CN105175794A - 一种淀粉基发泡包装材料前驱体、淀粉基发泡包装材料及制备方法 - Google Patents

一种淀粉基发泡包装材料前驱体、淀粉基发泡包装材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：(1)称量物料：羟丙基淀粉83-86wt％；聚乙烯醇4-8wt％；增塑剂5-10wt％；成核剂1-2wt％；水余量；(2)将羟丙基淀粉、聚乙烯醇、成核剂放入高速混合机内，在常温下预混；(3)在物料中加入步骤(1)称量得到的增塑剂和水，共混得到预处理料；(4)对预处理料，进行挤出造粒；(5)步骤(4)得到的粒料干燥至水分含量为13-15％范围，得到淀粉基发泡包装材料前驱体。本发明还公开了采用上述淀粉基发泡包装材料前驱体制备淀粉基发泡包装材料的方法。本发明解决了发泡包装材料运输储藏时体积庞大，占用大量空间，成本高的难题。

Description

一种淀粉基发泡包装材料前驱体、淀粉基发泡包装材料及制备方法
发明技术领域
本发明涉及淀粉基发泡包装材料，特别涉及一种淀粉基发泡包装材料前驱体、淀粉基发泡包装材料及制备方法。
背景技术
目前市场上的泡沫塑料不仅污染环境，而且大量消耗石油等不可再生资源，用后处理成本甚至高出生产成本数倍。因此，开发和推广可再生、可降解发泡包装材料，将是一种有效的解决途径，符合包装工业绿色化的潮流。同时，淀粉是自然界一种丰富的可再生资源，具有取之不尽，用之不竭、价格低和再生周期短等优势。开发和发展淀粉基可降解发泡包装材料具有极大的应用潜力和巨大的经济价值，并且加速了包装产品的生物降解速率。
发泡包装材料的储存和运输是个难题，由于这种材料内部多为空气，体积庞大，因此会占用大量空间，增加使用成本
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的之一在于提供一种淀粉基发泡包装材料前驱体，解决发泡包装材料运输储藏时体积庞大，占用大量空间，成本高的难题。使客户可随时用随时生产自行制备发泡材料。
本发明的目的之二在于提供上述淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法。
本发明的目的之三在于提供采用上述淀粉基发泡包装材料前驱体制备淀粉基发泡包装材料的方法。
本发明的目的之四在于提供上述制备淀粉基发泡包装材料的方法得到的淀粉基发泡包装材料。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法，包括以下步骤：
(1)称量物料：
(2)将步骤(1)称量得到的羟丙基淀粉、聚乙烯醇、成核剂放入高速混合机内，在常温下以速率70-200r/min先预混5-8min；
(3)在步骤(2)得到的物料中加入步骤(1)称量得到的增塑剂和水，在55-65℃下以速率70-200r/min共混20-25min，得到预处理料；
(4)对步骤(3)得到的预处理料，进行挤出造粒；
(5)步骤(4)得到的粒料干燥至水分含量为13-15％范围，得到淀粉基发泡包装材料前驱体。
步骤(1)所述增塑剂为甘油、山梨醇、聚乙二醇、丙二醇、甘露醇或木糖醇中的一种以上。
所述成核剂为滑石粉、碳酸钙和碳酸氢钠中的一种以上。
步骤(4)所述对步骤(3)得到的物料进行挤出造粒，具体为：
(41)开启双螺杆挤出机，设定挤出机不同区间的温度范围为60-120℃，等待温度达到设定温度；
(42)设置双螺杆挤出机转速30-120r/min；
(43)用蠕动泵将增塑剂加入挤出机，增塑剂的进样流量为20-80ml/min；
(44)将步骤(3)得到的物料用双螺杆体积式喂料机加入双螺杆挤出机，喂料机流量5-50L/h，制备出线性材料；
(45)收集挤出的线性材料冷却后用造粒机进行造粒。
步骤(5)所述干燥，具体为：
在温度为110℃-140℃下干燥1-3h。
