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工业大麻的创新

2021-03-13

中国纤检 2021年2期
关键词:布鲁纳大麻炭黑

大麻合法化在美国引起了人们对相关药物和医用价值的极大关注,而总部位于美国北卡州格林斯博罗的大麻黑公司(Hemp Black)更是引发了业界极大的关注。他们以探索大麻纤维路线图,包括以大麻衍生物为目标的产品,实现性能驱动的技术和工业应用。其实大麻黑公司只是生态纤维公司(Ecofibre)的下属公司。到目前为止,该公司的技术和概念都将引入或已在消费和工业产品领域可找到。

大麻黑的创新之路

研发新品往往需要跨业界的合作。大麻黑首选的制造合作伙伴不仅带来了技术和制造能力,而且还带来了一个既定的客户群,这为他们把研发与产供销融为一体提供了支持。此外,该公司还带来了相当多且各行各业相关联系人的名单。而生态纤维公司在这方面的做法更胜一筹,他们趁美国疫情呈上升趋势收购其他公司。首席执行官表示:“收购是个非常带有战略性的举动。”在过去几年中,他们收购了纺织创新公司(Tex Innovate),开发独特的知识产权和产品概念,同时利用其开发项目、技术和制造能力,扬长避短,提升自我实力。这不仅使他们加快并扩大了大麻黑公司的初始产品的推出,而且特别考虑到疫情影响,能迅速转向开发和生产紧缺的面罩和个人防护设备,且更多的好戏还在后面。

布鲁纳,是位业界资深人士,他以创新、超前思维和对未来的持续关注而闻名,现在担任大麻黑公司总裁,并对其技术的进步感到兴奋。他说:“我在2018年第一次被介绍了大麻黑概念、研究和专利工作时就非常感兴趣,以至于很快在2018年成为生态纤维股东。“他看到的是,这类技术具有很强的商业潜力,不仅可以解决市场迫在眉睫的产品问题,而且更重要的是可以在广泛的行业和应用中启动纺织品性能的功能转变。他确信,这就像20世纪初时塑料的功效被发现一样,其兴奋和热情随着应用的扩散而继续增长。

想要创新则需要与创新专家交流。与布鲁纳、马克·桑德兰、亨普·布莱克的首席创新和可持续性官员交谈,这都是值得的。布鲁纳是美国托马斯·杰斐逊大学创新和技术的副总裁,在那里他参与了生态纤维公司的赞助并与杰斐逊大学项目合作,他很快意识到,这里的任何一项技术的初步评估都是当场进行的。创造大麻黑公司名称的桑德兰说:“大学研究与业界投资者交流、开展营销活动、创造新品,其结果是创造出市场机会,这真的成为一个很好的创新榜样。从他们的第一次介绍到现在已有三年半,回首过去,业内会发现这是一次令人惊奇的旅程。”

大麻黑独特的稳定技术,以大麻植物为主要成分,开发了两个特定的重点领域:大麻花全谱提取物(FSHE)和活性炭黑。除了与当地大麻农民合作,开发具有更高一致性并符合其技术目标的新植物菌株外,大麻黑公司还开发了专有的内部工艺,用于整合提取物,然后从剩余的大麻生物残留物(基本上是植物的任何未使用部分)中提取带有可持续性的纯炭黑。

从大麻花全谱提取物开始

大麻花全谱提取物是非常独特的材料,一些人认为,那是一种“金油”,顾名思义,它在常态下含有113种不同的大麻素,包括大麻二醇(CBD)和其他植物化合物及衍生物。该公司有一个独立的生态纤维部门,专门生产各种健康提取物营养品,旨在促进人体健康。但这些并不是主要的,大麻黑公司的关键在于采取了不同的提取工艺。随着收购创新纺织公司,他们迅疾提升了更广泛的能力包括聚合物复合化和母粒生产、聚合物挤出工艺,用于生产工业和生物医学应用的长丝纱、创新针织面料、人造草皮纱线制造和定制纺织机械解决方案等等,以此创造出各种工业和技术材料的应用。

研发带来的问题自然会出现,但由于收购其他企业,他们就能如虎添翼,获得一种独特的加工能力:“能制造一种聚合物和母粒,将提取物混合并挤出成纱。”紧接着,一种含有提取物的纱线问世,它具有怎样的性质和特性呢?不久,问题就变成了:还能在聚合物化合物中加入什么来强化合成属性或产生独特的新属性?这就是布鲁纳和创新纺织公司的同事共同的目标,答案是“是”和“很多”,这因此带来更多的探索!

