纤维增塑石膏混合物制造技术

本发明专利技术公开一种由木质纤维与无机水合物（如石膏）通过聚合物在无水条件下黏合而成的混合物。优选实施例中，聚合物为聚氨酯。进一步公开了该混合物的生产方法和各类应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维增塑石膏混合物
技术介绍
本专利技术涉及一种由木质纤维与无机水合物如石膏，通过聚合物黏合而成的混合物。木质纤维生物质是一种由纤维素、半纤维素和木质素构成的植物生物质。碳水化合物聚合物(如纤维素和半纤维素)天然地与木质素黏合。木质纤维生物质通常从以下二种途径获得快速再生的I年生作物和慢速生长的森林作物。为简要说明现有技术，重点主要讨论工业大麻，工业大麻是多种木质纤维生物质中的一种，可从中获得木质纤维，这已经被现有技术所熟知。之所以重点讨论大麻，原因是其具有的与其重量相比超高强度、方便种植以及年产量较高高的特性。当然，还有很多现有技术所知的其它种木质纤维同样值得讨论，然而出于简要目的，在此省略讨论。 工业大麻是一种I年生纤维作物，主要从大麻的茎中获取。北美禁止使用工业大麻之前(该禁止令于20世纪50年代中期结束)，工业大麻在全世界范围内被广泛用于制造绳索、纺织品以及其他材料。禁止令之前，美国以及其他国家使用工业大麻制造服装、帆布、画布、船用绳、索具以及纸类产品。事实上，工业大麻并非含有引起幻觉的化学成分。随着禁止令的逐渐解禁，工业大麻又再次开始使用了。大麻是一种木素纤维韧皮纤维植物，类似于亚麻、洋麻、黄麻、苎麻，它包含2种主要的纤维一种是长韧皮外层纤维，一种是硬质芯纤维。现有技术中，该两种纤维具有多个显著区别。例如，大麻中长韧皮外层纤维的平均长度为2英寸(50_)，而硬质纤维的长度与其相比，则较短，平均纤长为O. 05英寸(Imm)。这两种纤维可通过各种现有技术工艺加工成所需长度。由于韧皮纤维作物年产量高，如大麻、洋麻，每英亩地大约产5到15吨(10到35吨/公顷/年)，并且是经济有效、用途广泛的再生工业纤维原料，越来越受到人们关注。由于应用广泛，优选木种的供应量逐渐下降，同时，价格也相应地逐渐上升。木材料的价格已上升到不得不考虑采取木材料替代品用于生产各种产品的地步了。除了传统的主要使用大麻长外层韧皮纤维外，现在正在开发大麻的新用途。这些正在开发的用途包括新型塑料、复合板、燃料源以及复合建筑材料。传统使用模式主要使用长外层韧皮纤维，因此这部分具有很高的商业价值，而占植物量60%到75%的硬质部分，生产用完长纤维部分后的剩余料的商业价值甚微。虽然它们越来越多地作为燃料使用，但是它们最终还是被当作废物处理。某种程度上，硬质部分还可以用于制造吸收性材料，如用于动物垫草窝的吸附剂。随着越来越多地使用大麻，因此大规模种植大麻，由于规模生产的经济效益，预计大麻的相对成本将会下降。现有技术中，已出现有关新型纤维复合材料的文章，如Wasylciw的美国第6，641，909号专利和Liang等的美国第7，413，692号专利，所述的公开内容在此以引用的方式整体并入本文中，该所述专利中，描述使用植物内硬质部分，使所收获的整个茎得到了更大程度的利用。现有技术中，已出现有关仅使用hurd纤维的实例，硬质部分占大麻植物茎质量主要部分，先前曾被认为是废物或者与外层韧皮纤维相比商业价值有限的材料。该开发技术提高了大麻整体商业上的可行性。该技术有很多有关其它木质纤维的实例，尤其是从木材生产出的木质纤维，其被用于生产各种纤维板、复合板和复合木质材料。继续有关大麻以及其它韧皮型纤维的讨论。至今为止，将外层韧皮纤维从原料剥下以及整理过程中散落的吸气粉尘以及外层韧皮纤维在加工以及生产过程中产生的植物微小细物，其唯一商业用途就是作为燃料使用。这些散落的碎木料主要成分是韧皮纤维，尽管粉尘中含有少量的硬质纤维粉尘。尤其是大麻，通常这些碎木料被称作超短纤维，其大小在5微米到5毫米不等。这些微粒与短硬质纤维不同，尽管它们大小相似，但是性质不同。例如，外层韧皮纤维加工过程中产生的超短纤维与硬质纤维相比，其更容易被编织。大麻 产生的短韧皮纤维以及超短韧皮纤维与其他类似植物的韧皮纤维相比，其更容易自然地编织。大麻的这种能够自然编织特性降低或消除必须通过采用树脂或其他类型的粘合剂达到将这些短韧皮纤维转变成有用产品的需要，然而，已知的现有技术中很少涉及(如有)在不添加一种或多种粘合剂的情况下能够将这些短韧皮纤维转变成有用产品。现有技术中，已知有许多方法定向处理木质纤维，使之更适合用于生产复合材料之目的。纤维可以通过很多方法排列，从最初的杂乱无章的纤维到各种非编织方法的排列，再到编织物成品。