所述的淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法制备得到的淀粉基发泡包装材料前驱体。
将所述的淀粉基发泡包装材料前驱体采用微波炉加热方式发泡成型，得到淀粉基发泡包装材料。
所述微波炉加热，具体为：
微波功率1-3kw，微波时间30-120s。
所述的淀粉基发泡包装材料的制备方法制备得到的淀粉基发泡包装材料。
本发明的原理为：在微波环境下，淀粉基发泡包装材料前驱体内水分首先快速升温，当达到水分子汽化温度时，内部水分发生相变急速汽化，产生强大蒸汽压强，并使颗粒内外形成短时间的压强差，使淀粉基发泡包装材料前驱体颗粒发泡并急剧膨胀，得到本发明的粉基发泡包装材料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明通过二步法加工的方式，分别生产出淀粉基发泡粒料(初成品)和发泡产品来解决此项难题。其中，对初成品再加工可在简易的微波加热的环境中进行，此法方便快捷而且效率高。客户可根据自身的需求和用量，利用微波炉加热粒料现场制备淀粉基发泡包装材料，大大减少储存和运输空间，节约了成本。
(2)本发明使用双螺杆挤出机造粒生产初成品，充分利用了挤出机连续、高效的特点。使用微波炉发泡成型，充分利用了微波高效、便捷以及微波炉使用简易方便的特点。
附图说明
图1为本发明的实施例1用的双螺杆挤出机的示意图。
图2为本发明的实施例1的淀粉基发泡包装材料前驱体的电子显微结构图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的淀粉基发泡包装材料包括以下步骤：
(1)称量物料：羟丙基淀粉83wt％、聚乙烯醇7wt％、甘油5wt％、滑石粉2wt％、水3wt％；
(2)将羟丙基淀粉83wt％、聚乙烯醇7wt％和滑石粉2wt％放入高速混合机，在常温下以速率70r/min先预混5min；
(3)加入甘油5wt％和水3wt％在60℃下以速率120r/min共混25min，确保混合均匀；
(4)开启双螺杆挤出机，在步骤(3)得到的预处理料中加入增塑剂，进行挤出造粒：
(41)本实施采用的双螺杆挤出机如图1所示，螺杆设有捏合段3、捏合段4、压缩段5和加料段6。开启双螺杆挤出机，设定双螺杆挤出机的七段温度：螺杆第一段7的温度为60℃、螺杆第二段8的温度为80℃、螺杆第三段9的温度为100℃、螺杆第四段10的温度为110℃、螺杆第五段11的温度为100℃、螺杆第六段12的温度为90℃、螺杆第七段的温度13为80℃，机头14的温度为70℃；等待温度达到设定温度；
(42)设置双螺杆挤出机转速60r/min；
(43)用BT100-2J精密蠕动泵将增塑剂通过塑化剂加料口2加入挤出机，增塑剂进样流量为40ml/min；
(44)将步骤(3)得到的物料用双螺杆体积式喂料机通过预处理料加料口1加入双螺杆挤出机，喂料机流量40L/h，制备出线性材料；
(45)收集挤出的线性材料冷却后用造粒机进行造粒；
(5)步骤(4)得到的粒料干燥至水分含量为13-15％范围，得到淀粉基发泡包装材料前驱体，成为初成品，如图2所示。
(6)将淀粉基发泡包装材料前驱体放入微波炉中，设定微波功率2kw，微波时间60s，生成球状或圆柱状的包装材料。
实施例2
本实施例的淀粉基发泡包装材料包括以下步骤：
(1)称量物料：羟丙基淀粉86wt％、聚乙烯醇4wt％、山梨醇8wt％、碳酸钙1wt％、水1wt％；
(2)将羟丙基淀粉83wt％、聚乙烯醇7wt％和滑石粉2wt％放入高速混合机，在常温下以速率200r/min先预混8min；
(3)加入甘油8wt％和水1wt％在50℃下以速率200r/min共混20min，确保混合均匀；
(4)开启双螺杆挤出机，在步骤(3)得到的预处理料中加入增塑剂，进行挤出造粒：
