CN100516128C

CN100516128C - 一种生物全降解淀粉包装材料及其制品的加工方法和设备

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Publication number: CN100516128C
Application number: CNB2007100615400A
Authority: CN
Inventors: 贾军毅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: CN101016390A

Abstract

本发明属于生物降解材料的技术领域，具体涉及一种生物全降解淀粉包装材料及其加工方法和实施该方法的设备，解决了目前淀粉类包装材料主要为膜类产品，远远不能满足市场的需要。生物全降解淀粉包装材料，由淀粉、粘胶短纤维、浆板、添加剂组成。材料加水混合，搅拌均匀，用注塑枪将储料罐中的物料注入加热的模具内，经发泡成型制得。制品的加工设备包括储料罐、计量泵、注塑枪、注塑机。本发明所述方法、原料、设备生产出的包装制品表面光滑、色泽光亮、高雅防伪、无毒无味、标志清晰、厚度均匀，且具有一定的抗冲击强度和韧性，可完全降解，不会造成公害。投资小，周期短，生产现场整洁、卫生，无排放，废品及气孔余料可回收作造纸原料利用。

Description

一种生物全降解淀粉包装材料及其制品的加工方法和设备

技术领域

本发明属于生物降解材料的技术领域，具体涉及一种生物全降解淀粉包装材料及其加工方法和实施该方法的设备。

背景技术

随着各国环保意识的加强，人们对环境保护的呼声越来越高，各行业对产品包装的制造材料提出越来越高的要求，不可再生或不能再循环使用的材料很难进入市场。

传统的塑料包装虽然在某些领域仍有其不可替代的作用，但它所带来的“白色污染”也给人们带来很大的困扰。代之而起的纸制品包装，虽然被冠以环保、可降解、绿色制品等头衔，但其生产过程的“三废”的排放，其材料来源对森林资源的严重浪费，也已渐渐为人们所认识。为了保护世界上越来越少、越来越珍贵的森林资源，市场上也将会逐渐减少乃至停止使用该种材料的包装。

因此研究新的可替代的材料成为人们研究的新的方向，我国目前淀粉类包装材料主要为膜类产品，远远不能满足市场的需要。

发明内容

本发明提供了一种可回收、可降解、可注塑成型容积型包装制品的生物全降解淀粉包装材料的制造方法，同时提供了专用于实施该制造方法的设备。

本发明采用如下的技术方案实现：生物全降解淀粉包装材料，由下列配比的原料组成：淀粉70-80％、粘胶短纤维3-4％、浆板6-8％、添加剂11-18％。其加工方法为：取上述配比的原料混合，加水，水与原料材料的比例为52∶48，搅拌均匀后入储料罐，用注塑枪将储料罐中的物料注入加热的模具内，经发泡成型制得。

原料中：

1、淀粉为马铃薯淀粉或木薯淀粉，马铃薯淀粉的质量技术指标应符合《GB8884食用马铃薯》。木薯淀粉的质量指标应符合表1之规定。

表1

项目	单位	质量指标
项目	单位	质量指标	水分	％	11-14
酸度(PH值)		5-8	水分	％	11-14
酸度(PH值)		5-8	蛋白质	％	＜0.15
杂质	％	＜0.15	蛋白质	％	＜0.15

2、粘胶短纤维(也即长纤维)可选用GB/T14463棉型粘胶短纤维的优等品和一等品。若采用进口粘胶纤维，其质量指标应符合表2之规定。

表2

项目	单位	质量指标
项目	单位	质量指标	长度	mm	4±0.5(符合率95％)
颜色		白	长度	mm	4±0.5(符合率95％)
颜色		白	回潮率	％	8-12
分解温度	℃	＞175	回潮率	％	8-12

3、浆板(也即短纤维)采用针叶木浆或牛皮纸化学浆。可选用的国产原料：GB/T1678漂白硫酸盐木浆(Br浆)，GB13506漂白亚硫酸盐木浆(Bz浆)；QB1679未漂硫酸盐针叶木浆。

