利用廢棄羽毛生產新型隔熱材料

報告時間:2024-02-19
報告地點:大四教室
指導老師:譚發瑞
學生:吳允安
摘要

     禽肉已經成為全球消費的主要蛋白質來源之一,隨著消耗的家禽數量不斷增加,家禽副產物羽毛也逐漸成為一種日益棘手的工業廢棄物,以焚燒、堆肥及製成羽毛粉等是傳統常見用於處理羽毛廢料的方法。羽毛的一個關鍵特性是其優異的隔熱性能,根據羽毛的類型,其導熱係數範圍為0.024 W/(m·K) 至0.034 W/(m·K)。本報告在探討利用廢棄羽毛的隔熱特性生產新型隔熱材料,達到廢物再利用的目標。將家禽加工廠取得的羽毛清洗消毒及乾燥處理後,使用制粒機製成大小適中的羽毛纖維,將這些羽毛纖維與表面為聚乙烯(PE)、中芯為聚丙烯(PP)的雙組分纖維混和,並通過氣流成網製成非織造羽毛纖維織物。之後使用熱流計測定熱傳導率W/(m·K),將該羽毛織物與牛仔布、麻、羊毛、rPET及礦物棉等商業隔熱材料比較性能,測試樣本尺寸為20 × 20 cm,厚度約為30mm。熱板和冷板之間的溫差(ΔT)設定為10 K,使用10℃、15℃、20℃、25℃及30℃的平均測試溫度來確定熱導率隨溫度的變化,亦於20℃的固定溫度下研究了不同密度對熱傳導率的影響。試驗結果表明在30℃時,羽毛纖維、麻及牛仔布的熱傳導率會趨於一致,約為0.040 W/(m∙K),在30℃以下時羽毛纖維略優於其他兩者。以20℃測試的密度為59 kg/m³的樣品,有最佳熱傳導率0.033 W/(m∙K)。而後使用比例為0%、50%、80%的羽毛纖維與棉花及羊毛以針刺成網的方式進行混和,並在10℃、25℃、40℃的溫度下測試混合織物的熱傳導率,也與一些市面上常見的隔熱材料進行了比較,試驗結果顯示,對於成分中含有80%羽毛纖維的樣品(FW3、FC3),有觀察到λ的最低值,FW3和FC3的熱導率分別為0.031和0.033 W/(m·K),與傳統材料(聚苯乙烯、玻璃棉)相比,差異在0.007–0.02 W/(m·K)的範圍內。綜上所述,利用廢棄羽毛製造具有與市售產品具有相當性能且永續性的高性能隔熱產品是可行的。

參考文獻
  • Bhari, R., M. Kaur, and R. Sarup Singh. 2021. Chicken feather waste hydrolysate as a superior biofertilizer in agroindustry. Current Microbiology, 78(6), 2212-2230.
  • Dieckmann, E., R. Onsiong, B. Nagy, L. Sheldrick and C. Cheesemane. 2021.Valorization of Waste Feathers in the Production of New Thermal InsulationMaterials. Waste Biomass Valor, 12, 1119-1131.
  • Mrajji, O., M. E. Wazna, Y. Boussoualem, A. E. Bouari, and O. Cherkaoui. 2021. Feather waste as a thermal insulation solution: Treatment, elaboration and characterization. Journal of Industrial Textiles, 50(10), 1674-1697.