(41)开启双螺杆挤出机，设定双螺杆挤出机的七段温度分别为温度：螺杆第一段7的温度为65℃、螺杆第二段的温度为85℃、螺杆第三段的温度为105℃、螺杆第四段的温度为115℃、螺杆第五段的温度为105℃、螺杆第六段的温度为95℃、螺杆第六段的温度为85℃，机头14的温度为75℃；等待温度达到设定温度；
(42)设置双螺杆挤出机转速120r/min；
(43)用BT100-2J精密蠕动泵将增塑剂通过塑化剂加料口加入挤出机，增塑剂进样流量为40ml/min；
(44)将步骤(3)得到的物料用双螺杆体积式喂料机加入通过预处理料加料口双螺杆挤出机，喂料机流量5L/h，制备出线性材料；
(45)收集挤出的线性材料冷却后用造粒机进行造粒；
(5)步骤(4)得到的粒料干燥至水分含量为13-15％范围，得到淀粉基发泡包装材料前驱体，成为初成品；
(6)将淀粉基发泡包装材料前驱体放入微波炉中，设定微波功率1kw，微波时间120s，生成球状或圆柱状的包装材料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，如，本发明的增塑剂还可为甘油、山梨醇、聚乙二醇、丙二醇、甘露醇或木糖醇中的一种或几种；成核剂还可为滑石粉、碳酸钙和碳酸氢钠中的一种或几种；其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称量物料：
(2)将步骤(1)称量得到的羟丙基淀粉、聚乙烯醇、成核剂放入高速混合机内，在常温下以速率70-200r/min先预混5-8min；
(3)在步骤(2)得到的物料中加入步骤(1)称量得到的增塑剂和水，在55-65℃下以速率70-200r/min共混20-25min，得到预处理料；
(4)对步骤(3)得到的预处理料，进行挤出造粒；
(5)步骤(4)得到的粒料干燥至水分含量为13-15％范围，得到淀粉基发泡包装材料前驱体。
2.根据权利要求1所述的淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述增塑剂为甘油、山梨醇、聚乙二醇、丙二醇、甘露醇或木糖醇中的一种以上。
3.根据权利要求1所述的淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法，其特征在于，所述成核剂为滑石粉、碳酸钙和碳酸氢钠中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述对步骤(3)得到的物料进行挤出造粒，具体为：
(41)开启双螺杆挤出机，设定挤出机不同区间的温度范围为60-120℃，等待温度达到设定温度；
(42)设置双螺杆挤出机转速30-120r/min；
(43)用蠕动泵将增塑剂加入挤出机，增塑剂的进样流量为20-80ml/min；
(44)将步骤(3)得到的物料用双螺杆体积式喂料机加入双螺杆挤出机，喂料机流量5-50L/h，制备出线性材料；
(45)收集挤出的线性材料冷却后用造粒机进行造粒。
5.根据权利要求1所述的淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述干燥，具体为：
在温度为110℃-140℃下干燥1-3h。
6.权利要求1～5任一项所述的淀粉基发泡包装材料前驱体的制备方法制备得到的淀粉基发泡包装材料前驱体。
7.一种淀粉基发泡包装材料的制备方法，其特征在于，将权利要求6所述的淀粉基发泡包装材料前驱体采用微波炉加热方式发泡成型，得到淀粉基发泡包装材料。
8.根据权利要求7所述的淀粉基发泡包装材料的制备方法，其特征在于，所述微波炉加热，具体为：
微波功率1-3kw，微波时间30-120s。
9.权利要求7～8任一项所述的淀粉基发泡包装材料的制备方法制备得到的淀粉基发泡包装材料。
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