공업용 대마

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배경

대마는 식물 종 Cannabis sativa L. 의 뚜렷한 다양성입니다. 4-15피트(1.2-4.5m)에서 최대 직경 0.75인치(2cm) 높이까지 자랍니다. 식물은 종종 허드라고 불리는 목질 코어 섬유로 둘러싸인 속이라고 불리는 내부 층으로 구성됩니다. 인피 섬유는 외층을 형성합니다. 1차 인피 섬유는 접착제와 같은 물질인 펙틴에 의해 코어 섬유에 부착됩니다. 1차 섬유는 직물, 끈, 고급 종이 제품에 사용됩니다. 나무와 같은 코어 섬유는 동물 침구, 정원 뿌리 덮개, 연료 및 다양한 건축 자재에 사용됩니다.

잎 모양이 비슷하기 때문에 대마는 다른 대마초 식물인 마리화나와 자주 혼동됩니다. 주요 차이점은 훈제할 때 고함량을 생성하는 성분인 테트라하이드로칸나비놀(THC) 함량입니다. 마리화나는 산업용 대마의 경우 1% 미만인 것과 비교하여 최대 20%의 THC를 함유할 수 있습니다. 이러한 차이에도 불구하고 일부 국가(특히 미국)는 대마 재배를 합법화하는 것을 꺼립니다. 이는 대마 사용을 통제하기가 더 어려워질 것이라는 두려움이 있기 때문입니다. 대부분의 대마 품종에는 섬유질 함량(15%)이 낮은 단단한 줄기가 있는 마리화나 품종과 달리 섬유질 함량(35%)이 매우 높은 속이 빈 줄기가 있습니다.

캐나다는 특정 제한 사항이 있지만 대마를 합법화한 국가 중 하나입니다. 최대 허용 THC 농도는 0.3%이며 모든 대마 재배자는 범죄 기록 확인을 받아야 하며 캐나다 보건부로부터 면허를 취득해야 합니다. 이러한 제한에도 불구하고 대마 생산량은 1998년 6,175에이커(61.75헥타르)에서 1999년 거의 20,000에이커(200헥타르)로 세 배 증가했습니다. 1999년에 캐나다에서 재배된 에이커의 95% 이상이 대마 곡물.

대마를 재배하는 농부들은 대마가 훌륭한 윤작 작물이며 거의 모든 수확을 대체할 수 있다고 주장합니다. 살충제를 사용하지 않고 잘 자라며 토양 통기성이 좋다. 에이커당 기준으로 한 추정치는 대마로 재배한 농부들이 옥수수나 대두($100-$200)보다 소득($250-$300)이 더 높다고 주장합니다. 대마 한 그루가 자라는 데 90일이 걸리며 미국 북서부의 레드우드 나무와 비슷한 20년 동안 비교할 때 에이커당 4배 더 많은 종이를 생산합니다. 그러나 대마보다 2~3배 많은 수확량을 내는 다른 종류의 나무가 있습니다.

대마 옹호자들은 의류에서 식품, 세면도구에 이르기까지 25,000가지의 다양한 제품에 대마를 사용할 수 있다고 주장합니다. 19세기까지 대마는 선박의 돛, 삭구 및 그물에 90% 사용되었습니다(따라서 미국 식민지에서는 필수 작물이었습니다). 오늘날 대마 섬유는 자동차 부품의 유리 섬유 대체재로 사용되고 있으며 창호 드레싱, 샤워 커튼 및 실내 장식용 천으로 만들어지고 있습니다. 중국은 대마 직물의 세계 최대 생산국인 반면 인도는 전체적으로 대마를 가장 많이 생산합니다.

대마 섬유로 만든 다른 제품에는 단열재, 파티클보드, 섬유판, 로프, 꼬기, 원사, 신문지, 판지, 종이, 말 안정 침구 및 퇴비가 있습니다. 대마 침구는 암모니아 냄새를 줄이는 데 짚 및 기타 마구간 재료보다 우수한 것으로 밝혀졌습니다. 대마씨는 메탄올과 난방유, 샐러드유, 의약품, 비누, 페인트, 잉크를 만드는 데 사용됩니다.