纤维可排列或可定向程度取决于各种因素，如纤维种类及长度、强度、韧性、平滑度、耐久性、硬度、机械类型、化学成分、其他加工手段、纤维的天然特性，这一特性能够使纤维通过自然或强制手段使之符合特殊排列或特定环境下的要求。例如上述短大麻纤维由大麻的外层韧皮纤维衍生，与内硬质纤维相比，它能够更容易地自然编织成各种厚度的垫子。利用纤维的这一有价值的特性，将纤维编成符合特定用途的材料，与这个相比，这些因素显得不是那么重要了。各种木片、碎木屑、薄片或长条薄片刨花等其它类型的纤维虽然具有很低的或不具自然编织性能，但仍然可以一种能提高复合木材或其它由木质纤维构成的产品的强度的方式进行定向。通常采用机械方法按照特定方式对木片、碎木屑、薄片或长条薄片刨花进行定向，然后将其与各种天然或人造树脂或某些聚合物结合在一起，最后使用热压机或者其他设备加固成成品材料。石膏(二水合硫酸鈣)是一种来源广泛的化合物，属于具有一种或多种水合物形式的众多无机材料中的一种，且可能是地球上能以最低成本转化成多种有用产品的矿物质。生产商使用的其它无机水合物还包括三水氧化铝、石灰(水合物形式)、硼砂(水合物形式)及一些形成水合物的膨润土和黏土。由于石膏成本低廉，资源丰富且来源广泛，下面将以它为例并按照类似于上述将大麻作为一个木质纤维例子进行重点讨论的方式，对现有技术进行简要说明。本专利技术中所述的无机水合物来自石膏矿，或越来越多地来自于化学过程产生的或者燃煤发电厂烟道气中二氧化硫洗涤产生的副产品。另外，还可来自石膏产品的回收利用。价格低廉，并且化学性质不活泼。其最大用途是生产灰泥和墙板，全世界范围内，大约75%的石膏用于生产墙板。波特兰水泥也使用大量的石膏。在农业中，石膏当作土壤改良剂使用。在食品与药品中，石膏当作填充剂使用，如面包、谷类食物、面食、蛋糕、甜点、药片。墙板，也被称作石膏墙板、石膏灰胶纸夹板、石膏灰泥板或石膏岩，由石膏芯夹在纸层之间构成。尽管被广泛使用，但墙板确实存在一些缺点，如容易开裂，耐水性能差。由于墙板内纸层遇火烧掉后，墙板容易破碎，因此耐火性能有限。现有技术中有可避免或减少此类缺点的方法，但已知技术的成本相对较高。由于墙板主要用于家庭和办公场所的建造物，因此对墙板做任何改进时，所产生的材料应为有用、无毒的物质。从这方面看，石膏是理想材料，因为它是一种结构简单且无毒无机化合物。然而，虽然现有的石膏标准处理方法(如墙板等生产中的石膏处理)可产生坚硬的化合物，但是同样也存在缺点，即产生的化合物易碎且耐水性较差。用石膏生产众多产品时，加入水，使之与石膏相互作用，这是生产这类产品过程中关键一步。石膏来源可是二水合硫酸钙，煅烧或不煅烧成半水合物。硫酸钙硬石膏矿也可作为石膏来源。在石膏形成过程中，石膏被再水化以形成二水合物晶体的连结体。石膏的这一特性使之成为制造墙板、熟石膏以及其它建筑材料的最佳材料。现有技术中有很多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.23 US 12/766,8541.一种固化纤维混合物，所述混合物由木质纤维与无机水合物通过聚合物在污水条件下黏合而成的混合物。2.根据权利要求I所述的混合物，其中，木素纤维在与无机水合物黏合前按特定方式进行定向。3.根据权利要求I所述的混合物，其中，无机水合物是一种或多种单独使用或与石膏、氢氧化铝、生石灰、硼砂或膨润土等的水合物形式混合使用。4.根据权利要求I所述的混合物，其中，聚合物是聚氨酯。5.根据权利要求I所述的混合物，其中，木素纤维是一种或多种单独使用或与大麻、亚麻、洋麻、黄麻、苎麻或其它植物纤维混合使用。6.根据权利要求5所述的混合物，其中，木素纤维还包括一种或多种单独使用或与各种用于生产建筑材料、家具或其它通常称作木产品或复合木产品或部件的外部或内部使用产品的木纤维混合使用。7.根据权利要求I所述的混合物，其中，木素纤维是或包括机械切碎或粉碎的纸。8.根据权利要求2所述的混合物，其中，纤维通过天然或强制编织技术按照特定方式进行定向。9.根据权利要求2所述的混合物，其中，纤维通过使用定向刨花板和/或层叠木片胶合木制造方法和设备按照特定方式进行定向。10.根据权利要求7所述的混合物，其中，纤维通过混合或搅拌将机械切碎或粉碎纸(也称作绒毛)成无机水合物和聚合物的混合物中按照特定方式进行定向。11.根据权利要求I所述的混合物，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼特·保罗·罗森，托马斯·P·奥基弗，
申请(专利权)人：卡斯塔戈拉产品公司，
类型：
国别省市：