таким образом, что одновременно происходит отделение.
Фиг. 7 показывает отделение лубяного слоя 3с от второго деревянистого обломка 3b в продвинутой фазе.
Фиг. 8-12 показывают второй вариант осуществления соответствующего изобретению процесса изгиба-излома-обособления при изгибе по трем точкам. Внутренняя точка K изгиба перемещается по отношению к внешним точкам А и В изгиба. При этом внутренняя точка K изгиба прилегает к лубяному слою 3с, а внешние точки А, В изгиба - к поверхности разреза разрезанного деревянистого тела. Внешние точки А и В изгиба не перемещаются, причем внутренняя точка K изгиба проходит между точками А, В изгиба.
K
В новом положении K' точки изгиба K при приложении изгибающего усилия F происходит излом части 3 стебля на деревянистые обломки 3а, 3b. Затем лубяной слой 3с посредством перемещения точки K изгиба и излома подается далее совместно с обоими деревянистыми обломками 3а, 3b, причем направление обоих деревянистых обломков 3а, 3b производится посредством точек S, Т остановки в сочетании с точками А, В изгиба.
В новом положении K''' перемещение продолжается до тех пор, когда лубяной слой 3с размещается между отделительными средствами J, Е, и одновременно отделительные средства J, Е переводятся в положение между лубяным слоем 3с, а также между первым и вторым деревянистыми обломками 3а, 3b. Таким образом, посредством простого продолжения перемещения изгиба и излома непосредственно реализуется обособление лубяного слоя 3с.
На фиг. 12 перемещение отделения представлено в продвинутой фазе. При этом точка K'''' изгиба и излома смещена настолько далеко, что лубяной слой 3с отделен почти наполовину от деревянистых обломков 3а, 3b. Для полного отделения продолжается перемещение точки K изгиба и излома.
Приспособления для выполнения изгиба-излома-обособления на фиг. 2-12 в показанных точках А, В изгиба и отделительных средствах Е, J, а также точках S, Т остановки могут быть реализованы, например, посредством длинных прутов, за счет чего, за один выполненный изгиб и, соответственно, выполненный излом несколько частей 3 стебля могут быть изогнуты и изломаны в большом числе. Для этого части 3 стебля следует выводить лишь в большом числе, и располагать параллельно друг другу, причем поверхности разреза или поверхности раскола должны быть ориентированы к той же самой стороне.
Фиг. 13 показывает альтернативный вариант осуществления способа согласно изобретению, в рамках которого стебель 18 лубяной культуры при перемещении в продольном направлении может быть разрезан и тем самым расщеплен, например, посредством режущего элемента 23 с лезвиями 21, 22 в точке 24. В этом процессе деревянистое тело 9, а также лубяной слой 3с расщепляются с конца на четыре части.
B
Фиг. 14 показывает снятие лубяного слоя 3с с целого стебля 18 лубяной культуры, при котором применяют роликовую пару 27, 28. При этом совершенно автоматически, посредством захвата и стягивания лубяного слоя 3с, вызывается перемещение деревянистого тела 9 в направление R, при котором также выбрасывается очищенное деревянистое тело 9.
Z
В общем, изобретение относится к энерго-эффективному способу и к приспособлению для обособления лубяного слоя 3с и деревянистого тела 9 из стебля 18 лубяной культуры или же из большого числа стеблей 18 лубяной культуры, а также большого числа обособленных лубяных слоев 3с и деревянистых тел 9. Как они, так и произведенные из них продукты имеют более высокое качество, чем таковые из лубяных волокон или костры согласно уровню техники. Для этого предлагается, что лубяной слой 3с посредством тягового усилия F вдоль простирающегося в лубяном слое 3с лубяного волокна отделяется от деревянистого тела 9 или, по меньшей мере, от составной части 3а, 3b деревянистого тела 9 вдоль образовательной ткани.
Таким образом, образуется синергия как при обособлении, так и при применении сырого материала лубяного слоя 3с и деревянистого тела 9. Соответствующим образом, наряду с такими продуктами лубяного слоя, также и сопутствующие продукты лубяного волокна имеют выгодные признаки.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
А
Точка изгиба
B
Точка изгиба
D<sub>1</sub>
Направление вращения
D<sub>2</sub>
Противоположное направление вращения
Е
Отделительное средство
F<sub>1</sub>
Удерживающая сила
F<sub>2</sub>
Удерживающая сила
F<sub>B</sub>
Изгибающее усилие
F<sub>K</sub>
Изгибающее усилие
F<sub>S</sub>
Сила в продольном направлении
F<sub>Z</sub>
Тяговое усилие
J
Отделительное средство
K
Точка излома, точка изгиба
L
Продольная ось
М
Точка изгиба
R<sub>B</sub>
Направление движения
S
Точка остановки
Т
Точка остановки
Z
Поверхность разреза
1
Верхняя транспортерная лента
2
Нижняя транспортерная лента
3
Часть стебля
3а
Первый деревянистый обломок
3b
Второй деревянистый обломок
3с
Лубяной слой
4
Область излома
5
Ролик
6
Ролик
9
Деревянистое тело
11
Образовательная ткань
12
Внешний покров
13а
Конец
13b
Конец
14а
Конец
14b
Конец
18
Стебель лубяной культуры
18а
Первый конец
18b
Второй конец
19
Лезвие для стеблей
20
Валковая пара
21, 22
Лезвия
23
Точка резания
24
Точка
27
Роликовая пара
28
Роликовая пара