若采用进口浆板其质量指标应符合表3之规定。

表3

项目	单位	质量指标
项目	单位	质量指标	定质长度	g/mm	2.2-2.8
滤水性能	SR	＜20	定质长度	g/mm	2.2-2.8
滤水性能	SR	＜20	颜色		白
粗度	mg/m	0.15-0.25	颜色		白
粗度	mg/m	0.15-0.25	水分	％	7-11

3、添加剂包括石棉粉70％、甘油20％、液体石蜡10％。是目前市场上的公知产品。

本发明所述的实施生物全降解淀粉包装材料的制品的加工设备包括储料罐、计量泵、注塑枪、注塑机。注塑机主要由机架、卧式液压机、气动换向进料阀及液压、气动、电气控制系统。

储料罐与注塑枪之间设置计量泵，三者通过气动换向进料阀连接。储料罐顶部接压缩空气，底部与气动换向进料阀连接；

气动换向进料阀设三个接口，分别为进料口、出料口、计量口，其中进料口与储料罐连通，出料口与注塑枪连通，计量口与计量泵连通。气动换向进料阀阀芯为球体，阀芯上有L形通道，根据需要由气体控制通道将进料口与计量口连接，或者将出料口与计量口连接。

计量泵为柱塞式结构，腔式泵缸为两段式，包括前段料仓，后段定量腔。料仓内安装可移动的活塞，活塞固定于活塞杆上，活塞杆另一端通过导块与调节杆连接，调节杆内开有通孔与压缩空气连接。泵缸前端安装有与料仓相同的进出料口，泵缸后端设置锁紧轮，调节杆设于泵缸之外的部位安装有容积调节轮。进料时活塞及活塞杆下落，使导块与调节杆相贴，料仓顶部的空间就是原料的定量容积。由于调节杆为螺纹体，可旋转调节轮，调节杆就上升、下降以改变料仓的容积。调节杆中间为通孔，底部接压缩空气，注射是通过压缩空气推动导块，使活塞将料通过注塑枪注入模腔内。

注塑枪包括枪体，枪体前部是进料通道，中部为连接腔，后部装有气缸，进料通道前端为喷嘴，侧壁上开有进料口，连接腔内设有心杆与气缸活塞杆连接，枪体上还开有冷却水道。注塑枪的工作原理是气缸活塞在泵位时心杆回缩，进料通道畅通，计量泵推出的料通过通道喷嘴进入模腔，随即气缸将心杆推进，使心杆将通道及喷嘴口完全堵上。

注塑机包括机架、卧式油压机、安装模具的压机固定横梁和移动横梁。机架(固定横梁外侧)设置枪架，用于固定注塑枪，枪架下方为泵架，也安装在机架上，用于固定计量泵。由卧式油压机往复运动带动，使模具闭合，注塑、发泡、定时、开模产品退出，以及传送带将产品送出，整个循环过程均由电脑程序控制。

综上，本发明所述的加工设备系统工作情况如下：压缩空气将物料从储料罐压入气动换向进料阀，此时气动换向进料阀内具有L形通道的阀芯将进料口和计量口连通，物料进入计量泵，物料达到所需量后，控制气动换向进料阀的阀芯转动，使L形通道将计量口和出料口连通，计量泵底部通入压缩空气将物料压入注塑枪。物料挤压完毕后，气动换向进料阀阀芯转动再将进料口和计量口连通，再次进行计量泵内物料填充，如上反复实现计量泵的进料、出料。物料进入注塑枪后，气缸推动活心杆前进挤压物料进入处于合模状态的模腔内，保压成型。物料挤压完毕，气缸拉动心杆后退。产品成型后，动模板移动，产品脱模送出。

