利用茶葉制作功能性紙衣材料

高橋哲也 等著 劉輔庭 摘譯

利用茶葉制作功能性紙衣材料

高橋哲也 等著 劉輔庭 摘譯

1 試驗

1.1 試樣

試驗采用日本產綠茶，其纖維材料是大麻、聚酯纖維、聚乳酸纖維及漿粕。為提高混合紙(濕法非織造布)的力學性能，可在抄紙(濕法成網)過程中向原料液添加相對分子質量約100萬的聚酰胺—表氯醇共聚物乳液(作為黏合劑)。

1.2 茶葉混合紙的制作方法

在煮鍋中放入蒸餾水4 L，加茶葉400 g，在70℃下煮30 min，用不銹鋼濾網收集茶葉，再在濕態下粉碎。表1是含茶葉的混合紙各試樣的組成比例。按表1配比，加蒸餾水，經攪拌制成均勻分散的漿液，并加入0.75%(質量分數)黏合劑。調整投入量，使樣品面密度達到100 g/m2，抄紙25 cm ×25 cm，然后在室溫下經410 kPa軋壓，120℃下烘干，制成茶葉混合紙。

表1 含茶葉混合紙的組成

1.3 Konjac漿涂層

Konjac粉的主要成分是碳水化合物。Konjac粉漿的制作方法是:先在蒸餾水中加入一定量Ca(OH)2并使其溶解，再加入一定量Konjac粉，攪拌8 min。制作0.5%和1.5%(質量分數)Konjac

1.4 測試方法

1.4.1 掃描電子顯微鏡

電子顯微鏡臺上貼碳帶，其上固定試樣。在室溫下干燥24 h后，用濺射機將金蒸鍍于試樣上，其后用掃描電子顯微鏡觀察混合紙的表面。加速電壓15 kV，放大200倍進行觀察。

1.4.2 比拉伸強度

按標準JIS-P8113對干態茶葉混合紙進行拉伸試驗。試樣尺寸為寬15.0 mm±0.1 mm，長250 mm±1 mm。用定速拉伸測試儀進行測試，夾持長度180 mm±1.0 mm，以20 mm/min拉伸速度加載，直至試樣斷裂，讀取最大負荷和拉伸斷裂時的伸長。將最大負荷讀數除以混合紙面密度，計算試樣的比拉伸強度。

1.4.3 比破裂強度

按標準JIS-8131進行撕裂強度測試。試樣尺寸為100 mm×100 mm。采用高壓型測試儀，試樣用蓋板夾緊，由加壓裝置加壓直至試樣破裂，讀取最大壓力。將最大壓力讀數除以試樣面密度，計算比破裂強度。

1.4.4 硬挺度

按標準JIS-P8143用硬挺度測試儀進行硬挺度測試。試樣寬30 mm，長80 mm，夾在兩輥間，使其左右回轉，將其由于自重而倒垂下的臨界回轉角為90°時的臨界長度乘以3再除以100，計算硬挺度。

1.4.5 透氣度漿液時Ca(OH)2加入量分別為0.02%和0.06%。由機器對混合紙的正反表面各涂漿一次，然后吊干。混合紙上漿率計算公式:

按標準JIS-P8117測定透氣度。固定板上有一直徑為28.6 mm±0.1 mm的圓孔(透氣面積642 mm2)，尺寸為50 mm×50 mm的試樣固定在板上，測定將內筒300 ml壓縮空氣通過試樣所需時間，然后換算成通過100 ml空氣所需的時間，即為透氣度。透氣度值越小，表明試樣的透氣性越好。

1.4.6 吸水性

按標準JIS-L1096測定吸水性。將混合紙試樣放在支持環上，其上再放一環以固定試樣。用移液管移取23℃±2℃的蒸餾水100 μl，從高度7 mm處向試樣滴液。用秒表記錄自蒸餾水接觸試樣直至水滴完全被試樣吸收的時間(以0.1 s為單位)。吸水時間越短，表明試樣吸水性越好。

1.4.7 縫紉線跡強度

試樣尺寸為寬25 mm，長110 mm。將兩塊試樣重合，進行直線縫紉。縫紉長度為10 mm，縫跡1.5 mm。用拉伸試驗儀以300 mm/min的拉伸速度進行測試。夾距76 mm，縫跡在中央位置。讀取試樣斷裂時的最大負荷，求出縫跡強度。每一試樣測定10次，求平均值。

1.4.8 消臭性試驗

在500 ml的容量瓶中放入28.0%～30.0%的氨水400 ml，在容量瓶上部空間用2.0 ml注射器采樣，吸取適量的飽和蒸氣。將采集的高濃度氨氣注入試驗袋中，并加入空氣，調整氨氣的濃度達到(60±2)×10－6。

5 L的試驗袋中裝有試樣1 g±0.0001 g;用計量泵注入60×10－6的氨氣3 L。分別在注入氨氣后的10、30 min以及1、3、6和24 h測定試驗袋內的氨氣濃度。將開始時的濃度作為100，計算氨氣的殘存率。

1.4.9 耐洗性試驗

對添加聚酰胺—表氯醇共聚物乳液的茶葉混合紙進行耐洗性試驗。在清洗瓶中放入100 ml蒸餾水，添加十二烷基苯磺酸鈉使其濃度為1.6× 10－4mol/L;再放入直徑6.3 mm的鋼球10只。將該清洗瓶放置于40℃的恒溫槽中，10 min后在瓶中放入5 cm×5 cm的混合紙一張，用洗滌機在40℃、42 r/min的條件下轉動30 min進行清洗。排凈清洗液后，加蒸餾水洗3 min，共洗兩次。洗后將混合紙風干。

2 試驗結果

由試驗可以得出以下結論:

(1)用大麻制成的茶葉混合紙，在其表面上漿后，比拉伸強度、比破裂強度和硬挺度都有提高，透氣性和吸水性降低。

(2)經過縫紉的茶葉混合紙，上漿后其縫跡強度顯著提高，對應的力學性能提高。

(3)各種纖維原料(大麻、聚酯纖維、聚乳酸纖維和漿粕)制成的茶葉混合紙上漿后，比拉伸強度都有提高。

(4)茶葉混合紙中只要含有10%(質量分數)的茶葉，在對氨氣的消臭性試驗中就顯示出良好的消臭性，3 h后氨氣的殘存率降低到0.6%;上漿對茶葉混合紙的消臭性無影響。

(5)抄紙過程中，在原料漿液中加入聚酰胺—表氯醇共聚物乳液作為黏合劑，制成的茶葉混合紙有其特性:①比拉伸強度都有提高，黏合劑在干燥或濕潤狀態下都可加入，特別是在濕潤狀態下，不加黏合劑時混合紙的比拉伸強度為2.1 N·m2/g，添加0.75%(質量分數)黏合劑時，混合紙的比拉伸強度提高到18.6 N·m2/g;②添加黏合劑對茶葉混合紙的消臭性無影響;③添加黏合劑后混合紙的耐洗性顯著提升，加入0.75%(質量分數)黏合劑的混合紙，經20次洗滌外觀無損傷，1 h后的氨氣殘存率小于2.1%。

資料來源:纖維學會志，2009(8):43-57.