현재 캐나다, 영국, 프랑스, ​​중국을 포함한 32개국에서 농부들이 산업용 대마를 재배할 수 있습니다. 북미의 현재 판매 및 수출용 대마 시장은 연간 $50-$100백만으로 추산됩니다. 대마로 만든 산업용 직물의 미국 수입은 1997년에 총 290만 달러였습니다. 수입량은 종이, 샴푸 및 오일과 같은 다른 제품을 포함하면 약 4천만 달러로 증가합니다. 대마의 섬유 사용은 캐나다에서 생산되는 대마 제품의 5%를 차지합니다.

연혁

대마는 기원전 8000년경에 국내에서 재배된 최초의 식물입니다. 메소포타미아(현재의 터키)에서. 대마는 섬유질과 음식을 위해 재배되었습니다. 기원전 6500년경에 중앙아시아에서 수확된 것으로 기록되어 있다. 몇 세기 후, 중국은 대마를 작물로 재배하기 시작했고 나중에는 약으로 사용했습니다. 기원전 2700년 <작은> , 중동, 아프리카 및 대부분의 아시아에서 대마를 직물, 로프, 의약품 및 식품에 사용했습니다. 대마는 400년 후에 유럽에 소개되었습니다. 현존하는 가장 오래된 종이인 100% 중국산 대마 양피지는 A.D. 770년으로 거슬러 올라갑니다.

기원전 1000년 <소>부터 19세기까지 대마는 세계에서 가장 큰 농작물이었고 종이와 등유로도 사용되었습니다. 이 기간 동안 성경과 이상한 나라의 앨리스 대마 종이에 인쇄되었고 여러 유명 예술가들이 대마 캔버스에 그렸습니다. 북미 최초의 작물은 1606년 노바 스코샤의 프랑스 식물학자가 심었습니다. Thomas Jefferson은 대마 종이에 미국 독립 선언문 초안을 작성하고 스스로 대마를 재배했습니다. 2세기 후, 미국과 캐나다는 1937년 마리화나 세법으로 대마초 재배를 중단했으며(이로 인해 모든 대마 제조업체에 온스당 1달러의 세금이 부과됨) 이 법안은 나중에 제2차 세계 대전 중에 해제되었습니다.

대마의 세계 생산량은 1960년대 이후 감소하여 1961년 대마 섬유 및 토우의 300,000단톤(272,160t) 이상에서 1997년 69,000단단톤(62,597t)으로 감소했습니다. 중국은 이 생산량의 36%, 73%를 차지합니다. 곡물 생산. 같은 기간 80,000에서 37,000 shortton(72,576에서 33,566 t)으로 감소했습니다. 1994년 즈음에 대마 섬유를 사용하는 제지 공장이 23개 있었고 연간 생산량은 12,000쇼트톤(10,886t)으로 추산되었습니다. 이 공장의 대부분은 인쇄 및 필기 용지를 생산하기 위해 중국과 인도에 위치했습니다. 다른 사람들은 담배 종이를 포함한 특수 종이를 생산했습니다. 평균 대마 펄프 및 제지 공장은 연간 약 5,000단트 톤(4,536t)을 생산하는 반면 목재 펄프 공장은 연간 250,000단트 톤(226,800t)을 생산합니다.

그러나 지난 10년 동안 대마 제품을 거래하고 제조하는 회사의 수가 급격히 증가했습니다. 캐나다가 1998년 대마 생산 및 판매를 합법화한 이후 북미 시장은 아직 초기 단계입니다. 미국에서 대마 재배 테스트는 1년 후 시작되었지만 상업적으로 재배하는 것은 여전히 ​​불법입니다.

원자재

섬유 가공은 화학 물질이 있는 경우 거의 사용하지 않습니다. 그러나 섬유는 최종 제품에 따라 합성 섬유 또는 수지와 같은 다른 재료와 결합될 수 있습니다. 제지용으로 물과 화학물질(수산화나트륨 또는 황화합물)을 섬유와 혼합하여 천연 접착제 성분을 제거합니다.