大麻黑能够成功地将提取物结合到几种不同的聚合物中,从而形成具有多种独特功能的纺织纱线。根据布鲁纳的说法:大麻提取物比CBD油的用途更为广泛。把它看作纺织营养复合维生素更为恰当,而不是一种单一特定维生素。该提取物混合良好,到目前为止没有迹象表明化学干扰会带来负面影响。在复合过程中,FSHE(全谱大麻花提取物)的加入可均匀分散,实际上成为正在使用的聚合物DNA的一部分。他们看到,这类全谱化合实际上有助于使纱线更好地改善扭曲韧性。到目前为止,他们已在尼龙、聚酯、聚丙烯、聚乳酸和脲类化合物取得了积极的成果,只是给聚合物提供更高的加工温度还有待测试。他们还成功制造出新型聚合物并在试验中创造了双层和三叶丝结构及各种截面配置。

大麻黑开发出炭黑加工生产线

由此产生的纱线变体已显示出天然的气味和特性,初步测试表明它也表现出抗菌特性,这些特性正在进行测试和评估。现已表明,用单一的纱线可解决多种急需的可能性。布鲁纳说:“我们可以利用其他各种添加剂,相信新的纱线可开发出不同的特性,这是非常有趣的。想象一下,户外或狩猎服装自然需要防虫或防痒;地板覆盖物、壁纸和可能的家具,自然需要抗菌;口罩和其他PPE,甚至瑜伽或运动装也需要防臭,每次穿过后都能自洁。这些性能将是军用服装的理想选择,特别是在袜子和其他贴身应用上。”

另一积极成果是,这类活性成分很难消散。他们已对清洗物测试了50次,其性能没有变化。大麻是一种高效的天然抗微生物和生物药,因此他们正在准备测试其他性能,希望在2021年提交给美国环保局,以便获得注册,认证和批准其技术。

大麻黑目前正在销售3D编织防护面具和室内鞋罩生产模式,其中包括一种特殊的纱线。他们正在与许多独立药店合作,销售这类独特的口罩。与此同时,他们又为运动装制造了独特的纱线。当疫情严重时,他们在不到4周的时间内推出了从概念到完全集成的面罩产品。除了面罩和鞋罩,他们的下一代品牌高级功能服装结合了这项技术和内部设计,并即将推出其他新的服装选择和时尚生产线。这就是大麻黑的速度!

根据该公司的说法,大麻黑已经开发了其他几种使用提取物的技术,以便从其属性中获益。他们现在有纳米级大麻黑色素,其提取物与特定的精油和其他成分结合,通过电旋型加工工艺,生产出一种先进的薄膜纤维结构,可结合不同的织物类型,提供防风防水的保护,以及气味中和并具有防虫性能。他们还推出一种可持续的、纯素的环保人造皮革替代品,创造了一种聚氨酯涂层专用的提取物,然后又用带这种涂层的织物制成REPREVE®专利产品,一种高性能纤维制造的可回收瓶。这使其可使用比传统人造皮革生产减少使用90%的能耗和80%的溶剂,同时保持其强化性能特征。它目前正在通过美国加州认证机构,目标是用于汽车、卡车和公共汽车座椅、办公室家具和高速交通区域公共座椅。

赋予炭黑崭新的定义

炭黑,历史上曾用于强化橡胶产品,并作为油墨、油漆和塑料的着色剂,通常是由燃烧石油产品产生。大麻黑历经两年的研究,开发了一种专有工艺,使生物化的大麻能承受极高的热,从而形成一种可持续的方法,使植物残留物完全碳化,这使该公司能研发出另一种天然化的活性炭黑。该工艺已被授予白金级材料健康认证,并满足摇篮认证品计划的要求,这代表了最高水平的材料健康认证。根据大麻黑公司的说法,它是第一个以这种方式获得认证的炭黑材料。

