纯化木质素复合材料制法及制品的制作方法

本发明涉及一种能取代塑料材料及植物纤维复合材料，在符合无毒、无害、安全、可回收利用及环保的条件下，具备有遇热高稳定性及聚合能力强效益的纯化木质素复合材料制法及制品。

背景技术：

当前，社会进步，工商业发展快速，诸如塑料材料会造成环境污染的生活制品，确实给人类生活带来便利性，但，伴随而来的却是环境质量急速恶化，甚至日益影响或威胁到人类的健康。因此，寻求可以取代塑料材料的环保复合材料研究或开发，早已成为产业解决上述问题的一大重点工作；在现有技术中，如公开号为572817，发明名称为“可自然分解的容器制造方法”中国台湾专利申请中，是将粉碎筛选的天然生物纤维粉末与添加剂(如pva胶)混合成原料，再将原料送入模具中，以60～300℃加热温度条件，加压成型容器成品；又如公开号为i367234，发明名称为“植物纤维复合材料及其组成物、制法与应用”的中国台湾专利申请中，是将粉碎细化的植物纤维与生物聚合添加剂混合，在90～120℃加温条件下，挤压造粒成一种粒状植物纤维复合材料，或进一步制成片状植物纤维复合材料，可分别采用射出成型及吹塑法制出产品；上述二种已知植物纤维复合材料，虽能取代塑料材料，作为环保产品的制作用料，但，植物纤维粉粒或粉末直接与添加剂(pva胶)或生物聚合添加剂混合，集结成束的植物纤维与添加剂之间，由于黏着接口空隙较大，聚合能力较弱，易因产品成型时的稳定度不佳，导致产品强度下降或影响产品制作时的良率，加上植物纤维中所含纤维素及半纤维素，遇热出现不稳定所造成的较不耐热/耐温问题，长时湿热环境，存在吸水受潮发霉的缺点。因此，即便上述已知植物纤维复合材料对环境保护及人体健康作出贡献，然而，就市场多种容器、器皿等产品，为能多次重复清洗使用，必须具备耐摔、耐洗、耐高温等质量条件而言，上述已知的植物纤维复合材料，显然未能完全符合要求。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种纯化木质素复合材料制法，包括一原料制备程序，一木质素纯化程序及一木质素混料程序；

该原料制备程序，是取富含木质素的植物性物料，经干燥加工，处理至含水率15％以下，进行破碎加工及粉碎加工成粒径20～500μm细度的粉粒原料；

该木质素纯化程序，是将该粉粒原料投入一反应槽中，加入该粉粒原料重量10倍的软水及该粉粒原料重量千分之1～千分之2的纤维水解酵素进行纤维水解糖化处理，使该粉粒原料中所含的纤维素及半纤维素被分解为溶于水中的糖类而形成含固态木质素的糖类水溶液，接续添加该粉粒原料重量千分之1～千分之2的酵母，进行发酵处理，将该含固态木质素的糖类水溶液发酵成为含固态木质素及乙醇的发酵水溶液，再通过固液分离处理，将固态木质素部份分离出来，并经过烘干加工，产出纯质地木质素粉料；

该木质素混料程序，是以整体重量为含量比例基础，将含量比例为30～70％的纯质地木质素粉料，含量比例为0～30％的淀粉及含量比例为20～50％的胶合剂投入混料机中搅拌混合加工，产出纯化木质素复合材料；

鉴于该纯化木质素复合材料中所含纯化木质素遇热稳定性高，低吸水性及与胶合剂间黏着接口空隙小，聚合能力强等特性，因此该纯化木质素复合材料能够取代植物纤维复合材料用于制品制作，显著提升制品的防水性、耐高温性及受力强度。

本发明的次一目的是提供一种纯化木质素复合材料制法，其中，该原料制备程序的植物性物料，为富含木质素的木本植物及或草本植物，该木本植物及或草本植物，是选自藤蔓、秸杆、竹、木屑、甘蔗渣、玉米芯棒、稻壳、棕梠壳、花生壳及其组合，以使多种农作废弃物可以得到再利用。

本发明的再一目的是提供一种纯化木质素复合材料制法，其中，该木质素纯化程序，是将该粉粒原料投入该反应槽中加入该软水时，先调整控制该反应槽中的水温在50至60摄氏度，再将该纤维水解酵素投入该反应槽中，以使该纤维水解酵素在该反应槽中对该粉粒原料所含植物纤维进行纤维水解糖化处理，能以合适的糖化温度，达到纤维素及半纤维素良好分解效果与效率。

本发明的另一目的是提供一种纯化木质素复合材料制法，其中，该木质素纯化程序的含固态木质素及乙醇的发酵水溶液，是经由一蒸馏处理，蒸馏出乙醇收集后再进行固液分离处理，由于乙醇可作为食用、化工用或医疗用途，以使该纯质地木质素粉料的产出，增加经济效益。