제조 공정

재배 및 수확

대마는 씨에서 자라는 일년생 식물입니다. 다양한 토양에서 자라지만 옥수수를 많이 생산하는 땅에서 가장 잘 자라는 경향이 있습니다. 토양은 배수가 잘되고 질소가 풍부하고 산성이 없어야합니다. 대마는 온화한 기후, 습한 대기 및 연간 강우량이 최소 25-30인치(64-76cm)를 선호합니다. 씨앗을 심을 수 있으려면 토양 온도가 최소 5.5-7.7°C(42-46°F)에 도달해야 합니다.

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1 북미 지역의 경우 8월 중순에 식물이 꽃가루를 흘리기 시작하면 고품질 섬유질을 수확할 준비가 된 것입니다. 종자 수확은 4-6주 후에 이루어집니다. 섬유 대마는 일반적으로 파종 후 70-90일 안에 수확할 준비가 됩니다. 독립적인 이빨과 초퍼가 있는 특수 기계가 사용됩니다. 섬유용 대마를 수확하려면 전문 절단 장비가 필요합니다. 콤바인은 수확에 사용됩니다. 대마 및 대마 섬유의 예. 기계 부품이 인피 섬유와 엉키지 않도록 수정된 곡물.

2 작물이 잘려지면 줄기를 밭에서 4~6주 동안(날씨에 따라 자연적으로 환경에 노출시켜 펙틴[결합제] 제거) 섬유질을 느슨하게 합니다. 줄기가 밭에 있는 동안 식물에서 추출한 대부분의 영양분은 잎이 분해되면서 토양으로 되돌아갑니다. 줄기를 고르게 하기 위해 특수 기계를 사용하여 여러 번 돌린 다음 기존 건초 수확 장비로 베일을 합니다. 베일은 창고, 헛간 또는 기타 덮개가 있는 보관소를 포함한 건조한 장소에 보관됩니다. 대마 줄기의 수분 함량은 15%를 초과해서는 안 됩니다. 섬유용으로 심을 경우 에이커당 마른 줄기가 2-6톤(1.8-5.4t), 캐나다에서는 에이커당 3-5톤(2.7-4.5t)의 대마 줄기가 나옵니다.

곡물 가공

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3 대마씨는 보관하기 전에 적절하게 세척하고 말려야 합니다. 오일 추출은 일반적으로 기계적 냉압착이라고도 하는 질소 분위기에서 기계적 익스펠러 프레스를 사용하여 수행됩니다. 산소, 빛 및 열로부터 보호하는 것은 허용 가능한 저장 수명을 가진 맛있는 오일을 생산하는 데 중요합니다. 더 높은 수율을 달성하기 때문에 오일 제거를 위한 용매 추출 방법도 등장하고 있습니다. 이러한 방법은 헥산, 액체 이산화탄소 또는 에탄올을 용매로 사용합니다. 화장품 제조업체의 경우 정제 및 탈취 단계가 필요할 수 있습니다.

4 파쇄기를 사용하여 종자에서 아삭한 껍질을 제거하는 탈피 단계가 필요할 수 있습니다. 선체 잔류물의 씨를 적절하게 세척하기 위해 기존 장비를 수정해야 할 수 있습니다.

섬유 가공

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5 인피 섬유에서 목질 코어를 분리하기 위해 일련의 롤러(브레이커) 또는 해머밀이 사용됩니다. 그런 다음 인피 섬유를 세척하고 원하는 코어 함량과 섬도로 카딩한 다음 때때로 크기에 맞게 절단하고 포장합니다. 세척 및 카딩 후에는 종종 2차 단계가 필요합니다. 여기에는 부직포 매트 및 플리스 생산을 위한 매트, 펄프화(제지용 섬유를 생산하기 위해 화학적 및 물리적 방법으로 섬유 다발을 분해) 및 직조 가능한 섬유를 생산하기 위해 천연 결합제를 화학적으로 제거하는 증기 폭발이 포함됩니다. . 섬유 대마를 위한 완전한 공정 라인은 2-8 단톤/시간(1.8-7.2 t/시간) 범위의 출력을 가지고 있습니다.

포장

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6 1차 섬유는 면, 울, 폴리에스터. 말 침구와 같은 기타 제품은 압축된 베일에 포장됩니다.

