TWI495771B - 用於複合材料之生質材料的處理方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於生質纖維,更特別關於其去膠方法。
生質材料如植物纖維的主要成份為纖維素,以及次要成份如半纖維素、果膠、木質素、含氮物質、色素、及灰份等等。一般紡織用的生質纖維需經梳理、抱合、延伸、及加撚等步驟才能合併,而果膠有利於上述步驟。然而當生質纖維應用於複合材料如汽車內裝材、頂棚、門飾板、後行李箱隔板時,如何使熱固型或熱塑型樹脂完全含浸生質纖維是關鍵。複合材料必然採用高溫複合成型,但果膠在高溫複合的過程會水解與碳化,形成空孔於產物中而劣化複合材料性質。
為解決上述問題,習知技藝多以直接添加矽烷偶合劑、金屬偶合劑、或氨基酸至生質纖維與熱固型或熱塑型樹脂之含浸步驟中。然而上述方法均無法有效去除生質纖維所含的果膠,即無法提升複合材料之拉伸強度、彎曲強度、或耐衝擊強度等特性。
本發明一實施例提供一種用於複合材料之生質材料的處理方法,包括:(i)將生質材料置入精練滲透劑之鹼液後,再水洗中和生質材料,其中鹼液溫度介於95℃至150℃之間;(ii)將步驟(i)處理後之生質材料置入酸液後,再水洗生質材料;(iii)將步驟(ii)處理後之生質材料置入酵素之醋酸溶液後,再水洗生質材料,即得去膠之生質材料。
本發明一實施例提供用於複合材料之生質材料的處理方法,包括下述步驟:(i)將生質材料置入精練滲透劑之鹼液後,再水洗中和生質材料,其中鹼液溫度介於95℃至150℃之間;(ii)將步驟(i)處理後之生質材料置入酸液後,再水洗生質材料;(iii)將步驟(ii)處理後之生質材料置入酵素之醋酸溶液後,再水洗生質材料,即得去膠之生質材料。
上述之生質材料可為亞麻、大麻、或紅麻。在步驟(i)中,精練滲透劑可為UNS精練滲透乳化劑,且滲透劑之濃度介於1g/L至5g/L之間。若精練滲透劑的濃度過高,則會形成浪費增加成本同時也會影響鹼的滲透。若精練滲透劑的濃度過低,則達不到滲透效果。鹼液可為氫氧化鈉、氫氧化鉀、其他常用鹼、或上述之組合之水溶液。可以理解的是,只要是能調整pH值的鹼類均可用以鹼處理生質纖維,而不限於上述列舉的種類。上述鹼液的pH值介於12至13之間。若鹼液的pH值過高,則會破壞生質材料纖維。若鹼液的pH值過低,則達不到效果。上述鹼液之溫度介於95℃至150℃之間。一般用於衣料的生質材料,不需以如此高溫的鹼液處理。本發明以較高溫的鹼液處理生質材料,可提高其脫膠程度。若鹼液溫度不足,則無法達到有效的脫膠量。若鹼液溫度過高,則會使纖維素黃化變黑。
在步驟(ii)中,酸液可為鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸、草酸、其他常用酸、或上述之組合。可以理解的是,只要是能是能調整pH值的酸類均可用以酸處理生質材料,而不
限於上述列舉的種類。酸液的pH值介於4至5之間。若酸液的pH值過低,則將鹼劑快速除去形成表面酸化現象。若酸液之pH值過高,則要使用大量酸劑才能將生質纖維中鹼劑去除。
在步驟(iii)中,酵素包括使用全亞CHITEX THL(麻纖維酵素),且酵素之濃度介於3g/L至5g/L之間。若酵素的濃度過高,則破壞纖維強度。若酵素的濃度過低,則減低脫膠效果。pH值介於5至6之間,若pH值過高或過低,則都會降低酵素的脫膠減量效果。溫度介於50℃至60℃,過高與過低都會降低酵素的脫膠減量效果。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂,下文特舉數實施例作詳細說明如下:
果膠含量測定:
將已烘乾的樣品秤重得W1,放入蘇氏萃取套中,置入苯及乙醇(體積比=2/1)加熱迴流4至6次/小時後,將蘇氏萃取套中的樣品取出烘乾秤重得W2。(W1-W2)/W1即樣品中的脂蠟質比例。
接著將上述去除脂蠟質的樣品(重W2)置入蘇氏萃取套中,置入含1%草酸銨的水溶液加熱迴流2至3小時,取樣品烘乾秤重得W3。(W2-W3)/W1即樣品中的果膠比例。
取市售之亞麻纖維布(購自宏都布行之MM5-1),其厚度為1.05mm,經紗密度為16根/吋,緯紗密度為14根/吋,且果膠含量為5.03%。將上述亞麻纖維布置入10g/L之氫
氧化鈉與1g/L的UNS(壬基苯酚、聚氧乙烯醚、與仲烷基苯磺酸鈉之混合物)溶液,於100℃下洗滌120分鐘後,接著將鹼處理後之亞麻纖維布水洗中和。之後將亞麻纖維布置於5g/L之醋酸中運轉30分鐘後,水洗亞麻纖維布。之後將亞麻纖維布置入5g/L之麻纖維酵素(全亞CHITEX THL)與0.5g/L之醋酸溶液,於55℃下運轉60分鐘後升溫至80℃去除酵素,洗淨亞麻纖維布並烘乾,即得去膠之亞麻纖維布。經上述步驟後,去膠之亞麻纖維布之果膠含量降低至2.8%(100℃)。