本发明的又一目的是提供一种纯化木质素复合材料制法，其中，该木质素纯化程序的固液分离处理，是分离出有固态木质素及发酵水溶液，该发酵水溶液，并经过一废水处理，以使发酵水溶液能在符合排放标准的条件下，以废水形式进行排放。

本发明的次再一目的是提供一种纯化木质素复合材料制法，其中，该木质素混料程序的淀粉，是选自小麦粉、玉米粉、马铃薯粉、甘藷粉、木薯粉及其组合，由于该纯质地木质素粉料与该淀粉能通过该胶合剂紧密聚合，使得该淀粉能作该纯质地木质粉料的改性添加剂或辅助剂。

本发明的次另一目的是提供一种纯化木质素复合材料制法，其中，该木质素混料程序的胶合剂，为天然植物黏胶，是选自松香、达玛树脂、科巴树脂、田菁胶、胡麻胶及阿拉伯胶等胶质黏着剂，由于该胶合剂对该纯质地木质素粉料及该纯质地木质素粉料与该淀粉的聚合具有良好胶黏能力，使得该纯化木质素复合材料用于制品的制作，得到良好定型效果。

本发明的次又一目的是提供一种纯化木质素复合材料制法，其中，该木质素混料程序所产出的纯化木质素复合材料，是进一步经过板片成型加工，制作成为板片状纯化木质素复合材料，由于该板片状纯化木质素复合材料允许剪裁，使得该板片状纯化木质素复合材料能用于建筑、家具等领域，作为建材或板材使用。

本发明的再次一目的是提供一种纯化木质素复合材料制法，其中，该木质素混料程序所产出的纯化木质素复合材料，是进一步经过造粒加工，制作成为颗粒状纯化木质素复合材料，由于该颗粒状纯化木质素复合材料能用射出成型机射出成型产品，使得该颗粒状纯化木质素复合材料能取代塑料粒，用于产品射出成型的原料使用。

本发明的再另一目的是提供一种纯化木质素复合材料制品，是由上述任一项所述纯化木质素复合材料制法所制作成型的制品，鉴于该纯化木质素复合材料具备遇热高稳定性，低吸水性及成型聚合能力强的特性，使得制品能够有效增加防水性与耐高温性，并对外力，具有良好的强度表现。

附图说明

图1是本发明制法流程图；

图2是本发明纯化木质素复合材料制作制品的流程图。

符号说明：

原料制备程序1植物性物料10

干燥加工11破碎加工12

粉碎加工13粉粒原料14

木质素纯化程序2反应槽20

软水200纤维水解酵素201

纤维水解糖化处理21含固态木质素的糖类水溶液210

酵母211发酵处理22

含固态木质素及乙醇的发酵水溶液220

蒸馏处理23乙醇230

固液分离处理24固态木质素240

发酵水溶液241烘干加工25

纯质地木质素粉料26淀粉26a

胶合剂26b废水处理27

木质素混料程序3混料机30

搅拌混合加工31

纯化木质素复合材料32、32a、32b

板片成型加工40板材热压成型机41

造粒加工50射出成型机51

热压成型机60制品70、70a、70b

具体实施方式

本发明为达上述目的，特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

一种纯化木质素复合材料制法，如图1，包括一原料制备程序1，一木质素纯化程序2及一木质素混料程序3；

该原料制备程序1，是取富含木质素的植物性物料10，经日照曝晒或烘干机干燥加工11，将植物性物料10处理至含水率15％以下，由破碎机进行破碎加工12及或粉碎机进行粉碎加工13成粒径20～500μm细度的粉粒原料；

该木质素纯化程序2，是将该粉粒原料14投入一反应槽20中，加入该粉粒原料14重量10倍的软水200及该粉粒原料14重量千分之1～千分之2的纤维水解酵素201(可采用novozyme公司或genencor公司生产的纤维素水解酵素)进行约40～50小时的纤维水解糖化处理21，使该粉粒原料14中所含的纤维素及半纤维素被分解为溶于水中的糖类而形成含固态木质素的糖类水溶液210，接续添加该粉粒原料14重量千分之1～千分之2的酵母211(例如用于制酒的酵母)进行约40～50小时的发酵处理22(发酵温度35℃～40℃)，将该含固态木质素的糖类水溶液210发酵成为含固态木质素及乙醇的发酵水溶液220，再通过固液分离处理24(例如采用固液分离设备的滤网筛选及或压榨方式)，将湿料固态木质素240部份分离出来，并经过烘干机烘干加工25，产出纯质地木质素粉料26；

该木质素混料程序3，是以整体重量为含量比例基础，将含量比例为30～70％的纯质地木质素粉料26，含量比例为0～30％的淀粉26a及含量比例为20～50％的胶合剂26b投入混料机30中均匀搅拌混合加工31，产出纯化木质素复合材料32；

