[发明专利]纤维增塑石膏混合物

说明书

背景技术

本发明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1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1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（50mm），而硬质纤维的长度与其相比，则较短，平均纤长为0.05英寸（1mm）。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。