取市售之亞麻纖維布(購自宏都布行之MM5-1),其厚度為1.05mm,經紗密度為16根/吋,緯紗密度為14根/吋,且果膠含量為5.03%。將上述亞麻纖維布置入10g/L之氫氧化鈉與1g/L的UNS精練滲透乳化劑(壬基苯酚、聚氧乙烯醚、與仲烷基苯磺酸鈉混合物)溶液,於130℃下洗滌120分鐘後,接著將鹼處理後之亞麻纖維布水洗中和。之後將亞麻纖維布置於5g/L之醋酸中運轉30分鐘後,水洗亞麻纖維布。之後將亞麻纖維布置入5g/L之麻纖維酵素(全亞CHITEX THL)與0.5g/L之醋酸溶液,於55℃下運轉60分鐘後升溫至80℃去除酵素,洗淨亞麻纖維布並烘乾,即得去膠之亞麻纖維布。經上述步驟後,去膠之亞麻纖維布之果膠含量降低至1.9%。
取市售之紅麻纖維(果膠含量為16.5%,購自Sustainable Fibre Solutions(Pty)Ltd之Grade B bast fiber)
置入10g/L之氫氧化鈉與1g/L的UNS精練滲透乳化劑溶液,於100℃下運轉120分鐘後,接著將鹼處理後之紅麻纖維水洗中和。之後將紅麻纖維置於5g/L之70℃醋酸中30分鐘後,水洗紅麻纖維。之後將紅麻纖維置入5g/L之麻纖維酵素(全亞CHITEX THL)與0.5g/L之醋酸溶液,於55℃下運轉60分鐘後升溫至80℃去除酵素,洗淨紅麻纖維並烘乾,即得去膠之紅麻原纖維。經上述步驟後,去膠之紅麻纖維之果膠含量降低至3.5%(100℃)。
取市售之紅麻纖維(果膠含量為16.5%,購自Sustainable Fibre Solutions(Pty)Ltd之Grade B bast fiber)置入10g/L之氫氧化鈉與1g/L的UNS精練滲透乳化劑溶液,於130℃下運轉120分鐘後,接著將鹼處理後之紅麻纖維水洗中和。之後將紅麻纖維置於5g/L之70℃醋酸中30分鐘後,水洗紅麻纖維。之後將紅麻纖維置入5g/L之麻纖維酵素(全亞CHITEX THL)與0.5g/L之醋酸溶液,於55℃下運轉60分鐘後升溫至80℃去除酵素,洗淨紅麻纖維並烘乾,即得去膠之紅麻原纖維。經上述步驟後,去膠之紅麻纖維之果膠含量降低至2.6%。
上述實施例之果膠含量如第1表所示。由第1表可知,實施例的去膠方法可有較降低原始麻纖維中的果膠含量。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何熟習此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作任意之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (4)
- 一種用於複合材料之生質材料的處理方法,包括:(i)將一生質材料置入一精練滲透劑之鹼液後,再水洗中和該生質材料,其中該鹼液溫度介於95℃至150℃之間,該鹼液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、或上述之組合之水溶液,且該鹼液之pH值介於12至13之間;(ii)將步驟(i)處理後之生質材料置入一酸液後,再水洗該生質材料,其中該酸液包括鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸、草酸、或上述之組合,且該酸液的pH值介於4至5之間;(iii)將步驟(ii)處理後之生質材料置入一酵素之醋酸溶液後,再水洗該生質材料,即得一去膠之生質材料,其中該酵素之醋酸溶液的pH值介於5至6之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於複合材料之生質材料的處理方法,其中該生質材料包括亞麻、大麻、或紅麻。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於複合材料之生質材料的處理方法,其中步驟(i)的該精練滲透劑之濃度介於1g/L至5g/L之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之用於複合材料之生質材料的處理方法,其中步驟(iii)中的該酵素之濃度介於3g/L至5g/L之間,且溫度介於50℃至60℃。
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