本发明可实现淀粉类材料制品的大批量生产，可手动，可自动，可单机，可多机联动，有助于此项环保产业的加快发展。

本发明所述方法、原料、设备生产出的包装制品表面光滑、色泽光亮、高雅防伪、无毒无味、标志清晰、厚度均匀，且具有一定的抗冲击强度和韧性，符合ISO2248要求，可完全降解，不会造成公害。投资小，周期短，生产现场整洁、卫生，无排放，废品及气孔余料可回收作造纸原料利用，完全符合国际种子协会ISTA2001对环境之要求。

本发明所述设备与同等规格的注塑机相比，塑料成形机功率192kw，而本机只有24kw，且制作同样的产品，塑料成形机需4.5分钟，而本机只需约100秒，因此效率高，能耗低是本设备的主要特征。

本发明所述的设备不仅做工精细，而且生产过程全部采用微电脑控制，实现了全自动化生产，在生产过程中，只要将技术参数设定，则机器可以在无人状态下连续工作。

该设备各种技术指标均在电脑中设定，因此要求工作人员必须进行规范化操作，各种生产过程中要求的技术指标包括电压、水压、油压以用其它指标均必须在正常状态下时，机器才能正常工作，否则机器将报警提示。同时在显示屏上将显示出现的故障及排除方法。减少了设备检修环节。

该设备在产品生产在采用了一次成型技术，并减少了传统生产中的冷却环节。

该设备所使用的模具，不仅用料极其讲究，而用做工精细，它同传统的注塑模具有了本质的不同，生产原理发生了变化，传统的注塑产品均需将原料加热后注入模具后挤压成型，然后冷却后脱模。而使用该设备则是将搅拌好的原料直接注入模具后，在模具中通过发泡成型后直接脱模。

使用该设备有了极大的安全性，在机器连续生产期间，所有的过程均在封闭的设备中进行，不会发生挤压或其它事故，如果未将机器封闭，则设备将不会开始生产，并报警提示。

附图说明

图1为本发明所述的加工设备系统结构示意图

图2为气动换向进料阀结构示意图

图3为计量泵结构示意图

图4为注塑枪结构示意图

图5为注塑机结构示意图

图中，1-储料罐，2-气动换向进料阀，3-计量泵，4-注塑枪，

2.1-阀芯，2.2-阀体，2.3-进料口，2.4-出料口，2.5-计量口，2.6-进风嘴，2.7-出风嘴

3.1-泵缸，3.2-料仓，3.3-定量腔，3.4-锁紧轮，3.5-调节轮，3.6-活塞，3.7-活塞杆，3.8-调节杆，3.9-导块，3.10-进出料口

4.1-进料口，4.2-循环水嘴，4.3-风嘴，4.4-气缸，4.5-心杆，4.6-进料通道，4.7-连接腔，4.8-喷嘴，4.9-冷却水道

5.1-机架，5.2-导杆，5.3-地脚螺栓，5.4-压机固定横梁，5.5-移动横梁，5.6-枪架，5.7-泵架，5.8-传送系统，5.9-卧式油压机

具体实施方式

结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，实施例是用来说明本发明的，而不是对其作任何限制。

实施例1：生物全降解淀粉包装材料由下述配比的原料组成，淀粉70％、粘胶短纤维4％、浆板8％、添加剂18％。将上述配比的原料混合，加水，水与原料材料的比例为52∶48，搅拌均匀，入储料罐备用。用注塑枪将储料罐中的物料注入加热的模具内，经发泡成型制得。所述添加剂包括石棉粉70％、甘油20％、液体石蜡10％。

实施例2：生物全降解淀粉包装材料由下述配比的原料组成，淀粉80％、粘胶短纤维3％、浆板6％、添加剂11％。将上述配比的原料混合，加水，水与原料材料的比例为52∶48，搅拌均匀，入储料罐备用。用注塑枪将储料罐中的物料注入加热的模具内，经发泡成型制得。所述添加剂包括石棉粉70％、甘油20％、液体石蜡10％。