鉴于该纯化木质素复合材料32中所含纯化木质素遇热稳定性高，低吸水性及与胶合剂间黏着接口空隙小，聚合能力强等特性，因此该纯化木质素复合材料能够取代市面植物纤维复合材料用于制品制作，可以显著提升制品的防水性、耐高温性及受力强度。

根据上述实施例，其中，如图1，该原料制备程序1的植物性物料10，为富含木质素的木本植物及或草本植物，该木本植物及或草本植物，是选自藤蔓、秸杆、竹(屑)、木屑、甘蔗渣、玉米芯棒、稻壳、棕梠壳、花生壳及其组合，以使多种农作废弃物可以得到再利用。

根据上述实施例，其中，如图1，该木质素纯化程序2，是该粉粒原料14投入该反应槽20中加入该软水200时，先调整控制该反应槽20中的水温在50至60摄氏度之间，再将该纤维水解酵素201投入该反应槽20中，以使该纤维水解酵素201在该反应槽20中对该粉粒原料14所含植物纤维进行纤维水解糖化处理21，能以合适的糖化温度条件，达到纤维素及半纤维素良好分解效果与效率。

根据上述实施例，其中，如图1，该木质素纯化程序2的含固态木质素及乙醇的发酵水溶液220，是经由一蒸馏处理23，蒸馏出乙醇230收集后再进行固液分离处理24，由于乙醇230可作为食用、化工用或医疗用途，使得该纯质地木质素粉料26的产出，增加经济效益。

根据上述实施例，其中，如图1，该木质素纯化程序2的固液分离处理24，是分离出有固态木质素240及发酵水溶液241，该发酵水溶液241，并经过一废水处理27，使发酵水溶液241能在符合排放标准的条件下，以废水形式进行排放。

根据上述实施例，其中，如图1，该木质素混料程序3的淀粉26a，是选自小麦粉、玉米粉、马铃薯粉、甘藷粉、木薯粉及其组合，由于该纯质地木质素粉料26与该淀粉26a能通过该胶合剂26b紧密聚合，使得该淀粉26a能作该纯质地木质粉料26的改性添加剂或辅助剂。

根据上述实施例，其中，如图1，该木质素混料程序3的胶合剂26b，为天然植物黏胶，是选自松香、达玛树脂、科巴树脂、田菁胶、胡麻胶及阿拉伯胶等胶质黏着剂，由于该天然胶合剂26b对该纯质地木质素粉料26及该纯质地木质素粉料26与该淀粉26a的聚合具有良好胶合黏着能力，使得该纯化木质素复合材料32用于制品的制作，得到良好成型定型效果，且硬度达到洛氏硬度(hrr)120度以上。

根据上述实施例，其中，如图1、2，该木质素混料程序3所产出的纯化木质素复合材料32，是进一步经过制板机加热、加压的板片成型加工40，制作成为板片状纯化木质素复合材料32a，由于该板片状纯化木质素复合材料32a允许剪裁，使得该板片状纯化木质素复合材料32a能用于建筑、家具等领域，作为建材或板材使用。

根据上述实施例，其中，如图1、2，该木质素混料程序3所产出的纯化木质素复合材料32，是进一步经过造粒机的造粒加工50，制作成为颗粒状纯化木质素复合材料32b，由于该颗粒状纯化木质素复合材料32b能用射出成型机51射出成型产品，使得该颗粒状纯化木质素复合材料32b能取代塑料粒材料，用于产品射出成型的原料使用。

根据上述各实施例制法，本发明提供一种纯化木质素复合材料制品，如图1、2，至少包括上述该纯化木质素复合材料32在热压成型机60的成型模具中，加热到60～200℃温度所加压成型的制品70；上述该板片状纯化木质素复合材料32a在板材热压成型机41的成型模具中，加热到60～200℃温度所加压成型的制品70a；上述该颗粒状纯化木质素复合材料32b在射出成型机51的成型模具中，以射出温度60～200℃所射出成型的制品70b；由于该纯化木质素复合材料32，该板片状纯化木质素复合材料32a及该颗粒状纯化木质素复合材料32b，皆具备遇热高稳定性，低吸水性及成型聚合能力强的特性，使得制品70、70a、70b有效增加防水性及耐高温性，并对外力，具有良好的强度表现；举上述颗粒状纯化木质素复合材料32b为例，经由射出成型机51所射出成型的餐碗制品70b作为样品，检送sgs检验机关进行检测【注：检测的样品是为能依照塑料食品容器的检验标准进行测试，因此，将测试部位以“米色塑料碗”作为名称，谨此说明】，由附件一“塑化剂测试(零检出)”报告及附件二“甲醛残留测试(不残留)”报告，可证实送检样品为安全无毒、无害的制品70b，又附件三“洗碗机测试”报告，附件四“耐热120℃测试”报告及附件五“耐冷－20℃测试”报告，更可证明送检样品为耐洗、耐热及耐冷的制品70b。

以上说明，对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附说明书所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。