Недревесные лигноцеллюлозные строительные материалы: применение промышленной конопли

Существует изобретение, которое относится к композитным конструктивным элементам, таким как панели, доски или балки, которые содержат коноплю. Промышленная культура представляет собой лубяное волокно, подобное льну. Лубяные растения производят два типа волокон: наружные лубяные волокна проходят продольно по периметру стебля. Лубяные волокна очень прочны на растяжение и обычно используются в текстильном производстве, производстве веревок и, в частности, бумаги. Но волокна конопляного луба также используются в древесноволокнистых плитах средней плотности.

Существует значительный интерес к производству недревесных лигноцеллюлозных конструкционных строительных материалов, особенно с целью сохранения лесов и утилизации отходов. Например, солома зерновых культур была успешно добавлена ​​в плиты с ориентированной стружкой (OSB) с прочностными характеристиками, которые аналогичны или превосходят древесные плиты OSB аналогичной толщины. Описание способа и устройства для изготовления панели из соломы зерновых можно найти в патенте США No. № 5,932,038.

Костра: из отхода в ценный продукт

Значительная часть растения конопли — это костра, которая представляет собой сердцевинный волокнистый материал в стебле. Барабанный способ выработки был отклонен как потенциальный конструкционный материал из-за его короткой длины волокна и низкой плотности. Он лишь незначительно подходит для производства бумаги. При переработке конопли она считается отходом с ограниченной ценностью, главным образом как абсорбирующий материал.

Это прискорбно, потому что костра каннабис может составлять от 70 до 75% массы стебля растения конопли. Известно использование материала с цементирующим связующим для изготовления сыпучего материала, с которым можно обращаться так же, как с цементом, в том смысле, что его можно вылить в форму или растереть на поверхности. Однако в предшествующем уровне техники нет описания, которое учит использовать волокно в конструктивном элементе, таком как доска, панель или балка.

Способ производства конструктивных элементов из конопли

Настоящее изобретение направлено на способы производства конструктивных элементов, содержащих волокна, а также на сами такие конструктивные элементы. Соответственно, в одном аспекте изобретения изобретение включает способ формирования конструктивного элемента, включающий этапы:

(а) обработки растения конопли для производства костры, которая по существу не содержит лубяных волокон;

(b) продольное разделение шпунта для получения прядей из шпунта;

(c) добавление вяжущего к стойкам из преграды;

(d) придание волокнистым прядям желаемой формы и обеспечение схватывания связующего.

Стренги могут содержать, по существу, удлиненные пряди, имеющие длину более примерно 20 миллиметров и соотношение формы и гибкости более примерно 3: 1. Более короткие пряди марихуаны, имеющие такие низкие отношения формы и гибкости, как примерно 1: 1, могут применяться при производстве тонких жестких панелей с ограниченной прочностью на изгиб.

Применяемость в конструкционных элементах

Конструктивный элемент может быть доской, панелью или балкой. Способ может дополнительно включать этап ориентирования большинства прядей барьерной доски таким образом, чтобы волокна барьерной доски были по существу параллельны в структурном элементе. В одном варианте осуществления, который подчеркивает конструктивную прочность, пряди шпагата из марихуаны могут быть спрессованы так, что структурная плотность будет больше примерно 500 килограммов на кубический метр.

В другом варианте осуществления, который подчеркивает изоляционные и звукопоглощающие свойства, пряди шпунта могут быть спрессованы так, что плотность конструктивного элемента составляет менее примерно 350 килограммов на кубический метр. В одном варианте осуществления пряди шпунта могут быть смешаны с деревянными прядями для получения структурного элемента из композитного дерева / шпунта. В другом аспекте изобретения изобретение включает конструктивный элемент, содержащий ориентированные пряди луба из марихуаны и полимер, при этом указанный элемент по существу не содержит прядей из луба.

Описание терминологии в технологии получения материалов

Настоящее изобретение обеспечивает структурный элемент, содержащий волокна конопли, связанные вместе смолой, а также способ изготовления таких структурных элементов. При описании настоящего изобретения следующие термины имеют следующие значения, если не указано иное. Все термины, не определенные в данном документе, имеют общепринятые значения, признанные в данной области техники.

Термин «костяк» относится к внутренней волокнистой сердцевине растения каннабис, которая может быть отделена от кортикальных лубяных волокон растения. Термин «луб» относится к волокнам коры коры конопли. Термин «ориентированный» относится к расположению прядей, которые образуют структурные элементы настоящего изобретения, таким образом, что большинство волокон по существу параллельны друг другу.

Термин «прядь» или «пряди» исх. в пучок элементарных волокон марихуаны, в которых отношение длины к ширине (соотношение сторон) и отношение длины к толщине (соотношение гибкости) больше примерно 1: 1 и предпочтительно больше — примерно 3: 1.

Термин «структурный элемент»

Он относится к элементу, сформированному способами настоящего изобретения, который сохраняет свою структурную форму и целостность. Он не предназначен для ограничения определения конструктивного элемента, используемого в данном документе, элементами, которые соответствуют или превосходят определенные стандарты для использования в конструкционных или строительных приложениях.

Следовательно, «конструктивный элемент» может включать в себя легкие элементы с низкой плотностью, которые сами по себе непригодны для применения в несущих нагрузках. Термин «по существу не содержащий лубяных волокон» относится к материалу, который содержит менее примерно 15% лубяных волокон по весу, предпочтительно менее примерно 5% лубяных волокон по весу и более предпочтительно менее примерно 2% волокон конопли по весу. В одном из аспектов изобретения предлагается способ изготовления конструктивного элемента, такого как панель, доска или балка.