实施例3：生物全降解淀粉包装材料由下述配比的原料组成，淀粉76％、粘胶短纤维3.4％、浆板7.2％、添加剂13.4％。将上述配比的原料混合，加水，水与原料材料的比例为52∶48，搅拌均匀，入储料罐备用。用注塑枪将储料罐中的物料注入加热的模具内，经发泡成型制得。所述添加剂包括石棉粉70％、甘油20％、液体石蜡10％。

本发明所述的实施生物全降解淀粉包装材料及制品的制造设备包括储料罐1、计量泵3、注塑枪4、专用注塑机(主要由机架5.1、卧式油压机5.9、气动换向进料阀2及液压、气动、电气控制系统)。

储料罐1顶部接压缩空气，底部与气动换向进料阀2进口连接。

气动换向进料阀2设三个接口，分别为进料口2.3、出料口2.4、计量口2.5，其中进料口2.3与储料罐1连通，出料口2.4与注塑枪4连通，计量口2.5与计量泵3连通。气动换向进料阀阀芯2.1为球体，阀芯2.1上有L形通道，按电脑程序指令气动换向进料阀将进料口2.3与计量口2.5连通或将计量口2.5与出料口2.3连通。

计量泵3为柱塞式结构，腔式泵缸3.1为两段式，包括前段料仓3.2，后段定量腔3.3。料仓3.2内安装可移动的活塞3.6，活塞3.6固定于活塞杆3.7上，活塞杆3.7另一端与导块3.9连接，形成活塞3.9、活塞杆3.7，导块3.9连体，这个连体进料时下落，使导块3.9与调节杆3.8相贴，活塞3.6离开，料仓3.2顶部的空间就是原料的定量容积。由于调节杆3.8为螺纹体，可旋转调节轮3.8，调节杆3.8就上升、下降以改变料仓3.2的容积。

调节杆3.8中间为通孔，底部接压缩空气，注射时通过压缩空气推动导块3.9，使活塞3.6将料通过注塑枪注入模腔内。

注塑枪4包括枪体，枪体前部是进料通道4.6，中部为连接腔4.7，后部装有气缸4.4，进料通道4.6前端为喷嘴4.8，侧壁上开有进料口4.1，连接腔4.7内将心杆4.5与气缸4.4活塞杆连接，枪体上还开有冷却水道4.9，注塑枪的工作原理是气缸活塞在泵位时心杆4.5回缩，进料通道4.6畅通，计量泵3推出的料通过进料通道4.6、喷嘴4.8进入模腔，随即气缸4.4将心杆4.5推进，使心杆4.5将进料通道4.6及喷嘴4.8完全堵上。

注塑机包括机架5.1、卧式油压机5.9、安装模具的压机固定横梁5.4和移动横梁5.5。机架5.1(压机固定横梁5.4外侧)设置枪架5.6，用于固定注塑枪4，枪架5.6下方为泵架5.7，也安装在机架5.1上，用于固定计量泵3。由卧式油压机5.9往复运动，使模具闭合，注塑、发泡、定时、开模产品退出，以及传送系统5.8将产品送出，整个循环过程均由电脑程序控制。

本发明所述设备的基本工艺参数：

成形工艺参数(可调极限)

项目	发泡时间	模温	环境温度	相对湿度	计量泵调节范围
项目	发泡时间	模温	环境温度	相对湿度	计量泵调节范围	单位	S	℃	℃	mm
参数	0-3276	0-220	5-35	90％	0-180	单位	S	℃	℃	mm

设备能源参数

模具升温方式及其它参数(电脑存储)

本发明所述设备采用电脑程序控制。

1、模具加温采用了￠16*300mm的电热棒，加热温度极限规定为220℃。加热的升温方式、加热速率的数值存储在电脑中，开机后操作者只需对所需温度进行设定即可。

2、PLC可编程序逻辑控制器，对清洗设备次数；关机延迟时间；传送带运转时间；模具开合时间；注塑时间；移动延迟时间；顶出产品时间；顶出产品次数；模腔数及产品脱落感应灯亮次数等10项指标进行了存储，特别是清洗次数；关机延迟时间；传送带运转时间、顶出产品时间、顶出产品次数为范围值，可根据不同产品进行选择确定，具有很好的适应性以提高产品质量和生产效率。

