TWI593788B - Agricultural waste biomass composite material

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農棄物生質複合材料

本發明是有關於一種農棄物生質複合材料，特別是指一種包含麥粕微粒及聚乳酸(polylactic acid,PLA)的農棄物生質複合材料。

聚乳酸是目前市面上最廣泛使用的「完全生物可分解」的塑膠原料，其主要是使用玉米等經濟作物作為原料，經過發酵、脫水等過程獲得乳酸，再進行聚合反應而得，故其原料成本價格仍然偏高。

目前改善聚乳酸性質的方式多半是透過合成時與其他單體共聚合、透過與其他聚合物共混或共聚、或是透過改質劑進行改質，但卻因此增加了生產成本，且往往需要引進對環境有不良影響的原料，而這些原料通常是生物不可分解，當聚乳酸被分解後該共聚物斷裂形成無法再回收的小碎片，更造成環境的汙染。

因此，本發明之目的，即在提供一種農棄物生質複合材料，不影響聚乳酸本身的機械強度，不涉及使用易對環境造成汙染的原料。

於是，本發明農棄物生質複合材料，包含麥粕微粒及聚乳酸，其中，該麥粕微粒的含水率不大於1wt%且粒徑不大於100μm。

本發明之功效在於：包含麥粕微粒及聚乳酸的農棄物生質複合材料，不僅不影響聚乳酸本身的機械強度，且是完全生物可分解的環保複合材料，可替代石化材料以減少環境污染，並有助於降低聚乳酸塑膠製品的原料成本及產品價格。

以下將就本發明內容進行詳細說明：較佳地，該麥粕微粒的粒徑範圍為8~100μm。更佳地，該麥粕微粒的粒徑範圍為8~10μm。

較佳地，以該農棄物生質複合材料的總重為100wt%，該麥粕微粒的重量比例範圍為1~60wt%。更佳地，以該農棄物生質複合材料的總重為100wt%，該麥粕微粒的重量比例範圍為20~60wt%。

較佳地，該農棄物生質複合材料不含黏合劑(binder)。

較佳地，該麥粕微粒是將麥粕經乾燥後再經磨碎而得。

較佳地，該麥粕微粒是將麥粕經由一氣旋式滾筒烘乾機逆流乾燥後再經磨碎而得。

較佳地，該麥粕微粒是將麥粕經乾燥後再依序經球磨粉碎及氣流粉碎而得。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

<實施例1>

A.前處理

將農棄物麥粕(竹南啤酒廠提供)先進行重金屬(例如：砷、鎘、鎳、鉻、銅、鋅、鉛、銻、汞、硒等)分析，確認來源麥粕中不含重金屬。

使用烘箱將該麥粕進行初步預熱，去除殘餘的啤酒液體，以避免後續可能因為溫度升高導致產生酒精氣體而發生危險。

B.乾燥

使該麥粕由一供料裝置進入一氣旋式滾筒烘乾機的滾筒中，利用該氣旋式滾筒烘乾機內層的抄板可持續將該麥粕抄起、散落，使該麥粕在螺旋行進的過程中進行逆流烘乾以進行熱交換，最後透過熱風將乾燥後的麥粕快速排出滾筒。而含水率在1wt%以上的麥粕會因自身重量過重而不能被熱風排出。

C.磨碎

由於在上述乾燥過程中，麥粕的纖維會自行纏繞成塊，因此在本實施例中，先利用機器球磨法，使該乾燥後的麥粕在球珠與球珠或球珠與研磨罐之間，經碰撞、研磨作用而形成約500~2000μm的麥粕粉末。

接著，透過高速撞擊式研磨粉碎機進行打片粉碎，使該麥粕粉末形成約50~500μm的麥粕細粉。最後，利用透過高壓氣旋式乾燥技術進行氣流粉碎及篩選分級，使該麥粕細粉形成約20 μm的麥粕微粒，同時可確保麥粕在磨碎過程中的含水率不會增加。在長時間研磨後，可得到約8~10μm的麥粕微粒。

上述經磨碎後的麥粕粒徑是利用雷射粒徑儀進行量測。

在上述氣流粉碎的過程中，由於麥粕粉體的表面積大幅增加、溫度迅速上升且會產生靜電流動，容易導致塵爆的風險，因此需在-10~-50℃進行研磨。

D.混摻

將上述磨碎後得到的麥粕微粒，以5wt%的比例添加至聚乳酸塑膠母粒中，混摻後得到實施例1的農棄物生質複合材料。

<實施例2~4>

實施例2~4與實施例1不同之處在於，將上述磨碎後得到的麥粕微粒，分別以10wt%、20wt%、60wt%的比例添加至聚乳酸塑膠母粒中，混摻後得到實施例2~4的農棄物生質複合材料。

綜上所述，本發明農棄物生質複合材料包含麥粕微粒及聚乳酸，不影響聚乳酸本身的機械強度，無毒且可避免石化工業造成的環境污染，有助於去化農棄物麥粕並降低聚乳酸塑膠製品的原料成本及產品價格，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。