TWI495771B - 用於複合材料之生質材料的處理方法 - Google Patents

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Description

用於複合材料之生質材料的處理方法
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、***、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：
【實施例】
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。
實施例1
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℃)。
實施例2
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%。
實施例3
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℃)。
實施例4
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)

  1. 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。
  2. 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、***、或紅麻。
  3. 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。
  4. 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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