3、设备操作采用了按键方式，按规定方式按键，即可实施发泡时间设定；起动设备；连续生产；打开油泵；参数设定及设备清洗。各项数据包括发泡设定值倒计时；生产次数累计；设备故障原因，均会在液晶屏上显示，对生产计划安排控制，排除故障，保证生产顺利进行提供了保证。

4、本设备除故障自动停机外，还装有开启门，停止运作并报警之系统以及紧急制动按钮。因此本机可有效地保障设备和操作人员的安全。

Claims

1、一种生物全降解淀粉包装材料，其特征在于由下列配比的原料组成：淀粉70-80％、粘胶短纤维3-4％、浆板6-8％、添加剂11-18％，所述的添加剂是石棉粉70％、甘油20％、液体石蜡10％。

2、一种生物全降解淀粉包装材料制得的制品的加工方法，其特征在于取下列配比的原料：淀粉70-80％、粘胶短纤维3-4％、浆板6-8％、添加剂11-18％混合，加水，水与原料材料的比例为52∶48，搅拌均匀后入储料罐，用注塑枪将储料罐中的物料注入加热的模具内，经发泡成型制得包装制品，所述的添加剂是石棉粉70％、甘油20％、液体石蜡10％。

3、一种为实施权利要求2所述方法的生物全降解淀粉包装制品的加工设备，包括储料罐(1)、注塑枪(4)、注塑机以及控制驱动系统，其特征在于储料罐(1)与注塑枪(4)之间设置计量泵(3)，三者通过气动换向进料阀(2)连接，其中，

a、储料罐(1)顶部接压缩空气，底部与气动换向进料阀(2)连接；

b、气动换向进料阀(2)设三个接口，分别为进料口(2.3)、出料口(2.4)、计量口(2.5)，其中进料口(2.3)与储料罐(1)连通，出料口(2.4)与注塑枪(4)连通，计量口(2.5)与计量泵(3)连通；

c、计量泵(3)为柱塞式结构，腔式结构的泵缸(3.1)为两段式，包括前段的料仓(3.2)、后段的定量腔(3.3)，料仓(3.2)内安装可移动的活塞(3.6)，活塞(3.6)固定于活塞杆(3.7)上，活塞杆(3.7)另一端通过导块(3.9)与调节杆(3.8)连接，调节杆(3.8)内开有通孔与压缩空气连接，泵缸(3.1)前端安装有与料仓(3.2)相通的进出料口(3.10)，泵缸(3.1)后端设置锁紧轮(3.4)，调节杆(3.8)设于泵缸(3.1)之外的部位安装有容积调节轮(3.5)；

d、注塑枪(4)包括枪体，枪体前部是进料通道(4.6)，中部为连接腔(4.7)，后部装有气缸(4.4)，进料通道(4.6)前端为喷嘴(4.8)，侧壁上开有进料口(4.1)，连接腔(4.7)内设有心杆(4.5)与气缸(4.4)的活塞杆连接，枪体上还开有冷却水道(4.9)。

4、根据权利要求3所述的生物全降解淀粉包装制品的加工设备，其特征在于所述气动换向进料阀阀芯(2.1)为球体，阀芯(2.1)上有L形通道。

5、根据权利要求3所述的生物全降解淀粉包装制品的加工设备，其特征在于所述注塑机包括机架(5.1)、卧式油压机(5.9)、安装模具的压机固定横梁(5.4)和移动横梁(5.5)，压机固定横梁(5.4)外侧的机架(5.1)设置枪架(5.6)，枪架(5.6)下方为泵架(5.7)。

6、根据权利要求3所述的生物全降解淀粉包装制品的加工设备，其特征在于所述调节杆(3.8)为螺纹杆。