作为一家公司,他们深悟可持续性和环境亲密性的重要性。这对他们的未来很重要,特别是千禧一代成为未来的劳动主力,因此必须非常注重其工作环境。他们因此设计出美国独一无二的经白金认证 (LEED) 的5万平方英尺的美国总部设施。这个专有工艺促使大麻黑能够将炭黑颗粒尺寸降低到微米级,使其成为多种应用的理想选择。由此产生的炭黑产品,现在英文名称为HempBlack/eco6,不仅被用作各种聚合物的油墨、染料和颜料的着色剂,而且还带有导电性。

创造微米级的颗粒尺寸,这也是轻量级和低密度的,但却十分重要。它允许在油墨和着色剂中更均匀和更一致地分散,也使其成为理想的混合聚合物,允许纱线潜在地产生导电,研发此项目已成为他们2021年的计划。这种导电性特性为大麻黑创造了额外的产品机会。它具有复合其他纤维材料的能力,这类添加剂具备发光和磁性变体,可与导电炭黑结合,以及在高性能纺织、工业和时尚产品中集成。根据布鲁纳的说法:“麻黑/eco6将首先被纳入纱线应用中,品牌以大麻黑原产地命名。”他们知道大麻黑色/eco6能传导电流,现在它呈一种工程微米粉末和纱线类型及几何形状,对创新型纺织品具有很大的意义。他们计划在2021年第二季度时,研发这类纺织纱线的导电性。

纺织创新,机会无限

另外基于大麻黑不断发展的纱线技术应用可能更有趣。第一个应用是,涉及创造衣服口袋衬里,带抗菌功能和抗菌元素的纱线技术。简单说就是,当人把手机放入口袋后,或你的背包或公文包里,几分钟后再拿出来时,口袋或袖子织物已帮你把手机有效地消了毒。另一个应用程序是,基于炭黑包体的电导率,涉及创建一基于纺织品的手机充电器,可插入汽车、家里插座,或可能是一个背包或公文包,其中织物配置不仅可使用纱线的导电率给手机充电,而且可以清洁设备。

在研发过程中,需要考虑现实需求和商业应用。他们在做的是属于自己的科学,生产自己的产品。到目前为止,他们已提交了几项专利申请,其中5项已获批并发布,还有更多正在进行中,这些将成为美国下一代智能服装的部分精华。但是在今天的商业环境中,你真的需要让球朝着不同的方向移动而不是仅有一个方向,还需要不断发明产品以免被超越。

令人耳目一新的是,他们看到了许多真正的销售可能性。大麻黑研发和探索的基础是建立在大麻提取物和炭黑上。除了推出自己的系列品牌外,大麻黑提供的最大经验解答了这样的问题,创新首先需要回答这样的疑问,即你从何开始,与谁合作?大麻黑公司最初并不知道如何解答相关问题,如最终用途应该或可能是什么、从研发什么开始、是否研发出新奇的东西、是否做了以前不可能的东西、它会产生什么价值?说到底,研发还是要专注于基本性能,从中发现机会。由此出发,你会发现机会实际上是无限的。

说起来还真有趣,科技界都想改变游戏规则,这就成为纺织品与下一代高科技技术结合的原动力。大麻黑的愿望就是在许多行业和最终用途的应用中找到合作伙伴,不仅要让自身如虎添翼,更要让所有方都从中受益。其中他们一家有趣的潜在合作伙伴在美国西海岸,但最终发现,那些围绕价格动脑筋的生产者并不适合与其合作,而在寻找可能用差异化改变游戏规则的人则是他们的目标,既有能力解决问题,也能与提供的创造性新方案相结合。而你只需告知他们要解决的问题是什么即可,这可带来开放思路的可能性。

若从现在开始,倒回去想一想如何讲述实现自己的梦想,那么你会发现重新设想未来,就必须解答从最初提出的问题。事实上,一件事物确实会引发产生另一事物,而对于大麻黑来说,考虑到面前所有不同的机会之路,它只想知道下一步发展在哪里。生态纤维公司表示,大麻黑的愿景是“通过提供创新的解决方案,解决新出现的健康和资源可持续性问题,这将促使大麻黑技术成为全球领导者”。从大麻黑的创新之路和产品清单可看出,要实现创新愿景,每一步都可以是相当好的开端,就看你怎么去实现它。

(据美国《纺织创新》近期资料https://www.textileworld.com/textile-world/features/2020/12/hemp-blackunique-technologies-derived-from-a-unique-input/)

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