제지

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7 인피 섬유는 일반적으로 종이에 사용되며 물과 화학 물질이 담긴 소화조라고 하는 구형 탱크에 넣습니다. 이 혼합물은 모든 섬유가 서로 분리될 때까지 높은 온도와 압력에서 최대 8시간 동안 가열됩니다. 과도한 물로 세척하면 화학 물질과 추출된 결합 성분(펙틴)이 제거됩니다. 그런 다음 깨끗한 섬유를 홀란더 비터(Hollander beater)라고 하는 기계에 공급합니다. 이 기계는 수평 축을 중심으로 회전하는 바퀴가 장착된 대형 통으로 구성되어 있습니다. 최대 12시간 동안 지속되는 이 구타 단계는 섬유를 원하는 길이로 절단하고 적절한 결합을 위해 필요한 표면 거칠기를 생성합니다. 표백 화학 물질은 때때로 이 단계에서 추가되거나 섬유가 있는 탱크를 분리합니다. 그런 다음 표백된 펄프를 제지기로 펌핑하거나 다른 위치의 제지 공장으로 운송하기에 적합한 건조 상태로 압축합니다.

품질 관리

대마 섬유의 인장 강도, 섬도(섬유 직경)를 테스트하고 색상을 기록합니다. 수분 함량은 성장 및 생산 과정의 모든 단계에서 기록됩니다. 식물의 THC 함량은 또한 수준이 0.3% 표시를 초과하지 않는지 확인하기 위해 연속적으로 테스트됩니다. 대마가 산업에 미치는 영향에 대한 연구가 계속 진행되고 있습니다. 설정된 기준은 지속적으로 변경되고 변경됩니다.

부산물/폐기물

사용하지 않은 수확한 대마는 불에 태운다. 섬유를 가공하는 과정에서 심섬유가 저장되어 주로 종이, 말 침구, 건축 자재 등을 만드는데 사용됩니다. 대부분의 대마 생산자는 먼지를 제거한 다음 포장 및 포장하여 코어 섬유를 재활용합니다. 먼지는 연료로 사용되는 알약으로 압축될 수 있습니다. 코어의 흙과 작은 칩도 고영양 토양 첨가제로 사용됩니다.

미래

합법화되면 대마 산업은 연간 20%의 성장률을 기록하고 있습니다. 다른 잠재적인 용도가 개발되고 있습니다. 예를 들어, 대마분말은 양식장, 특히 민물고기와 새우의 식품 재료로 사용될 수 있음을 보여주었습니다. 대마 맥주조차도 캐나다 시장에 진출했지만 맥주 판매의 작은 부분으로 남을 것으로 예상됩니다. 건축 산업을 위한 복합 재료도 조사되고 있습니다.

대마 씨앗이 많은 영양가를 가지고 있기 때문에 대마를 식품 공급원으로 사용하는 것이 가장 큰 응용이 될 수 있습니다. 씨에는 필수 지방산, 단백질, 칼슘, 철, 아연, 비타민 B, C, E가 포함되어 있습니다. 대마 씨는 기름이나 밀가루로 만들 수 있으며 잣이나 해바라기 씨와 맛이 비슷하여 통째로 먹을 수도 있습니다. .

대마를 재배하는 것이 여전히 불법이기 때문에 미국에서 대마에 대한 전망은 불확실합니다. 연구 목적으로 대마 재배를 허용하는 법안을 1998년에 통과시킨 10개 주(아칸소, 캘리포니아, 하와이, 일리노이, 미네소타, 몬태나, 뉴멕시코, 노스다코타, 버지니아)가 있으며 다른 여러 주에서 이를 고려하고 있습니다. 그러나 연방법은 여전히 ​​산업용 대마 재배를 금지하고 있습니다. 미국 마약단속국(Drug Enforcement Agency)은 시장이 미국에서 개발되기 전에 마음을 바꿔야 할 것입니다. 일단 충분한 투자와 관심, 가격 경쟁력, 고품질 제품 생산이 가능하다면 대마는 10억 달러 규모의 작물이 될 수 있습니다. 고부가가치 제품을 위해서는 가공기술도 업그레이드되어야 한다.